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CyC2018
@ -23,6 +23,7 @@
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* [段页式](#段页式)
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* [分页与分段的比较](#分页与分段的比较)
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* [五、设备管理](#五设备管理)
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* [磁盘结构](#磁盘结构)
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* [磁盘调度算法](#磁盘调度算法)
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* [六、链接](#六链接)
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* [编译系统](#编译系统)
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@ -304,7 +305,7 @@ void P2() {
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为了同步生产者和消费者的行为，需要记录缓冲区中物品的数量。数量可以使用信号量来进行统计，这里需要使用两个信号量：empty 记录空缓冲区的数量，full 记录满缓冲区的数量。其中，empty 信号量是在生产者进程中使用，当 empty 不为 0 时，生产者才可以放入物品；full 信号量是在消费者进程中使用，当 full 信号量不为 0 时，消费者才可以取走物品。
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注意，不能先对缓冲区进行加锁，再测试信号量。也就是说，不能先执行 down(mutex) 再执行 down(empty)。如果这么做了，那么可能会出现这种情况：生产者对缓冲区加锁后，执行 down(empty) 操作，发现 empty = 0，此时生产者睡眠。消费者不能进入临界区，因为生产者对缓冲区加锁了，也就无法执行 up(empty) 操作，empty 永远都为 0，那么生产者和消费者就会一直等待下去，造成死锁。
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注意，不能先对缓冲区进行加锁，再测试信号量。也就是说，不能先执行 down(mutex) 再执行 down(empty)。如果这么做了，那么可能会出现这种情况：生产者对缓冲区加锁后，执行 down(empty) 操作，发现 empty = 0，此时生产者睡眠。消费者不能进入临界区，因为生产者对缓冲区加锁了，消费者就无法执行 up(empty) 操作，empty 永远都为 0，导致生产者永远等待下，不会释放锁，消费者因此也会永远等待下去。
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```c
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#define N 100
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@ -314,7 +315,7 @@ semaphore empty = N;
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semaphore full = 0;
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void producer() {
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while(TRUE){
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while(TRUE) {
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int item = produce_item();
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down(&empty);
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down(&mutex);
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@ -325,7 +326,7 @@ void producer() {
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}
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void consumer() {
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while(TRUE){
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while(TRUE) {
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down(&full);
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down(&mutex);
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int item = remove_item();
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@ -542,7 +543,7 @@ int pipe(int fd[2]);
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它具有以下限制：
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- 只支持半双工通信（单向传输）；
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- 只支持半双工通信（单向交替传输）；
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- 只能在父子进程中使用。
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<div align="center"> <img src="../pics//53cd9ade-b0a6-4399-b4de-7f1fbd06cdfb.png"/> </div><br>
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@ -707,7 +708,7 @@ FIFO 常用于客户-服务器应用程序中，FIFO 用作汇聚点，在客户
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虚拟内存的目的是为了让物理内存扩充成更大的逻辑内存，从而让程序获得更多的可用内存。
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为了更好的管理内存，操作系统将内存抽象成地址空间。每个程序拥有自己的地址空间，这个地址空间被分割成多个块，每一块称为一页。这些页被映射到物理内存，但不需要映射到连续的物理内存，也不需要所有页都必须在物理内存中。当程序引用到一部分不在物理内存中的地址空间时，由硬件执行必要的映射，将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的指令。
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为了更好的管理内存，操作系统将内存抽象成地址空间。每个程序拥有自己的地址空间，这个地址空间被分割成多个块，每一块称为一页。这些页被映射到物理内存，但不需要映射到连续的物理内存，也不需要所有页都必须在物理内存中。当程序引用到不在物理内存中的页时，由硬件执行必要的映射，将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的指令。
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从上面的描述中可以看出，虚拟内存允许程序不用将地址空间中的每一页都映射到物理内存，也就是说一个程序不需要全部调入内存就可以运行，这使得有限的内存运行大程序称为可能。例如有一台计算机可以产生 16 位地址，那么一个程序的地址空间范围是 0\~64K。该计算机只有 32KB 的物理内存，虚拟内存技术允许该计算机运行一个 64K 大小的程序。
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@ -715,12 +716,11 @@ FIFO 常用于客户-服务器应用程序中，FIFO 用作汇聚点，在客户
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## 分页系统地址映射
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- 内存管理单元（MMU）：管理着地址空间和物理内存的转换。
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- 页表（Page table）：页（地址空间）和页框（物理内存空间）的映射表。例如下图中，页表的第 0 个表项为 010，表示第 0 个页映射到第 2 个页框。页表项的最后一位用来标记页是否在内存中。
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内存管理单元（MMU）管理着地址空间和物理内存的转换，其中的页表（Page table）存储着页（程序地址空间）和页框（物理内存空间）的映射表。
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下图的页表存放着 16 个页，这 16 个页需要用 4 个比特位来进行索引定位。因此对于虚拟地址（0010 000000000100），前 4 位是用来存储页面号，而后 12 位存储在页中的偏移量。
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下图的页表存放着 16 个页，这 16 个页需要用 4 个比特位来进行索引定位，也就是存储页面号，剩下 12 个比特位存储偏移量。
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（0010 000000000100）根据前 4 位得到页号为 2，读取表项内容为（110 1），它的前 3 为为页框号，最后 1 位表示该页在内存中。最后映射得到物理内存地址为（110 000000000100）。
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例如对于虚拟地址（0010 000000000100），前 4 位是存储页面号 2，读取表项内容为（110 1）。该页在内存中，并且页框的地址为 （110 000000000100）。
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<div align="center"> <img src="../pics//cf4386a1-58c9-4eca-a17f-e12b1e9770eb.png" width="500"/> </div><br>
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@ -828,11 +828,22 @@ FIFO 算法可能会把经常使用的页面置换出去，为了避免这一问
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# 五、设备管理
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## 磁盘结构
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- 盘面（Platter）：一个磁盘有多个盘面；
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- 磁道（Track）：盘面上的圆形带状区域，一个盘面可以有多个磁道；
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- 扇区（Track Sector）：磁道上的一个弧段，一个磁道可以有多个扇区，它是最小的物理储存单位，目前主要有 512 bytes 与 4 K 两种大小；
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- 磁头（Head）：与盘面非常接近，能够将盘面上的磁场转换为电信号（读），或者将电信号转换为盘面的磁场（写）；
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- 制动手臂（Actuator arm）：用于在磁道之间移动磁头；
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- 主轴（Spindle）：使整个盘面转动。
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<div align="center"> <img src="../pics//014fbc4d-d873-4a12-b160-867ddaed9807.jpg"/> </div><br>
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## 磁盘调度算法
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读写一个磁盘块的时间的影响因素有：
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- 旋转时间（主轴旋转磁盘，使得磁头移动到适当的扇区上）
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- 旋转时间（主轴转动盘面，使得磁头移动到适当的扇区上）
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- 寻道时间（制动手臂移动，使得磁头移动到适当的磁道上）
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- 实际的数据传输时间
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@ -933,8 +944,9 @@ gcc -o hello hello.c
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- Tanenbaum A S, Bos H. Modern operating systems[M]. Prentice Hall Press, 2014.
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- 汤子瀛, 哲凤屏, 汤小丹. 计算机操作系统[M]. 西安电子科技大学出版社, 2001.
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- Bryant, R. E., & O’Hallaron, D. R. (2004). 深入理解计算机系统.
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- 史蒂文斯. UNIX 环境高级编程 [M]. 人民邮电出版社, 2014.
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- [Operating System Notes](https://applied-programming.github.io/Operating-Systems-Notes/)
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- [进程间的几种通信方式](http://blog.csdn.net/yufaw/article/details/7409596)
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- [Operating-System Structures](https://www.cs.uic.edu/\~jbell/CourseNotes/OperatingSystems/2_Structures.html)
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- [Processes](http://cse.csusb.edu/tongyu/courses/cs460/notes/process.php)
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- [Inter Process Communication Presentation[1]](https://www.slideshare.net/rkolahalam/inter-process-communication-presentation1)
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- [Decoding UCS Invicta – Part 1](https://blogs.cisco.com/datacenter/decoding-ucs-invicta-part-1)
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