操作系统专升本新课件.ppt

1、操作系统复习资料操作系统复习资料（专升本）（专升本）2005-02-18去年考试题型去年考试题型 1.单选题单选题25分分,25小题小题 2.填空题填空题20分分 3.简答题简答题25分分 4.综合题综合题30分分,3大题大题复习的基本要求：复习的基本要求：1.按照考试大纲的要点进按照考试大纲的要点进行复习行复习,理解理解和和掌握掌握是是非常重要的非常重要的,了解了解是不能是不能漠视的。漠视的。2.课后的习题要领会方法课后的习题要领会方法重要的理论和算法会应用。重要的理论和算法会应用。复习的方式复习的方式1.以分析问题、解决问题、以分析问题、解决问题、理解理论、掌握方法为主理解理论、掌握方法为

2、主2.另外强调重要理论、算法另外强调重要理论、算法3.补充习题补充习题第一章第一章 操作系统概述操作系统概述1.计算机系统由什么构成计算机系统由什么构成?2.谁提出计算机硬件的五大结构？五谁提出计算机硬件的五大结构？五大结构包括哪些大结构包括哪些?3.软件按照功能可以分为哪两类？软件按照功能可以分为哪两类？4.操作系统产生的简单历程操作系统产生的简单历程5.操作系统的雏形是什么操作系统的雏形是什么?6.什么是多道程序设计？什么是多道程序设计？7.操作系统形成的标志是什么操作系统形成的标志是什么?4.操作系统产生的简单历程操作系统产生的简单历程纯手工纯手工-手工批处理手工批处理-监督程序监督程序

3、-中中断和多道程序设计引入断和多道程序设计引入-批处理系统批处理系统-OS基本成型基本成型5.操作系统的雏形操作系统的雏形-批处理监督程序批处理监督程序6.多道程序设计：多道程序设计：允许多个程序允许多个程序(作业作业)同时进入计算机内存并启动，交替计同时进入计算机内存并启动，交替计算算(运行运行)的方法的方法。提升计算机使用效。提升计算机使用效率率7.现代操作系统形成的标志现代操作系统形成的标志:多道程序多道程序系统的出现系统的出现8.操作系统的一种描述操作系统的一种描述9.操作系统的地位和作用图解操作系统的地位和作用图解10.操作系统的功能分解操作系统的功能分解11.现代操作系统的特征，基

4、本特征现代操作系统的特征，基本特征12.操作系统的接口操作系统的接口13.单道单道/多道批处理操作系统的特点多道批处理操作系统的特点14.分时操作系统的概念和特点分时操作系统的概念和特点15.实时操作系统的概念和特点实时操作系统的概念和特点16.网络操作系统的概念网络操作系统的概念,功能和特点功能和特点8.操作系统是位于计算机硬件之上的操作系统是位于计算机硬件之上的第一层系统软件，是整个计算机系统第一层系统软件，是整个计算机系统的核心；它控制和管理计算机软硬件的核心；它控制和管理计算机软硬件资源，合理、高效、安全地组织计算资源，合理、高效、安全地组织计算机的工作流程并方便用户使用计算机。机的工

5、作流程并方便用户使用计算机。10.操作系统的五大功能操作系统的五大功能作业管理作业管理-处理机管理处理机管理-存储管理存储管理-设备管理设备管理-文件管理文件管理程序和数据存放的方式是什么程序和数据存放的方式是什么?11.现代操作系统的特征，基本特征现代操作系统的特征，基本特征 并发性、共享性、并发性、共享性、虚拟性、异步性虚拟性、异步性12.操作系统的接口操作系统的接口 操作接口操作接口(命令命令),程序接口程序接口(系统调用系统调用)13.单道单道/多道批处理操作系统的特点多道批处理操作系统的特点 单独自封；多共自封单独自封；多共自封14.分时操作系统的概念和特点分时操作系统的概念和特点

6、多道多道+分时技术，多交独及分时技术，多交独及15.实时操作系统的概念和特点实时操作系统的概念和特点 实时：限定的时间内做出响应实时：限定的时间内做出响应 高可靠性高可靠性+高及时性高及时性16 用于管理网络通信和共享资源，协用于管理网络通信和共享资源，协调各计算机上任务的运行，并向用户调各计算机上任务的运行，并向用户提供统一的，有效方便的网络接口的提供统一的，有效方便的网络接口的程序集合称为网络操作系统。程序集合称为网络操作系统。功能：网络通信，管理资源，提供网功能：网络通信，管理资源，提供网络服务，提供网络接口络服务，提供网络接口 特点：自治性特点：自治性,分散性分散性,互联性互联性,统一

7、性统一性 第二章第二章 处理机管理处理机管理1.单道程序执行的特征单道程序执行的特征独占独占,顺序顺序,再现再现2.多道系统下程序运行的特征多道系统下程序运行的特征 并发并发,制约制约(间接间接/直接直接),状态多变状态多变3.进程的概念和构成，进程分类进程的概念和构成，进程分类4.PCB结构包含结构包含标识标识,说明说明,现场现场,管理管理5.进程的特征进程的特征 动态动态,并发并发,制约制约,生命期生命期,可执行同一程序可执行同一程序6.系统进程和用户进程关系系统进程和用户进程关系7.进程的三种基本状态以及变迁过程进程的三种基本状态以及变迁过程8.为了管理进程需要哪些控制队列为了管理进程需

8、要哪些控制队列?N个进程，如何分布在上述队列中？个进程，如何分布在上述队列中？各个队列的个数是多少？各个队列的个数是多少？9.进程调度的任务是什么？进程调度的任务是什么？10.进程调度的算法有哪些？进程调度的算法有哪些？11.什么是先来先服务调度算法什么是先来先服务调度算法?如何理解先来先服务？进程会一直占如何理解先来先服务？进程会一直占用用CPU直到运行完毕吗直到运行完毕吗?是不是以启动进程并到达就绪队列的是不是以启动进程并到达就绪队列的时间为准？还是以每次进入就绪队列的时时间为准？还是以每次进入就绪队列的时间为准？间为准？12.什么是时间片轮转调度算法什么是时间片轮转调度算法?若时间片大若

9、时间片大/小会怎样小会怎样?时间片可以小于一个终端请求受理时间时间片可以小于一个终端请求受理时间吗吗?13.什么是优先数调度算法什么是优先数调度算法?优先级与优先数的关系如何？优先级与优先数的关系如何？优先数有静态和动态优先数有静态和动态,各有什么特点？各有什么特点？系统进程的优先数如何系统进程的优先数如何?I/O约束的进程优先数高好还是低好约束的进程优先数高好还是低好?UNIX系统采用的是优先数调度算法吗系统采用的是优先数调度算法吗?14.什么是多级队列调度算法什么是多级队列调度算法?刚创建的进程进入哪一级就绪队列刚创建的进程进入哪一级就绪队列?阻塞态出来的进程进入哪一级就绪队列阻塞态出来的

10、进程进入哪一级就绪队列?时间片满进程哪一级就绪队列时间片满进程哪一级就绪队列?如果有更高级别的进程在就绪队列中，如果有更高级别的进程在就绪队列中，此时处于运行的进程会被抢用此时处于运行的进程会被抢用CPU吗？如吗？如果会被抢用果会被抢用CPU的进程哪一级就绪队列的进程哪一级就绪队列?它能保证主机与外设的较高利用率吗？它能保证主机与外设的较高利用率吗？该算法是否可以改进得更合理？该算法是否可以改进得更合理？15.进程调度的两种基本方式是什么进程调度的两种基本方式是什么?抢先式，不可抢先式抢先式，不可抢先式16.为什么需要原语为什么需要原语?什么是原语？什么是原语？用什么方式实现原语？用什么方式实

11、现原语？17.特权指令特权指令,管态管态,目态目态,系统调用系统调用,用户程用户程序序,访管指令，它们相互关系如何？访管指令，它们相互关系如何？源程序源程序系统调用系统调用编译成访管指令编译成访管指令+功能编码功能编码CPU执行该指令，产生软中执行该指令，产生软中断陷入操作系统断陷入操作系统(目态到管态目态到管态)找到响找到响应的系统调用程序入口地址应的系统调用程序入口地址执行相应执行相应功能功能返回中断点返回中断点(注意注意:进程可能已切换进程可能已切换)18.系统调用与一般程序调用的关系系统调用与一般程序调用的关系19.什么是作业？作业步？什么是作业？作业步？JCB?20.什么是后备作业？

12、后备作业队列什么是后备作业？后备作业队列?后备作业是否参与后备作业是否参与CPU的竞争的竞争?21.什么是作业调度？它和进程调度关系什么是作业调度？它和进程调度关系如何？高级调度如何？高级调度低低级调度级调度22.作业的生命期经历哪些状态作业的生命期经历哪些状态?提交提交后备后备运行运行完成完成23.作业调度的原则作业调度的原则 公平公平均衡使用资源均衡使用资源高吞高吞吐能力吐能力 什么是周转时间？表征系统吞吐能力什么是周转时间？表征系统吞吐能力Ti=完成时间完成时间-到达系统时间到达系统时间(后备后备)24.作业调度算法作业调度算法FIFO,短作业优先短作业优先,高高响应比优先响应比优先的思

13、想和应用的思想和应用 25.为什么说高响应比优先是为什么说高响应比优先是FIFO和短和短作业优先的折中？作业优先的折中？26.短作业总能得到最小的平均周转时短作业总能得到最小的平均周转时间吗？如果能条件是什么？间吗？如果能条件是什么？27.处于阻塞态的进程，当它所等待事处于阻塞态的进程，当它所等待事件发生时件发生时(完成完成)，一定会变成就绪态并，一定会变成就绪态并插入就绪队列吗？插入就绪队列吗？28.一个分时系统，允许一个分时系统，允许10个终端用户个终端用户同时工作，时间片同时工作，时间片100ms，对于用户的，对于用户的每个请求，每个请求，CPU需要需要300ms进行处理进行处理,那那么

14、一个用户提出两次请求的时间间隔最么一个用户提出两次请求的时间间隔最少是多少？少是多少？29.三个先后到达的进程三个先后到达的进程A,B,C分别需分别需要要24ms,3ms,3ms,如果按照如果按照FCFS的方的方式进行进程调度，请问平均等待时间是式进行进程调度，请问平均等待时间是多少？平均等待时间为平均周转时间多少？平均等待时间为平均周转时间30.作业分析作业分析忽略系统调用时间，用三种作业忽略系统调用时间，用三种作业调度算法确定作业调用顺序，并计算调度算法确定作业调用顺序，并计算各自的周转时间和总的周转时间各自的周转时间和总的周转时间作业号作业号达到时间达到时间CPU时间时间 1 8.8 1

15、.5 2 9.5 0.8 3 9.0 1.0FCFS:1-3-2 18.810.31.5 29.512.12.6 39.011.32.3 平均周转时间平均周转时间=(1.5+2.6+2.3)/3=32/15短作业短作业:1-2-3同同FIFO 18.810.31.5 29.511.11.6 39.012.12.1 平均周转时间平均周转时间=(1.5+1.6+2.1)/3=26/15高响应比高响应比:1-3-2 18.810.31.5 29.512.12.6 39.011.32.3 平均周转时间平均周转时间=(1.5+2.6+2.3)/3=32/15作业作业1到达后先执行，到了到达后先执行，到了

16、10.3的的时候作业时候作业2和和3都已经达到，此时计算都已经达到，此时计算可知：作业可知：作业2响应比响应比=0.8/0.8=1 作业作业3响应比响应比=1.3/1.0=1.3所以先执行作业所以先执行作业3后执行作业后执行作业2 31.总内存量总内存量100K,进程不在内存中移动进程不在内存中移动,内存连续分配；按照内存连续分配；按照FCFS算法调度作算法调度作业和进程，请计算各周转时间，平均业和进程，请计算各周转时间，平均周转时间周转时间(忽略其它时间忽略其它时间)。内存分布。内存分布.作业作业 到达到达CPU时间时间 内存量内存量 110.10.715K 210.30.570K 310.

17、50.450K 410.60.420K 510.70.210K作业作业到达到达CPU装入装入开始开始完成完成周转周转110.10.710.110.110.80.7210.30.510.310.811.31.0310.50.411.311.511.91.4410.60.411.311.912.31.7510.70.210.711.311.50.8平均周转时间平均周转时间=1.12作业作业1 15k作业作业2 70k作业作业5 10k 5k 15k作业作业2 70k作业作业5 10k 5k作业作业3 50k作业作业4 20k 15k作业作业5 10k 5k 第三章第三章 存储管理存储管理1.CPU

18、能否直接访问内存和外存？能否直接访问内存和外存？2.存储管理的功能是什么？存储管理的功能是什么？3.本章掌握如下线索本章掌握如下线索基本概念：重定位基本概念：重定位,碎片碎片,页页,块块,页表页表,快表快表虚拟存储器虚拟存储器,缺页中断缺页中断每种存储管理方法每种存储管理方法基本思想，地址映射，优缺点基本思想，地址映射，优缺点掌握可变分区的分配和回收，分页式地掌握可变分区的分配和回收，分页式地址定位，却页率计算址定位，却页率计算4.一个程序的生命周期经历了哪些过程一个程序的生命周期经历了哪些过程5.什么是地址重定位什么是地址重定位?它有哪些形式？它有哪些形式？6.静态重定位的特点是什么静态重定

19、位的特点是什么?能在内存中移动吗能在内存中移动吗?重定位需要硬件支持吗重定位需要硬件支持吗?在内外存的程序相同吗？在内外存的程序相同吗？重定位工作是一次性完成吗重定位工作是一次性完成吗?7.PCB中有没有程序地址的说明信息中有没有程序地址的说明信息?这个地址一般称为起始地址，是否就这个地址一般称为起始地址，是否就是程序段的起始地址是程序段的起始地址?什么是碎片？内什么是碎片？内/外碎片？外碎片？8.单一连续分区存储管理单一连续分区存储管理 内存如何分区内存如何分区?系统区和用户区系统区和用户区 用户区全部分配给一个程序吗用户区全部分配给一个程序吗?采用地址重定位的方式是什么采用地址重定位的方式

20、是什么?如何实现内存的存储保护？可以采用如何实现内存的存储保护？可以采用一个界限寄存器法一个界限寄存器法 会造成内存浪费吗会造成内存浪费吗?缺点缺点单道单道,外部碎片外部碎片,无法移动无法移动 如何运行大程序如何运行大程序?覆盖覆盖扩充内存扩充内存 如何模拟实现多任务如何模拟实现多任务?交换技术交换技术9.固定分区存储管理固定分区存储管理 内存如何分区内存如何分区?系统区和用户区系统区和用户区 用户区如何划分用户区如何划分?这种划分固定吗这种划分固定吗?每个分区的管理结构如何安排每个分区的管理结构如何安排?采用地址重定位的方式是什么采用地址重定位的方式是什么?如何实现内存的存储保护？可以采用如

21、何实现内存的存储保护？可以采用上下界限寄存器法上下界限寄存器法 会造成内存浪费吗会造成内存浪费吗?缺点缺点内内/外部碎片外部碎片,无法移动无法移动 采用什么策略将分区分配给多个进程采用什么策略将分区分配给多个进程针对多个队列和针对多个队列和1个队列两种情况个队列两种情况.10.可变分区存储管理可变分区存储管理 内存如何分区内存如何分区?系统区和用户区系统区和用户区 用户区根据什么划分用户区根据什么划分?每个分区的管理结构如何安排每个分区的管理结构如何安排?采用地址重定位的方式是什么采用地址重定位的方式是什么?该重定位需要硬件支持吗？如何映射该重定位需要硬件支持吗？如何映射 产生的空闲块采用什么

22、方式合并？产生的空闲块采用什么方式合并？空闲区的分配算法，出发点是什么空闲区的分配算法，出发点是什么?如何实现内存的存储保护？可以采用如何实现内存的存储保护？可以采用上下界限寄存器法上下界限寄存器法 缺点缺点外部碎片外部碎片,分区合并耗时分区合并耗时11.分页式存储管理分页式存储管理(实存页模式实存页模式)内存如何划分内存如何划分?程序如何划分程序如何划分?固定分区思想固定分区思想+动态重定位技术动态重定位技术 什么是块什么是块?什么是页什么是页?页表？页表？内存块表？进程页表内存块表？进程页表?重定位方式重定位方式?如何映射如何映射?地址换算公式：地址换算公式：相对地址相对地址/块长块长=页

23、号页号 相对地址相对地址%块长块长=页内偏移页内偏移 从二进制表示中提取从二进制表示中提取(页号页号,偏移偏移)CPU访问寄存器和内存的速度矛盾访问寄存器和内存的速度矛盾导致快表的引入。印证了局部性原理导致快表的引入。印证了局部性原理 快表的命中率表征了性能的高低快表的命中率表征了性能的高低 快表的工作方式快在哪里快表的工作方式快在哪里?内存块的分配与回收内存块的分配与回收存储分块法存储分块法,位位图法图法,单链表法单链表法 特点特点分块分块,不连续全部装入不连续全部装入,动态重动态重定位定位 缺点缺点半页浪费半页浪费,全部装入全部装入12.虚存虚存解决了内存的扩充问题，满足大程解决了内存的扩

24、充问题，满足大程序的装入。序的装入。什么是虚拟存储器？大小如何确定什么是虚拟存储器？大小如何确定?什么是虚拟地址空间什么是虚拟地址空间?利用虚存思想的管理主要有：虚存页利用虚存思想的管理主要有：虚存页式，段式，段页式式，段式，段页式需要解决两个问题：需要解决两个问题：如何发现不再内存的信息如何发现不再内存的信息 内存空闲不足无法装入怎么解决内存空闲不足无法装入怎么解决 13.请求分页式存储管理请求分页式存储管理思想：不要求程序页全部并连续地思想：不要求程序页全部并连续地装入内存块中，其它页保存在辅存中，装入内存块中，其它页保存在辅存中，需要的时候通过缺页中断载入内存中，需要的时候通过缺页中断载

25、入内存中，如果内存不够则产生页面淘汰以便装入如果内存不够则产生页面淘汰以便装入新的页。新的页。页表结构页表结构 页号页号,块号块号,缺页中断位缺页中断位,辅存地址辅存地址 通常当缺页中断位通常当缺页中断位=1的页在内存的页在内存,否否则发出缺页中断，请求载入外存页则发出缺页中断，请求载入外存页 辅存地址：记录页在外存的地址辅存地址：记录页在外存的地址 缺页中断处理过程缺页中断处理过程 缺页中断同一般的中断有何区别缺页中断同一般的中断有何区别?缺页中断是在执行指令中发出并立缺页中断是在执行指令中发出并立即处理，一般则在执行完一条指令后才即处理，一般则在执行完一条指令后才检测有无中断；缺页中断处理

26、完后仍回检测有无中断；缺页中断处理完后仍回到断点继续执行未完成的指令到断点继续执行未完成的指令,一般的执一般的执行下一条指令行下一条指令 缺页中断率缺页中断率=缺页次数缺页次数/总页数总页数 影响缺页率的因素：影响缺页率的因素：分配给程序德分配给程序德内存块数内存块数,页面尺寸页面尺寸,程序实现本身程序实现本身 页面淘汰算法页面淘汰算法 内存空闲块不足，必须选择已分配的内存空闲块不足，必须选择已分配的内存块，调出内存，才能装入调入页面内存块，调出内存，才能装入调入页面.这就是页面淘汰，它由缺页中断引起这就是页面淘汰，它由缺页中断引起.问题：问题：1.选择谁选择谁?2.会出现抖动会出现抖动/颠簸

27、现象吗颠簸现象吗?页面淘汰中可能涉及到页面保存的问页面淘汰中可能涉及到页面保存的问题，因此需要在页表结构中加入相应的题，因此需要在页表结构中加入相应的管理信息：管理信息：引用位引用位,改变位改变位 分别标志分别标志在某个时间段是否被引用，是否被修改在某个时间段是否被引用，是否被修改FIFO先进先出先进先出LRU最近最久未用页面淘汰最近最久未用页面淘汰LFU最近最少用页面淘汰最近最少用页面淘汰OPT最优页面淘汰最优页面淘汰例子：页面走向例子：页面走向4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5在在程序页面为程序页面为3和和4时时,分别采用分别采用FIFO,LRU算法，计算缺页序列和缺页中断率。

28、并算法，计算缺页序列和缺页中断率。并分析分析FIFO是否会产生异常现象。是否会产生异常现象。页面走向：页面走向：4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5 FIFO 页面为页面为3时时 9/12 页面页面4时时 10/12 4 3 2 1 4 3 5 5 5 2 1 1 4 3 2 1 1 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 4 3 3 3 5 2 2 4 3 2 2 2 1 5 4 3 2 1 4 3 2 1 4 4 4 3 5 5 4 3 3 3 2 1 5 4 3 21 2 3 4 5 6 7 8 9 4 4 4 3 2 1 5 4 3LRU 页面为页面为3时时 10/12

29、页面为页面为4时时 8/124 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 4 3 2 1 4 3 5 4 3 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 3 2 1 1 1 5 4 3问题问题1：在请求分页模式中，分配给程序：在请求分页模式中，分配给程序A的内存为的内存为M块，页面走向共块，页面走向共P页，其中有页，其中有N个不同的页面，初始无任何页在内存中。问个不同的页面，初始无任何页在内存中。问无论采用何种算法

30、无论采用何种算法,却页中断次数的下界是却页中断次数的下界是多少多少缺页中断次数的上界是多少？缺页中断次数的上界是多少？问题问题2：实存页模式中，块长：实存页模式中，块长2k，如果一个如果一个程序的相对地址空间为程序的相对地址空间为05129则分配给该则分配给该程序的内存空间为多少字节？浪费了多少程序的内存空间为多少字节？浪费了多少?问题问题3：实存页模式下，内存总量：实存页模式下，内存总量65536字节字节,块块4k，一程序代码段长，一程序代码段长32768字节字节,数据段长数据段长16386字节字节,栈段长栈段长15870字节字节,规定不允许一规定不允许一个块内包含两个段的内容，请问能为该程

31、序个块内包含两个段的内容，请问能为该程序分配空间吗分配空间吗?如果块长为如果块长为512字节呢字节呢?问题问题4：假定：假定CPU访问内存的时间为访问内存的时间为200ns,访问快表的时间为访问快表的时间为40ns，命中率为命中率为90%，请，请问进行一次内存问进行一次内存存取存取的平均时间是多少的平均时间是多少?比比纯粹采用页表方式下降了多少纯粹采用页表方式下降了多少?问题问题5：CPU访问页表访问页表100ns,快表快表20ns,希望希望将一次将一次存取存取内存的平均时间控制在内存的平均时间控制在140ns内，内，请问命中率是多少请问命中率是多少?问题问题6：系统内存划分成：系统内存划分成

32、8块，块长块，块长4k，某程某程序虚拟地址空间划分成序虚拟地址空间划分成16页，如下表，为列页，如下表，为列出者不在内存。出者不在内存。页号页号 块号块号 页号页号 块号块号 计算如下虚拟地址计算如下虚拟地址 0 2 4 4 的绝对地址的绝对地址 1 1 5 3 20 4100 8300 2 6 9 5 3 0 11 7问题问题7：可变分区中：可变分区中,按地址法组织空闲分区按地址法组织空闲分区,大小分别为大小分别为10k,4k,20k,18k,7k,9k,12k,15k现现依次依次有三个请求有三个请求12k,10k,9k 问采用最先适问采用最先适应，最佳适应，最坏适应该如何分配应，最佳适应，

33、最坏适应该如何分配?地址法：分区按照起始地址从小到大排序地址法：分区按照起始地址从小到大排序尺寸法：分区按照大小从小到大排序尺寸法：分区按照大小从小到大排序第四章第四章 设备管理设备管理1.什么是设备什么是设备?举例说明举例说明2.设备如何分类设备如何分类?设备从属关系：系统设备从属关系：系统/用户设备用户设备 分配特性：独占分配特性：独占,共享共享,虚拟虚拟 工作特性：输入工作特性：输入/输出，存储设备输出，存储设备3.磁盘基本构造磁盘基本构造扇区扇区-磁道磁道-柱面柱面-盘面盘面-盘片盘片-盘片盘片组组-磁头磁头-移动臂移动臂扇区弧长不等但是信息量相等扇区弧长不等但是信息量相等磁盘存储数据

34、的方式：磁盘存储数据的方式：先柱面先柱面0开始，然后磁道开始，然后磁道0开始，开始，最后扇区最后扇区0开始进行顺序存取。开始进行顺序存取。假定每个柱面假定每个柱面C个磁道个磁道,每个磁道每个磁道S个扇区，如果给定柱面个扇区，如果给定柱面I,磁头磁头J,扇扇区区K如何得到磁盘块号呢？如何得到磁盘块号呢？B=k+S(J+I*C)反之可以计算反之可以计算I,J,K;令令D=S*C,M=B/D,N=B%DI=M,J=N/S ,K=N%S4.设备管理的目标设备管理的目标 提高外部设备的利用率提高外部设备的利用率 为用户提供方便统一的使用界面为用户提供方便统一的使用界面5.设备管理的功能设备管理的功能 提

35、供一组提供一组I/O命令以便用户程序调命令以便用户程序调用，并获得对外部设备的使用用，并获得对外部设备的使用 进行设备的分配和回收进行设备的分配和回收 对缓冲区管理对缓冲区管理 实现真正的实现真正的I/O操作操作 6.输入输出处理的步骤输入输出处理的步骤 P91 用户发出输入输出的用户发出输入输出的I/O请求请求 I/O管理程序接受请求管理程序接受请求 调度设备驱动程序完成调度设备驱动程序完成I/O操作操作 设备中断处理程序处理请求设备中断处理程序处理请求7.设备独立性：设备独立性：通常用户不指定特定通常用户不指定特定的设备，而指定逻辑设备，使得用户作的设备，而指定逻辑设备，使得用户作业和物理

36、设备独立开，再通过其他途径业和物理设备独立开，再通过其他途径建立逻辑设备和物理设备之间的对应关建立逻辑设备和物理设备之间的对应关系，这种特性系，这种特性 称为设备独立性称为设备独立性8.管理设备的数据结构管理设备的数据结构设备控制表设备控制表DCT 记录设备的标识记录设备的标识,类型类型,状态状态,请求请求队列指针队列指针,设备驱动程序地址等设备驱动程序地址等系统设备表系统设备表SDT 记录系统所有的设备的记录系统所有的设备的DCT,设设备标识备标识,类型等。类型等。控制器控制表控制器控制表COCT 通道控制表通道控制表CHCT9.独享设备独享设备 一次只允许一个进程使一次只允许一个进程使用的

37、设备用的设备(排它性排它性)，采用，采用“静态分配静态分配“系统对各种不同类型的设备进行系统对各种不同类型的设备进行内部编号，以便区分，称为绝对号内部编号，以便区分，称为绝对号.用户使用设备只考虑使用某种设用户使用设备只考虑使用某种设备，而不是指定使用哪台设备，所备，而不是指定使用哪台设备，所以用户也可能对多台设备进行逻辑以用户也可能对多台设备进行逻辑编号编号,以便区分，称为相对号以便区分，称为相对号P97 系统设置两种控制表：设备类表系统设置两种控制表：设备类表和设备表，以便实现用户相对设备和设备表，以便实现用户相对设备号和物理绝对号的对应。号和物理绝对号的对应。设备类表记录设备类，总数，可

38、设备类表记录设备类，总数，可用数，设备表地址用数，设备表地址 设备表记录绝对号设备表记录绝对号,状态状态,空闲情空闲情况况,相对号相对号,使用者等使用者等10.独享设备的分配算法独享设备的分配算法 FCFS 优先级高者先服务优先级高者先服务注意：设备请求队列的处理。注意：设备请求队列的处理。系统都是把设备分配给队首进程，系统都是把设备分配给队首进程，因此第二种算法需要排序。因此第二种算法需要排序。另外进程使用完设备后，才从设另外进程使用完设备后，才从设备请求队列中移出。备请求队列中移出。11.磁盘的一次存取时间磁盘的一次存取时间包含三部分包含三部分 寻道时间寻道时间(查找时间查找时间)，延迟时

39、间延迟时间(等待时间等待时间),传输时间传输时间对于用户的对于用户的I/O请求序列，可以调整请求序列，可以调整的只有查找时间，决定采用何种策的只有查找时间，决定采用何种策略调度磁盘请求称为略调度磁盘请求称为磁臂调度磁臂调度主要的算法有：主要的算法有：FCFS 最短查找时间优先最短查找时间优先 电梯电梯 单向扫描单向扫描习题习题P113 磁盘请求磁盘请求10 22 20 2 40 6 38柱柱面先后到达面先后到达,移动臂移动一个柱面移动臂移动一个柱面6ms,分别采用上述四种算法调度，分别采用上述四种算法调度，各花多少查找时间？起始柱面各花多少查找时间？起始柱面20。(其中电梯算法先由外向里移动其

40、中电梯算法先由外向里移动)12.设备的构造设备的构造 I/O设备一般包含机械与电子两部分设备一般包含机械与电子两部分 机械部分就是所谓的设备本身机械部分就是所谓的设备本身 电子部分通常称为电子部分通常称为“设备控制器设备控制器”或者适配器，其工作速度快，可连或者适配器，其工作速度快，可连接多个相同类型的设备。接多个相同类型的设备。每种设备都通过一个控制器同每种设备都通过一个控制器同CPU相连相连,因此因此CPU只同控制器沟通，控只同控制器沟通，控制器同设备沟通。制器同设备沟通。13.数据传输方式数据传输方式主机与外设如何交换数据主机与外设如何交换数据,CPU作什么作什么,数据传输完后如何告知数

41、据传输完后如何告知CPUCPU如何应答等。如何应答等。A.程序直控式程序直控式B.中断方式中断方式C.直接存储器存取直接存储器存取DMA方式方式D.通道方式通道方式14.缓冲技术缓冲技术主机与外设的速度不匹配，因此主机与外设的速度不匹配，因此需要引入缓冲，以避免快等慢现象。需要引入缓冲，以避免快等慢现象。可以通过硬缓冲可以通过硬缓冲(寄存器寄存器)和软缓和软缓冲冲(存储单元存储单元)方式实现缓冲。方式实现缓冲。缓冲的形式：单，双，多，池缓冲的形式：单，双，多，池15.虚拟设备虚拟设备 采用软件技术依靠大容量磁盘来采用软件技术依靠大容量磁盘来模拟独占设备使其变成共享设备，模拟独占设备使其变成共享

42、设备，即用一种物理设备模拟另一种物理即用一种物理设备模拟另一种物理设备，称这样的设备为虚拟设备。设备，称这样的设备为虚拟设备。实现虚拟设备的软硬件条件：实现虚拟设备的软硬件条件：A.大容量磁盘，且与大容量磁盘，且与CPU能并行能并行B.多道程序设计多道程序设计16.实现实现SPOOLING系统系统硬件上：在磁盘上划分出两个区硬件上：在磁盘上划分出两个区域，一个为输入井域，一个为输入井(存放多个作业全存放多个作业全部信息的存储空间部信息的存储空间)，一个为输出井，一个为输出井(存放每个作业运行输出的存储空间存放每个作业运行输出的存储空间)软件上：需要多道程序设计软件上：需要多道程序设计因此将建立

43、在多道程序设计基础因此将建立在多道程序设计基础上的联机外围设备同时操作称为上的联机外围设备同时操作称为SPOOLING技术。技术。将操作系统种实现虚拟设备的软将操作系统种实现虚拟设备的软件功能模块称为件功能模块称为SPOOLING系统。系统。功能模块的三大部分：功能模块的三大部分：A.预输入程序预输入程序 输入机到输入井输入机到输入井B.缓输出程序缓输出程序 输出输出井中信息输出输出井中信息C.井井管理程序管理程序(包括井管理读包括井管理读/写管写管理程序理程序)请求输入请求输入/输出设备工作时，输出设备工作时，让井管理读让井管理读/写代替输入写代替输入/输出设备实输出设备实现从输入井现从输入

44、井/输出井中读取输出井中读取/输出数据输出数据 第五章第五章 文件管理文件管理1.什么是文件？什么是文件？具有完整逻辑意义的一组相关信具有完整逻辑意义的一组相关信息的集合称为文件息的集合称为文件2.什么是文件系统什么是文件系统?与文件管理相关的那部分软件、与文件管理相关的那部分软件、被管理的文件以及管理所需要的数被管理的文件以及管理所需要的数据结构的总体称为文件系统。据结构的总体称为文件系统。3.文件的分类文件的分类 性质和用途性质和用途:系统，用户，库系统，用户，库 保护性质保护性质:只读只读,读写读写,执行执行,不保护不保护 保护期限保护期限:临时临时,档案档案,永久永久 存取方式存取方式

45、:顺序存取顺序存取,随机存取随机存取 设备类型设备类型:磁盘磁盘,磁带磁带,打印打印 逻辑结构逻辑结构:流式流式,记录式记录式 物理结构物理结构:连续连续,链接链接,索引索引 文件内容文件内容:普通普通,目录目录,特殊特殊4.文件的逻辑结构文件的逻辑结构从用户角度的组织文件的形式从用户角度的组织文件的形式文件呈现在用户面前的形式文件呈现在用户面前的形式 分类：流式文件记录文件分类：流式文件记录文件5.文件的物理结构文件的物理结构文件的存储结构，以记录成组的文件的存储结构，以记录成组的形式将文件存在辅存上。形式将文件存在辅存上。分类：顺序，链接，索引分类：顺序，链接，索引6.文件存取方式文件存取

46、方式A.顺序存取顺序存取 按照记录排列顺序按照记录排列顺序 连续文件，链接文件，索引文件连续文件，链接文件，索引文件B.随机存取随机存取 以任何次序存放以任何次序存放 连续文件，索引文件连续文件，索引文件7.磁盘存储空间管理磁盘存储空间管理A.位示图位示图B.空闲区表空闲区表C.空闲块链空闲块链8.文件控制块文件控制块FCB文件名，文件在辅存中的物理位置文件名，文件在辅存中的物理位置,文件的逻辑结构，物理结构文件的逻辑结构，物理结构,存取存取控制信息，管理信息控制信息，管理信息9.文件目录文件目录 将多个文件的将多个文件的FCB集中集中起来构成文件目录起来构成文件目录另外文件目录以文件的形式存

47、放另外文件目录以文件的形式存放称为目录文件。称为目录文件。一级目录一级目录,二级二级,多级多级(树型层次树型层次)二级以上解决了文件同名冲突二级以上解决了文件同名冲突10.文件的基本操作文件的基本操作open(Fname,OpenMode)read(Fname,3,A)1.通过通过Fname查找文件目录，找到查找文件目录，找到文件的文件的FCB指针进而得到指针进而得到FCB结构结构2.进行存取控制验证，是否合法进行存取控制验证，是否合法3.从逻辑地址转化到物理地址从逻辑地址转化到物理地址4.启动设备启动设备11.文件的使用文件的使用 文件共享：一个文件可以被多个文件共享：一个文件可以被多个授权

48、用户共同使用。授权用户共同使用。A.多个可用，一次仅一个在用多个可用，一次仅一个在用 B.多个用户同时使用，最多保证多个用户同时使用，最多保证一个可写，其他可读一个可写，其他可读.实现共享：实现共享：A.同一个文件的多个同一个文件的多个FCB副本副本B.连接法连接法(分离法分离法)12.文件的保护文件的保护防止未经授权的用户使用文件，防止未经授权的用户使用文件，同时防止文件主自己错误使用文件同时防止文件主自己错误使用文件而毁坏文件。而毁坏文件。采用的方式：采用的方式：A.存取控制矩阵存取控制矩阵 用户用户X文件文件权权限限B.存取控制表存取控制表 (Linux)用户分组用户分组C.权限表权限表

49、 用户可使用的文用户可使用的文件件D.口令验证机制口令验证机制13.文件的操作文件的操作创建创建打开打开删除删除关闭关闭读读/写写14.习题习题2A.按记录存放，则每两个记录间要按记录存放，则每两个记录间要留出间隙即留出间隙即1000个记录，有个记录，有999个间个间隙。则浪费隙。则浪费999*0.6/(1000*160/800+999*0.6）B.每每5个一个间隙，共个一个间隙，共200组组,199间间隙隙C.1000*0.6/x-1为间隙个数设为为间隙个数设为y y/(1000*160/800+y)=0.514.习题习题31425/250=5余余1651425/500=2余余425则可知在

50、逻辑记录则可知在逻辑记录5中，物理块中，物理块2中中第第6章章 进程间的制约关系进程间的制约关系重要概念：临界资源重要概念：临界资源,临界区临界区,同步同步/互斥互斥,信号量信号量,死锁死锁,死锁的产生的四死锁的产生的四个必要条件个必要条件重要算法操作：重要算法操作：P/V,银行家算法银行家算法1.进程间的制约关系进程间的制约关系 同步同步/互斥互斥进程同步：两个以上进程基于某进程同步：两个以上进程基于某个条件来协调它们的活动个条件来协调它们的活动进程互斥：若干进程要使用同一进程互斥：若干进程要使用同一共享资源时候，任何时刻最多允许共享资源时候，任何时刻最多允许一个进程使用，其他要使用该资源一