1、第八章 UNIX SYSTEM V的内部结构 v系统调用本章重点及难点：v进程结构和进程调度 v系统调用vUNIX中文件的管理 8.1进程结构和进程调度 UNIX进程分两部分：进程分两部分：USER：（：（U区）其中存放普通信息（进程表项的扩充信区）其中存放普通信息（进程表项的扩充信息），其中存放着该进程的私用控制信息，它只能被运行息），其中存放着该进程的私用控制信息，它只能被运行在核心态的进程所存取。在核心态的进程所存取。系统区表：系统区表：SYSTEM V把进程的虚地址空间划分为若干把进程的虚地址空间划分为若干个逻辑区，有正文区、数据区、栈区等。区是进程虚拟个逻辑区，有正文区、数据区、栈区
2、等。区是进程虚拟地址空间上的一段连续区域，它是被共享、保护及进行地址空间上的一段连续区域，它是被共享、保护及进行内存分配和地址变换的独立实体，它相当于存贮器管理内存分配和地址变换的独立实体，它相当于存贮器管理中所设的中所设的“段段”。多个进程共享一个区，例如：多个进。多个进程共享一个区，例如：多个进程共享一个正文区，即这几个进程将执行同一个程序。程共享一个正文区，即这几个进程将执行同一个程序。为了管理每个进程中的区，系统中设有一个称为区表的为了管理每个进程中的区，系统中设有一个称为区表的数据结构，系统中存在的每个区都在该表中占一个表项数据结构，系统中存在的每个区都在该表中占一个表项 PROC：
3、（进程表项）其中含有最常用的信息，这些信：（进程表项）其中含有最常用的信息，这些信息包含相应的进程控制信息，由核心对它们进行存取。息包含相应的进程控制信息，由核心对它们进行存取。进程区表：为了记录进程的每一个区在进程中的虚地址，进程区表：为了记录进程的每一个区在进程中的虚地址，并通过它找到该区在物理存储器中的实地址，系统为并通过它找到该区在物理存储器中的实地址，系统为每一个进程配置了一张进程区表，表中每项记录一个每一个进程配置了一张进程区表，表中每项记录一个区的起始虚地址及指向系统区表中对应的区表项。这区的起始虚地址及指向系统区表中对应的区表项。这样核心通过查找进程区表和系统表，便可将区的逻辑
4、样核心通过查找进程区表和系统表，便可将区的逻辑地址变换为内存地址。可见，进程区表和系统区表用地址变换为内存地址。可见，进程区表和系统区表用于对区地址进程映象。这里用两张表实现地址变换是于对区地址进程映象。这里用两张表实现地址变换是为了便于实现区的共享。每个进程对应的程序放在正为了便于实现区的共享。每个进程对应的程序放在正文段，相应数据放在数据区。文段，相应数据放在数据区。正文数据栈正文数据栈abcdef abcde由PROC、USER，系统区表项和进程区表项以及区构成，其结构如下 A和B共享一个进程的 数据结构正文区本进程区表abc进程表项指针abc进程状态及其转换 系统调用中断sleepwa
5、keupswitcwakeup唤醒内存有空switc内存无空内存有空获得处理机进程调度剥夺返回返回921753648fork执行了exit进程已不复存在。（结束进程对通过exit()。而它是系统调用。系统调用在核心态执行。所以只能由核心态转姿态9.8.2几个系统调用 1、与进程管理有关的系统调、与进程管理有关的系统调 返回返回fork()1）fork():建立进程。建立进程。0:子进程返回（子进程创建成功）子进程的pid父进程返回 main()int sum=0,i,n;if(fork()=0,int mul=l,i;for(i:=1;i=100;i+)mul*i;父父 Printf();1
6、Exit(0);else 子子2wait(&n);for i:=1 to i=20;i+sum+=i;孙孙 Printf();3 v2)父进程等待子进程 wait()vwait(&n)3)exec.:执行命令（改变进程映象）执行命令（改变进程映象）execl(“/usr/user02/echoarg”,”echoarg”,”A”,”B”,”C”,0)v4)进程终止exitvexit()v5)函数：getpidvgetpid()8.3UNIX中文件的管理 1、文件物理结构：多级索引2、文件存贮器的管理方法、文件存贮器的管理方法：空白块成组链接：空白块成组链接课程总结课程总结v第一章第一章OS的定
7、义的定义OS的目的的目的 OS的发展历程的发展历程OS的基本类型的基本类型(批处理、分时、实时、批处理、分时、实时、PC、网络、分、网络、分布式布式)OS的功能的功能 OS的基本特征的基本特征 计算机硬件结构计算机硬件结构OS需要硬件提供的几种支持需要硬件提供的几种支持 操作系统，时间片，多道程序设计，并发，并行，吞吐操作系统，时间片，多道程序设计，并发，并行，吞吐量量v第二章第二章用户界面定义、用户的分类、用户界面的分类用户界面定义、用户的分类、用户界面的分类及适用范围及适用范围作业的定义、分类、控制、组织作业的定义、分类、控制、组织作业的状态及转换作业的状态及转换一般用户的输入输出方式一般
8、用户的输入输出方式用户接口的分类用户接口的分类Window和和Linux的用户接口类型的用户接口类型系统调用的定义及执行流程系统调用的定义及执行流程Windows和和Linux下的系统调用下的系统调用v第三章第三章单个进程顺序执行与特征：顺序性单个进程顺序执行与特征：顺序性、封闭性、封闭性、可再现性、可再现性 多个程序并发执行与特征多个程序并发执行与特征：失去了封闭性、间断：失去了封闭性、间断性、独立性、随机性性、独立性、随机性Bernstain条件条件进程定义、特征（动态、并发、独立、异步、结进程定义、特征（动态、并发、独立、异步、结构）、进程与程序关系（状态、存在、资源、包构）、进程与程序
9、关系（状态、存在、资源、包含、并发）含、并发）进程状态及转换进程状态及转换 进程描述进程描述PCB（作用、内容）（作用、内容）进程控制：概念、内核、内核的功能进程控制：概念、内核、内核的功能进程的同步与互斥进程的同步与互斥 临界区、临界资源、临界区、临界资源、CS使用规则使用规则 同步与互斥同步与互斥 信号量解决同步、互斥信号量解决同步、互斥 进程通信方式进程通信方式线程的基本概念线程的基本概念v第四章第四章处理机调度定义、层次处理机调度定义、层次、四者所在位置、四者所在位置作业调度与进程调度的任务、功能、关系作业调度与进程调度的任务、功能、关系 作业调度功能、衡量标准作业调度功能、衡量标准作
10、业调度算法作业调度算法 进程调度功能、时机、衡量标准、方式进程调度功能、时机、衡量标准、方式进程调度算法进程调度算法两类调度算法的比较两类调度算法的比较死锁定义死锁定义 死锁产生原因；死锁产生原因；产生死锁的四个必要条件；产生死锁的四个必要条件；死锁的解决：死锁的解决：预防、预防、避免避免、检测和恢复、检测和恢复第五章第五章存贮管理的功能存贮管理的功能 重定位重定位、逻辑地址、逻辑地址、物理地址、物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间空间、物理地址空间、物理地址空间、碎片、内碎片、外碎、碎片、内碎片、外碎片片、虚存、虚存 固定式分区存储管理固定式分区存储管理动态分区存储管理动态分区存储管理页式存储管
11、理页式存储管理请求页式存储管理请求页式存储管理段式存储管理段式存储管理段页式存储管理段页式存储管理第六章第六章设备分类设备分类：所属关系、信息传输单位、操：所属关系、信息传输单位、操作方式、设备分配特性、设备使用特性作方式、设备分配特性、设备使用特性设备管理的基本任务和功能设备管理的基本任务和功能设备工作的设备工作的I/O控制方式、通道的类型，分控制方式、通道的类型，分别适用于哪类设备？别适用于哪类设备？处理输入输出请求的步骤处理输入输出请求的步骤 中断系统中断系统：中断定义、中断源、请求、响应、优：中断定义、中断源、请求、响应、优先级、关、屏蔽、意义、处理先级、关、屏蔽、意义、处理缓冲引入、
12、实现、类型缓冲引入、实现、类型设备分配数据结构、原则、策略、方式、程序设备分配数据结构、原则、策略、方式、程序虚拟设备虚拟设备第七章第七章文件文件文件的分类：按结构、性质和用途、保护级别、信息流向、文件的分类：按结构、性质和用途、保护级别、信息流向、文件组织、逻辑、物理文件组织、逻辑、物理文件系统：系统、用户文件系统：系统、用户文件系统的功能：按名存取、统一性、共享和保护文件系统的功能：按名存取、统一性、共享和保护文件系统的任务：分配空间、提供逻辑结构、物理结构、存文件系统的任务：分配空间、提供逻辑结构、物理结构、存取方式、逻辑结构和物理结构转换、共享、存取控制、操作界取方式、逻辑结构和物理结
13、构转换、共享、存取控制、操作界面面文件组织：逻辑结构（连续、多重、转置）、流式文件组织：逻辑结构（连续、多重、转置）、流式存取方式：顺序、随机、按键存取方式：顺序、随机、按键物理结构：顺序、链接、索引物理结构：顺序、链接、索引文件存储器的管理：位示图、空白文件目录、空白块链文件存储器的管理：位示图、空白文件目录、空白块链文件目录：目录结构、单级、二级、多级文件目录：目录结构、单级、二级、多级存取控制：存取控制矩阵、存取控制表、口令存取控制：存取控制矩阵、存取控制表、口令文件的使用：文件的使用：磁盘调度：磁盘调度：FCFS、SSFT、SCAN、CSCAN第八章第八章u进程结构和进程调度进程结构和
14、进程调度 u系统调用系统调用uUNIX中文件的管理中文件的管理 1.有一磁盘共有有一磁盘共有10个盘面，每个盘面上有个盘面，每个盘面上有100个磁道，每个磁道，每个磁道有个磁道有16个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用位个扇区。假定分配以扇区为单位，若使用位示图管理磁盘空间，问位示图需要占多少空间？若空白示图管理磁盘空间，问位示图需要占多少空间？若空白文件目录的每个表项占用文件目录的每个表项占用5个字节，问什么时候空白文件个字节，问什么时候空白文件目录大于位示图。目录大于位示图。2.设某文件为链接文件，由设某文件为链接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块
15、大小相等，均为记录的大小与磁盘块大小相等，均为512字节，并依次存字节，并依次存放在放在50、121、75、80、63号磁盘块上。若要存取文件号磁盘块上。若要存取文件的第的第1569逻辑字节处的信息，问要访问哪一个磁盘块？逻辑字节处的信息，问要访问哪一个磁盘块？习题习题3.信息在外存空间的排列方式也会影响存取等待时间。信息在外存空间的排列方式也会影响存取等待时间。考虑几个逻辑记录考虑几个逻辑记录A、B、C、J，他们被存放于磁盘，他们被存放于磁盘上，每个磁道存放上，每个磁道存放10个记录，安排如下：个记录，安排如下：物理块1 2 3 4 5 6 7 8 9 10逻辑记录 A B C D E F
16、G H IJ假设要经常顺序处理这些记录，磁盘旋转速度为假设要经常顺序处理这些记录，磁盘旋转速度为20ms/转，处理程序读出每个记录后花转，处理程序读出每个记录后花4ms进行处理，试问：进行处理，试问：（1）总的处理时间是多少？）总的处理时间是多少？（2）考虑对信息的分布进行优化，优化后如下所示。信）考虑对信息的分布进行优化，优化后如下所示。信息分布优化后，处理的总时间是多少息分布优化后，处理的总时间是多少物理块1 2 3 4 5 6 7 8 9 10逻辑记录 A H E B IF C J G D4.如磁盘的每个磁道分成如磁盘的每个磁道分成9个块，现有一文件共有个块，现有一文件共有9个逻个逻辑记
17、录辑记录A、B、C、I，每个记录的大小与块的大小相，每个记录的大小与块的大小相等，设磁盘旋转速度为等，设磁盘旋转速度为27ms/转，处理程序读出每个记转，处理程序读出每个记录后花录后花2ms进行处理，忽略其他辅助时间，试问：进行处理，忽略其他辅助时间，试问：（1）如果顺序存放这些记录并顺序存取，处理）如果顺序存放这些记录并顺序存取，处理9个记录个记录的总的处理时间是多少？的总的处理时间是多少？（2）如果要顺序存取该文件，记录如何存放处理时间最）如果要顺序存取该文件，记录如何存放处理时间最短？短？5.某软盘有某软盘有40个磁道，磁头从一个磁道移至另一个磁道个磁道，磁头从一个磁道移至另一个磁道需要
18、需要6ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻的数。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻的数据块的平均距离是据块的平均距离是13磁道，每块的旋转延迟时间及传输磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别是时间分别是100ms、25ms，问读取一个，问读取一个100块的文件需块的文件需要多少时间？如果系统对磁盘进行了整理，让同一文件要多少时间？如果系统对磁盘进行了整理，让同一文件的磁盘块尽可能靠拢，从而使逻辑上相邻的数据块的平的磁盘块尽可能靠拢，从而使逻辑上相邻的数据块的平均距离降为均距离降为2磁道，这时读磁道，这时读100块的文件需要多少时间？块的文件需要多少时间？6.有一个交叉存放信息的磁盘，信息在
19、其上的存放方法有一个交叉存放信息的磁盘，信息在其上的存放方法如图所示。每个磁道上有如图所示。每个磁道上有8个扇区，每扇区个扇区，每扇区512字节，磁字节，磁盘旋转速度为盘旋转速度为3000转转/分钟。假定磁头已在要读取信息的分钟。假定磁头已在要读取信息的磁道上，磁道上，0扇区转到磁头下需要扇区转到磁头下需要1/2转，且设备对应的控转，且设备对应的控制器不能同时进行输入制器不能同时进行输入/输出，在数据从控制器传送至内输出，在数据从控制器传送至内存的这段时间内，从磁头下通过的扇区数为存的这段时间内，从磁头下通过的扇区数为2，问依次读，问依次读出一个磁道上的所有扇区需要多少时间？其数据传输速出一个磁道上的所有扇区需要多少时间？其数据传输速度是多少？度是多少？5 02 37 64 17.若磁头的当前位置为若磁头的当前位置为100磁道，磁头正向着磁道号增加磁道，磁头正向着磁道号增加的方向移动。现有一磁盘读写请求序列：的方向移动。现有一磁盘读写请求序列：98、183、37、122、14、124、65、67。试计算采用。试计算采用FCFS、SSTF、SCAN算法的寻道次数分别是多少？算法的寻道次数分别是多少？
