操作系统中的地址映射与多道程序设计

"地址映射(地址重定位)是操作系统中的关键概念，它涉及到内存管理和程序执行。在多道程序设计的环境下，用户的程序不能直接使用物理内存地址，而是使用逻辑地址进行编程，逻辑地址空间由此产生。当用户程序被装入内存时，操作系统通过页表来管理内存分配的映射关系。页表中记录了逻辑页号与物理块号的对应关系，逻辑地址通过页表转换成物理地址，使得程序能够正确执行。 操作系统是计算机系统的核心，它不仅改造硬件设施，提供系统调用以扩展机器功能，还组织工作流程，为用户创造运行环境。操作系统的主要功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口等。其中，处理机管理涉及进程的创建、调度和终止；存储管理则包括地址映射和内存分配；设备管理负责I/O操作；文件管理则关乎文件的创建、读写和保护；而用户接口则为用户提供友好的交互方式。 操作系统具有并发性、共享性、异步性和虚拟性四大特性。并发性允许多个任务看似同时进行；共享性使资源可以被多个进程同时访问；异步性意味着进程的执行顺序不确定；虚拟性则通过资源的抽象和模拟，使得用户感觉拥有更多的资源。 多道程序设计是操作系统发展的一个里程碑，它允许多个程序同时进入内存并执行。从宏观上看，多个程序似乎同时运行；从微观上看，CPU在这些程序之间快速切换。多道程序设计的目的是提高系统资源利用率和系统效率。例如，当一个进程等待I/O操作时，CPU可以切换到其他就绪进程，避免空闲。 操作系统中，中断机制是处理硬件事件的关键。例如，当磁盘I/O中断发生时，CPU会暂停当前指令的执行，保存状态，然后执行中断处理程序来响应磁盘请求，最后恢复原先的状态继续执行。 进程是操作系统中执行程序的基本单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构组成等特点。进程有就绪、运行和等待三种基本状态。在等待状态中，进程通常在等待某个事件的发生，如I/O操作完成。通过进程状态的转换，操作系统能有效地管理并协调多个进程的执行，确保系统的稳定和高效。