操作系统内核_内核资源使用

操作系统内核:内核资源使用

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引言

在计算机系统中,操作系统内核是负责管理硬件资源、提供系统服务、执行程序和处理中断的核心软件,内核资源包括CPU时间、内存空间、文件系统和设备驱动等,合理有效地管理和分配这些资源对于整个系统的性能至关重要。

CPU调度

进程与线程管理

进程控制块(PCB):存储进程信息的数据结构。

线程:轻量级的进程,共享相同的地址空间。

调度算法

先来先服务(FCFS)

短作业优先(SJF)

轮转(RR)

优先级调度

多级反馈队列(MFQ)

算法 优点 缺点
FCFS 简单 长作业等待时间长
SJF 提高吞吐量 需要预知作业所需时间
RR 公平 时间片选择关键
优先级 紧急任务优先 可能导致饥饿
MFQ 综合性能较好 复杂性增加

内存管理

分区管理

固定分区

动态分区

分页和分段

分页系统:将物理内存分为固定大小的页。

分段系统:逻辑上划分程序的段。

虚拟内存

请求分页

请求分段

页面替换算法:LRU、FIFO、Clock等。

算法 描述
LRU 最近最少使用
FIFO 先进先出
Clock 循环时钟算法

文件系统

文件组织

连续分配

链接分配

索引分配

索引节点

磁盘调度

FCFS

SSTF(最短寻道时间优先)

SCAN(电梯算法)

CSCAN(循环扫描)

算法 特点
FCFS 简单但效率低
SSTF 减少寻道时间
SCAN 减少移动时间
CSCAN 更平滑的磁头移动

I/O系统

I/O子系统架构

总线结构

DMA(直接内存访问)

通道I/O

I/O控制方式

程序控制I/O

中断驱动I/O

DMA

I/O通道

控制方式 描述
程序控制 CPU全程参与
中断驱动 提高效率,减轻CPU负担
DMA 不经过CPU,直接传输数据
I/O通道 高度自治的I/O模块

归纳

操作系统内核通过各种机制和算法对资源进行管理和调度,以实现资源的最大化利用和系统的高效运行,不同的资源管理策略适用于不同的场景,选择合适的策略对于提升系统性能至关重要。

文章标题:操作系统内核_内核资源使用
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