操作系统是控制计算机硬件和软件资源并为应用程序提供标准功能的软件。它们充当计算机硬件和应用程序软件之间的桥梁，还有助于协调和管理众多硬件组件的操作。操作系统利用预分页方法来增强内存管理。为将来使用做准备包括在软件页面实际使用之前预先将其加载到内存中。这可能有助于减少等待从辅助存储器检索数据所需的时间，从而整体提高系统性能。预分页通常... 阅读更多

在计算机操作系统中占据主导地位，CPU 调度算法是一种广泛使用的进程调度方法。它旨在确保最重要的进程优先访问 CPU，从而最大限度地提高系统响应能力和效率。抢占式优先级调度中的每个进程都分配一个优先级值，该值通常由当前作业的性质和重要性确定。当出现更高优先级的进程时，当前正在执行的进程会被抢占，并改为执行更高优先级的进程。最高优先级的进程被授予访问... 阅读更多

作为操作系统的基本构建块，内核控制涉及 CPU、内存和输入/输出设备的操作。这些资源根据内核的调度机制分配给不同的任务或进程。内核是操作系统中最关键的组件，负责管理系统资源并为用户程序提供服务。操作系统设计人员必须做出的重要决策之一是使用抢占式或非抢占式内核。抢占式内核是指可以在运行进程的中间切换到另一个进程而无需运行... 阅读更多

操作系统使用一种称为优先级图的数据结构来显示不同任务或进程之间的相互依赖关系。它也被称为任务依赖图。在多任务操作系统中，多个进程可以同时运行，并且其中一些进程可能需要等待其他进程完成才能开始执行。这些依赖关系由优先级图表示，它是一个有向图，其中每个节点都是一个进程或任务，边表示任务之间的依赖关系。在优先级图中，每个节点的标签指示它对应哪个进程或任务，并且每... 阅读更多

POSIX 线程，有时称为 pthreads，遵循 POSIX 线程标准。可以使用线程使程序并行化，线程将单个作业划分为多个可以同时运行的单独作业。操作系统中的线程可以是用户级线程或内核级线程，并由内核管理。虽然操作系统管理内核级线程，但用户级线程完全由应用程序控制。内核级线程包括 POSIX 线程。POSIX 线程标准定义了线程创建和操作的 API。此 API 中的方法允许您启动新线程，修改... 阅读更多

协调并发运行的进程的操作是进程同步的核心问题，这是计算机科学中的一个基本问题。作为进程同步的一个关键组成部分，互斥问题在彼得森算法中有一个众所周知的解决方案。这个互斥算法由 Gary Peterson 于 1981 年开发，是最简单和最流行的算法之一。本文将深入探讨彼得森算法，包括其描述、准确性的论证、优缺点、与其他算法的比较、应用和结论。彼得森算法设置 turn 为 0 或 1，指示哪个进程可以进入其... 阅读更多

分页是一种内存管理方法。操作系统可以在页面中创建和释放内存，页面是更小、固定大小的块。操作系统可以使用虚拟内存，这要归功于分页，它允许进程访问超出物理可访问内存的内存。但是，使用分页时也会引入页面错误和页面替换开销。因此，在设计和改进当前的操作系统时，分页性能是一个关键的考虑因素。本文将介绍与分页相关的许多与性能相关的主题，包括基准测试、页面替换技术、工作集模型、抖动、页面大小选择、TLB（转换旁路缓冲区）... 阅读更多

两级分页系统，也称为分层分页，是一种在具有大量物理内存的计算机系统中将虚拟地址转换为物理地址的方法。在两级分页方案中，页面表被分成两部分：顶级页面表和底层页面表。顶级页面表中存在指向底层页面表的指针。底层页面表中的每个部分都将虚拟地址空间的一部分映射到物理地址空间的一部分。处理器首先使用页号索引到顶级页面表... 阅读更多

互斥是一种程序对象，它与以下条件相关：在任何给定时间，没有两个并发进程都位于同一临界区。它被提供以防止发生竞争条件。如果当前进程正在访问临界部分，则它会阻止另一个并发进程进入该部分。简而言之，在任何给定时间，只有一个进程被授权执行临界部分。互斥的性能指标是什么？编程对象互斥描述了以下需求：没有两个并发进程在同一时间发生在临界区。它... 阅读更多

调度算法旨在通过最大化资源利用率来为进程提供服务。分配给执行给定输入的资源不应处于空闲状态，并且重复的项目必须由资源同时处理，无需任何中断。考虑到所有这些因素，已经开发了一些模拟方法通过分析流程的性质来改进重复性活动，但没有一种方法能够实现最大的资源利用率。后来，启动了顺序步骤算法，通过确定进程的概率来最小化进程的处理和执行时间…… 阅读更多