操作系统复习：页面置换算法与多道程序设计

"页面置换算法-操作系统复习" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它作为一个系统软件，管理并控制着硬件和软件资源，协调计算机的工作流程，提供一个高效、便捷的用户环境。操作系统是用户与计算机硬件之间的桥梁，同时也是软件与硬件交互的接口。其主要功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、文件系统（信息管理）以及用户接口。操作系统具备并发性、共享性、虚拟性和不确定性的特征。 处理机管理中，操作系统通过调度算法分配CPU时间，使得多个任务能够并发执行。在存储管理方面，操作系统负责内存的分配和回收，其中包括了页面置换算法，如描述中提到的先进先出（FIFO）页面淘汰算法。这种算法简单地选择在内存中停留时间最长的页面进行淘汰，但可能引发Belady's异常，即增加页面数反而导致缺页次数增多的问题。 存储管理还包括了虚拟内存的概念，通过页面映射和替换策略，使得比实际物理内存更大的逻辑内存得以使用。页面置换算法有多种，如最佳(Optimal)、最近最久未使用(LRU)、Clock等，每种算法都有其优缺点，适应不同的场景。 设备管理则涉及I/O设备的分配、控制和调度，确保数据传输的高效进行。信息管理，即文件系统，负责文件的创建、删除、读写和组织，为用户提供统一的文件访问接口。 操作系统通常有多种类型，如批处理、分时、实时、嵌入式、个人计算机、网络和分布式操作系统，它们各自针对不同的应用场景。在硬件层面，操作系统需要中断机制、通道、时钟以及BIOS等支持，同时，为了保证系统安全，区分了特权指令和非特权指令，并设置了不同的处理器状态，如管态（系统态）和目态（用户态），在特定条件下进行状态转换。 在多道程序设计中，多个作业在内存中同时存在，宏观上看是并行执行，微观上则是串行交替执行。为保证系统稳定，操作系统提供了硬件保护机制，如界地址寄存器（界限寄存器）用于限制进程的内存访问范围，防止非法访问。 操作系统的设计和开发是一个复杂的过程，需要考虑性能、安全性和易用性等多个方面。理解操作系统的工作原理对于开发人员和应用用户来说都是非常重要的。