操作系统 part4

1、操作系统的启动

CPU加电后，执行BIOS（基本IO处理系统）。BIOS会进行硬件的自检和初始化，然后把加载程序（BootLoader）从磁盘上的引导扇区中加载到指定位置0x7c00。然后控制权交给加载程序，加载程序将操作系统的数据和代码加载到内存，然后把控制权交给操作系统。

2、系统调用、异常、中断

中断：

• 硬件产生中断标记
• 保存当前处理状态，保存现场
• 根据中断，进行中断服务程序处理
• 清除中断标记
• 恢复之前保存的处理状态

异常：

• 得到异常编号
• 异常处理（杀死异常程序、重新执行异常指令）
• 恢复现场

开销：

• 切换内核态用户态时间上的开销
• 建立中断/异常/系统调用号与对应服务例程映射关系的初始化
• 建立内核堆栈
• 验证应用程序的参数
• 内核空间数据拷贝到用户空间的开销

3、内存分配算法

1.首次适配算法（First Fit）：

空闲区按地址从低到高排序，找到第一个不小于请求空间的内存块，分割并分配出去。

优点：简单，快速

缺点：易产生外部碎片

2.最优适配算法（Best Fit）：

按照空闲块的大小进行排序，找到一个最适合的空闲块，分割并分配出去。

优点：简单，当大部分分配是小尺寸时很有效

缺点：外部碎片，重分配慢

3.最差分配算法（Worst Fit）：

按空闲块大小排序，每次找到最大的空闲块，分割并分配出去。

优点：快，分配的是中等尺寸效果很好

缺点：外部碎片，重分配慢，先破碎大的空闲块以致大分区无法被分配

4、连续内存分配中的碎片整理

压缩

实现：移动分配给程序的内存分区，以合并外部碎片。

条件：程序可以动态重定位（使用绝对地址移动后出错）；压缩的时机，选择等待的进程。

开销：频繁地在内存进行拷贝，开销也会变大。

交换

实现：抢占等待的程序，回收他们的内存，把这些进程的数据等等放到外存。

开销：在内外存交换数据，磁盘的IO读写很慢，开销很大。还要考虑交换哪些程序。

参考文献：

操作系统_清华大学(向勇、陈渝)