操作系統(tǒng)課件(汪飛)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)汪飛信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

E-mail:wangxiaoxian@ Tel作系統(tǒng)的分類2批處理系統(tǒng)3分時(shí)系統(tǒng)4實(shí)時(shí)系統(tǒng)5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)6分布式操作系統(tǒng)7多處理機(jī)操作系統(tǒng)1單用戶(微機(jī))操作系統(tǒng)多道批處理操作系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1.吞吐量大。2.資源利用率高。缺點(diǎn)：1.平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長。2.沒有交互。分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)(timesharing)相關(guān)概念多個(gè)交互用戶并發(fā)地使用一個(gè)設(shè)備。系統(tǒng)輪流地處理各個(gè)用戶作業(yè)。

分時(shí)的時(shí)間單位稱為時(shí)間片。每個(gè)用戶平均只得到處理機(jī)有效速度的1/n。分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)1.同時(shí)性2.獨(dú)立性3.及時(shí)性4.交互性分時(shí)系統(tǒng)的重要指標(biāo)響應(yīng)時(shí)間實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)(realtime)系統(tǒng)分類實(shí)時(shí)控制系統(tǒng):軍事指揮與控制系統(tǒng)、過程控制設(shè)備等。實(shí)時(shí)(事務(wù))處理系統(tǒng)：航空公司ERP系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)基本特征事件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，即當(dāng)接收某些外部信息后，由系統(tǒng)選擇執(zhí)行某一程序，完成相應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)。必須調(diào)度和管理實(shí)時(shí)任務(wù)的操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)—執(zhí)行與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外部事件有關(guān)系，并且為了有效且正確地與外部環(huán)境交互，必須滿足一個(gè)或多個(gè)最后期限的任務(wù)。一.并發(fā)性(Concurrence)

操作系統(tǒng)的主要特征二.共享性(Sharing)三.虛擬性(Virtual)四.不確定性(Uncertainty)1.程序執(zhí)行結(jié)果不確定。2.程序異步執(zhí)行。3.2.2進(jìn)程的調(diào)度狀態(tài)1.進(jìn)程的基本調(diào)度狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程占有處理機(jī)進(jìn)程具備運(yùn)行條件，等待分配處理機(jī)進(jìn)程等待某一事件完成進(jìn)程調(diào)度程序完成進(jìn)程的五種基本狀態(tài)新進(jìn)程就緒阻塞運(yùn)行結(jié)束接納時(shí)間片到進(jìn)程調(diào)度完成I/O完成或事件發(fā)生I/O請(qǐng)求或等待某事件3.2.2進(jìn)程的調(diào)度狀態(tài)進(jìn)程調(diào)度狀態(tài)的細(xì)分PCB已經(jīng)創(chuàng)建，但進(jìn)程未加載到主存中進(jìn)程自行結(jié)束、或被取消具有掛起操作的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程調(diào)度狀態(tài)的細(xì)分沒有就緒態(tài)進(jìn)程；增加內(nèi)存空間。增加內(nèi)存空間(高優(yōu)先級(jí)阻塞態(tài)進(jìn)程即將就緒)時(shí)間片到，增加內(nèi)存空間進(jìn)程阻塞原語的實(shí)現(xiàn)

中斷處理機(jī)，終止運(yùn)行，保存CPU狀態(tài)，進(jìn)程狀態(tài)改為(活躍)阻塞態(tài)，并插入到阻塞隊(duì)列中；從(活躍)就緒隊(duì)列中，選擇一進(jìn)程投入運(yùn)行。進(jìn)程阻塞和喚醒進(jìn)程調(diào)用阻塞原語將自己阻塞進(jìn)程喚醒原語的實(shí)現(xiàn)

將被喚醒進(jìn)程從相應(yīng)的(活躍或靜止)阻塞隊(duì)列中清除；若進(jìn)程狀態(tài)為靜止阻塞，改為靜止就緒態(tài)，等待被激活；若進(jìn)程狀態(tài)為活躍阻塞，改為(活躍)就緒態(tài)，插入就緒隊(duì)列中，等待調(diào)度?！鞍l(fā)現(xiàn)者”進(jìn)程調(diào)用喚醒原語3.4.2進(jìn)程調(diào)度算法的設(shè)計(jì)引起進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程正常運(yùn)行結(jié)束，或出錯(cuò)異常結(jié)束?，F(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程因某種原因，從運(yùn)行態(tài)進(jìn)入阻塞態(tài)。現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程因執(zhí)行某種原語操作，進(jìn)入阻塞態(tài)。一個(gè)具有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。分配給該進(jìn)程運(yùn)行的時(shí)間片用完。調(diào)度的類型按調(diào)度的層次可分為：

高級(jí)調(diào)度(長程調(diào)度、接納調(diào)度、作業(yè)調(diào)度)

決定哪一個(gè)作業(yè)可以進(jìn)入系統(tǒng)中被處理。接受新進(jìn)程。執(zhí)行頻率較低。每次執(zhí)行作業(yè)調(diào)度時(shí)，都需做出以下兩個(gè)決定：（1）接納多少作業(yè)（2）接納哪些作業(yè)在批處理機(jī)系統(tǒng)中，需要有作業(yè)(高級(jí))調(diào)度，而在分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，無須作業(yè)(高級(jí))調(diào)度。中級(jí)調(diào)度(中程調(diào)度)執(zhí)行交換決策，即在內(nèi)存與外存對(duì)換區(qū)之間進(jìn)行進(jìn)程交換。執(zhí)行頻率略微頻繁。為了提高內(nèi)存的利用率。低級(jí)調(diào)度(短程調(diào)度)

精確地決定下一次執(zhí)行哪一個(gè)進(jìn)程。執(zhí)行最為頻繁。2.進(jìn)程調(diào)度方式

非剝奪方式

處理機(jī)繼續(xù)運(yùn)行當(dāng)前進(jìn)程，直至該進(jìn)程完成或發(fā)生某事件而進(jìn)入阻塞態(tài)時(shí)，才將處理機(jī)分配給重要或緊迫的進(jìn)程。有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)，如何分配處理機(jī)，屬于低級(jí)(短程)調(diào)度。優(yōu)點(diǎn)：簡單、系統(tǒng)開銷小。缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。進(jìn)程調(diào)度算法的設(shè)計(jì)2.進(jìn)程調(diào)度方式

剝奪方式有重要或緊迫的進(jìn)程到達(dá)時(shí)，暫停當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行，并把處理機(jī)分配給新進(jìn)程。剝奪原則：時(shí)間片原則優(yōu)先權(quán)原則短作業(yè)優(yōu)先原則優(yōu)點(diǎn)：為所有的進(jìn)程提供較好的服務(wù)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)開銷相對(duì)較大。進(jìn)程調(diào)度算法的設(shè)計(jì)(26+10+6)/3=14先進(jìn)先出調(diào)度算法最短CPU運(yùn)行期優(yōu)先調(diào)度算法最高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法靜態(tài)優(yōu)先級(jí)法動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)法時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法多級(jí)隊(duì)列調(diào)度算法多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度(多隊(duì)列輪轉(zhuǎn))算法3.4.3進(jìn)程調(diào)度算法最短CPU運(yùn)行期優(yōu)先(SCBF)調(diào)度算法進(jìn)程調(diào)度算法思想從就緒隊(duì)列中選出下一個(gè)CPU執(zhí)行期最短的進(jìn)程，為之分配處理機(jī)使之運(yùn)行。非剝奪方式。優(yōu)點(diǎn)：較好的調(diào)度性能。缺點(diǎn)：難以確定下一個(gè)CPU執(zhí)行期。進(jìn)程調(diào)度算法最高響應(yīng)比優(yōu)先(HRRN)調(diào)度算法進(jìn)程調(diào)度算法調(diào)度規(guī)則當(dāng)前進(jìn)程完成或發(fā)生阻塞時(shí)，選擇R值最大的就緒進(jìn)程。優(yōu)點(diǎn)：很好的平衡長短進(jìn)程。缺點(diǎn)：需要估計(jì)進(jìn)程的服務(wù)時(shí)間。歸一化周轉(zhuǎn)時(shí)間，它是進(jìn)程周轉(zhuǎn)時(shí)間和進(jìn)程服務(wù)時(shí)間的比。表明一個(gè)進(jìn)程的相對(duì)延遲。R=(waittime+servicetime)/servicetime進(jìn)程服務(wù)時(shí)間開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間RP110111P210011011011.01P31101102102102P41001022022022.02時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(簡單輪轉(zhuǎn)法)進(jìn)程調(diào)度算法調(diào)度規(guī)則把所有就緒進(jìn)程按照FCFS(FIFO)規(guī)則排成一個(gè)隊(duì)列。將處理機(jī)分配給隊(duì)首進(jìn)程，并規(guī)定它執(zhí)行一個(gè)給定時(shí)間。時(shí)間片用完時(shí)，剝奪進(jìn)程的執(zhí)行，將其送至就緒隊(duì)列末尾。返回第二步。時(shí)間片的確定系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、就緒隊(duì)列中的進(jìn)程數(shù)、進(jìn)程的轉(zhuǎn)換時(shí)間、計(jì)算機(jī)的處理能力。時(shí)間片(q)與系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間T的關(guān)系T=NqN為就緒隊(duì)列中的進(jìn)程數(shù)信號(hào)量P，V操作利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步經(jīng)典進(jìn)程同步和互斥問題3.6.2信號(hào)量和P、V操作P、V操作

P、V操作是定義在信號(hào)量S上的兩個(gè)操作。P操作定義：P(S):(1)S=S-1;(2)若S>=0,則調(diào)用P(S)的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行；(3)若S<0,則調(diào)用P(S)的進(jìn)程被阻塞，并把它插入到等待信號(hào)量S的阻塞隊(duì)列中；信號(hào)量和P、V操作含義：S>0時(shí)的數(shù)值代表某類資源可用的數(shù)量；執(zhí)行P操作意味著分配一個(gè)單元的資源；S<=0代表已無資源可用(S=0代表資源剛好分配完),此時(shí)S的絕對(duì)值代表等待S的阻塞隊(duì)列中的進(jìn)程數(shù)。V操作定義：V(S):(1)S=S+1;(2)若S>0,則調(diào)用V(S)的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行；(3)若S<=0,從等待信號(hào)量S的阻塞隊(duì)列中喚醒隊(duì)首進(jìn)程，然后調(diào)用V(S)的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行；P、V操作信號(hào)量和P、V操作含義：執(zhí)行V操作意味著釋放一個(gè)單元的資源；S<=0表示等待S的阻塞隊(duì)列中仍有被阻塞的進(jìn)程，因此應(yīng)接著執(zhí)行喚醒操作。信號(hào)量S初值為1,P操作限制每次只有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)。退出時(shí)調(diào)用V操作，保證了進(jìn)程在臨界區(qū)逗留有限時(shí)間。V操作會(huì)喚醒等待S的阻塞隊(duì)列的首進(jìn)程，避免進(jìn)程“死等”。信號(hào)量和P、V操作實(shí)例1：用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)司機(jī)和售票員的同步利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步信號(hào)量和P、V操作S1和S2分別是司機(jī)和售票員的私用信號(hào)量，初值均為0。S1用于司機(jī)檢查售票員是否關(guān)車門。S2用于售票員檢查司機(jī)是否到站停車。2、讀者---寫者問題描述：

有一個(gè)許多進(jìn)程共享的數(shù)據(jù)區(qū)，這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)可以是一個(gè)文件，或是主存中的一塊空間，有一些只讀取這個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)的進(jìn)程(reader)和一些只往數(shù)據(jù)區(qū)中寫數(shù)據(jù)的進(jìn)程(writer)。此外還必須滿足以下條件：任意多的進(jìn)程可以同時(shí)讀這個(gè)文件。一次只有一個(gè)寫進(jìn)程可以往文件中寫。(互斥)如果一個(gè)寫進(jìn)程正在往文件中寫，則禁止任何讀進(jìn)程讀文件，以免訪問到錯(cuò)誤信息。(互斥)經(jīng)典進(jìn)程同步問題讀者---寫者問題舉例共享數(shù)據(jù)區(qū)—圖書館目錄讀者—通過目錄查書的用戶寫者—可修改目錄的圖書管理員多個(gè)用戶可以同時(shí)通過目錄查書。一次只能一個(gè)圖書管理員修改目錄。圖書管理員修改目錄時(shí)不允許用戶查書。經(jīng)典進(jìn)程同步問題讀者---寫者問題解決方案讀者優(yōu)先經(jīng)典進(jìn)程同步問題設(shè)置信號(hào)量S，初值為1,讀者和寫者公有。設(shè)置全局變量rc,用于記錄讀進(jìn)程個(gè)數(shù)。設(shè)置信號(hào)量Sr，初值為1,多個(gè)讀者擁有。確保rc被正確更新。只要一個(gè)寫進(jìn)程正在訪問文件，其它寫進(jìn)程和讀進(jìn)程都不能訪問該文件。為允許多個(gè)讀進(jìn)程，第一試圖讀的進(jìn)程需要等待寫進(jìn)程寫完。當(dāng)至少有一個(gè)讀進(jìn)程在讀時(shí)，隨后的讀進(jìn)程無須等待，可以直接進(jìn)入。產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件對(duì)死鎖采取的對(duì)策死鎖的預(yù)防死鎖的避免系統(tǒng)模型死鎖的檢測(cè)死鎖的解除3.7死鎖由多個(gè)進(jìn)程因競爭資源而造成的一種僵局(一些進(jìn)程處于無休止的阻塞狀態(tài))，若無外力作用，這些進(jìn)程將永遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)。死鎖死鎖與進(jìn)程對(duì)資源的操作有關(guān)(請(qǐng)求、獲得和釋放)。死鎖與各進(jìn)程對(duì)資源操作的順序有關(guān)。3.７.5死鎖的避免安全狀態(tài)系統(tǒng)能夠按某種進(jìn)程順序，如<P1,P2,…,Pn>(安全序列)，為每個(gè)進(jìn)程分配其所需資源，直至最大需求，使每個(gè)進(jìn)程都可順利完成。不安全狀態(tài)系統(tǒng)不存在一個(gè)安全序列?！八梨i避免”允許三個(gè)必要條件，動(dòng)態(tài)決定是否允許當(dāng)前的資源分配請(qǐng)求，確保不會(huì)達(dá)到死鎖點(diǎn)。死鎖死鎖單項(xiàng)資源的銀行家算法設(shè)系統(tǒng)有10臺(tái)磁帶機(jī)，由A,B,C三個(gè)進(jìn)程共享。第四章存儲(chǔ)器管理4.1

存儲(chǔ)管理的基本概念

4.2

早期的存儲(chǔ)管理4.3分頁存儲(chǔ)管理4.4請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理4.5分段存儲(chǔ)管理4.6段頁式存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理的基本概念虛擬存儲(chǔ)器概念的引入若一個(gè)程序的地址空間超過主存可用空間，則在執(zhí)行時(shí)該程序時(shí)，將其一部分地址空間放在主存，剩余部分放在輔存。當(dāng)訪問的信息不在主存時(shí)，由操作系統(tǒng)把它從輔存調(diào)入主存。從用戶角度，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)好像擁有一個(gè)比實(shí)際主存大得多的存儲(chǔ)器。這個(gè)存儲(chǔ)器被稱為虛擬存儲(chǔ)器。二、先進(jìn)先出(FIFO)置換算法請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理置換策略

從主存中移出駐留在主存時(shí)間最長的頁面，即先進(jìn)入主存的頁面，先被淘汰。實(shí)現(xiàn)方法

假設(shè)分配給作業(yè)的存儲(chǔ)塊數(shù)為m，建立一個(gè)由m個(gè)元素構(gòu)成的循環(huán)隊(duì)列和一個(gè)替換指針。隊(duì)列按照頁面調(diào)入主存的順序排列，每個(gè)元素存放調(diào)入的頁面號(hào)，替換指針始終指向最早進(jìn)入的頁面。利用存儲(chǔ)塊表建立隊(duì)列請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理FIFO置換算法實(shí)例請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理假設(shè)作業(yè)的主存容量(駐留集)為3塊(實(shí)頁)，運(yùn)行時(shí)需要訪問的頁面的順序(頁面走向)為2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2.特點(diǎn)：適用于按線性順序訪問地址空間的情況，否則效率不高。三、最近最久未用(LRU)置換算法請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理置換策略

從主存中移出最近一段時(shí)間內(nèi)最久未用的頁面，即上次使用距當(dāng)前最遠(yuǎn)的頁面。特點(diǎn)

LRU性能接近于OPT，實(shí)現(xiàn)比較困難。需要記錄并及時(shí)更新每頁先前的訪問歷史。無論用軟件還是硬件實(shí)現(xiàn)，開銷都比較大。LRU置換算法實(shí)例請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理假設(shè)作業(yè)的主存容量(駐留集)為3塊(實(shí)頁)，運(yùn)行時(shí)需要訪問的頁面的順序(頁面走向)為2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2.分頁原理基本思想

把一個(gè)作業(yè)的邏輯地址空間劃分為一些容量相等的片，這些片稱為頁面。把實(shí)際主存空間也劃分為同樣大小的片，這些片稱為塊。通過適當(dāng)?shù)刂纷儞Q，使作業(yè)邏輯地址空間的一頁對(duì)應(yīng)物理空間的一塊。分頁存儲(chǔ)管理分頁存儲(chǔ)管理1.作業(yè)的邏輯空間的頁面是連續(xù)的，而變換到物理空間的各塊可以不鄰接。2.頁面的大小可任意指定，通常是2的冪。3.邏輯地址空間和物理地址空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系由頁面變換表(PMT)給出。每個(gè)作業(yè)都有一個(gè)頁面變換表或頁表。4.頁面變換表可保證程序執(zhí)行的正確性。分頁存儲(chǔ)管理頁面變換表可保證程序執(zhí)行的正確性地址變換機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)將邏輯地址(虛擬地址)劃分為頁號(hào)和頁內(nèi)地址兩部分。利用頁表將頁號(hào)用塊號(hào)代替，從而得到物理地址。分頁存儲(chǔ)管理動(dòng)態(tài)地址變換分頁存儲(chǔ)管理請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理算法流程請(qǐng)求分頁存儲(chǔ)管理

如果系統(tǒng)出現(xiàn)缺頁中斷頻率過高，反復(fù)進(jìn)行入頁和出頁，這種現(xiàn)象稱為“抖動(dòng)”，或系統(tǒng)“顫動(dòng)”。應(yīng)盡量避免“抖動(dòng)”發(fā)生。分段存儲(chǔ)管理原理分段存儲(chǔ)管理作業(yè)的地址空間作業(yè)的地址空間按其邏輯結(jié)構(gòu)被劃分為一些段，每段都有自己的名字和規(guī)定的一個(gè)段號(hào)，而且都是一段連續(xù)的線性地址空間。一個(gè)段可定義為一組邏輯信息，如一個(gè)主程序、一個(gè)或多個(gè)子程序、數(shù)組或工作區(qū)。假設(shè)某段段名為X,那么[X]表示段X的段號(hào)。分段系統(tǒng)中的作業(yè)的地址空間與分頁系統(tǒng)的區(qū)別1.分頁系統(tǒng)的作業(yè)地址空間是一個(gè)單一的線性地址空間，分段系統(tǒng)的作業(yè)地址空間是二維的。2.頁是信息的物理單位，大小固定，對(duì)用戶不可見，系統(tǒng)用于對(duì)主存的管理。段是信息的邏輯單位，長度不定，用戶可見，可在編程時(shí)確定，也可在編譯時(shí)由編譯程序?qū)υ闯绦蚓幾g時(shí)根據(jù)信息的性質(zhì)進(jìn)行劃分。3.分頁存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)單段式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)，而分段存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)多段式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。分段存儲(chǔ)管理分段地址變換過程分段存儲(chǔ)管理I/O系統(tǒng)的硬件組成I/O控制方式I/O系統(tǒng)中的軟件組織緩沖管理設(shè)備分配SPOOLING技術(shù)磁盤存儲(chǔ)器的管理第五章設(shè)備管理

CPU和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送以塊為基本單位。DMA方式的特點(diǎn)

僅在傳送開始和完畢時(shí)才需要CPU的干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)傳送是在控制器控制下完成。

對(duì)外設(shè)的管理和操作仍由CPU控制，當(dāng)外設(shè)數(shù)目較多且種類不同時(shí)，管理和控制將會(huì)變得很復(fù)雜。引入通道

CPU每發(fā)送一條I/O指令，僅能傳送一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，若要讀/寫若干個(gè)離散的數(shù)據(jù)塊，需要發(fā)出多條I/O指令且進(jìn)行多次中斷處理。引入緩沖的原因：

緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾；

提高CPU和I/O設(shè)備間的并行性。緩沖的引入緩沖技術(shù)緩沖技術(shù)緩沖的四種設(shè)置(1)Cache：由較為便宜的半導(dǎo)體材料制成。(2)I/O設(shè)備或控制器內(nèi)部的純硬件緩沖區(qū)。(3)內(nèi)存中開辟的緩沖區(qū)：如I/O設(shè)備緩沖區(qū)。

脫機(jī)I/O技術(shù)(假脫機(jī)技術(shù)—SPOOLing技術(shù))

為慢速設(shè)備在輔存上開辟的緩沖區(qū)。SPOOLing

(假脫機(jī)技術(shù))當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)多道程序后，利用一道程序模擬脫機(jī)輸入時(shí)外圍控制器的功能，把低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱疟P上；再用另一道程序來模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍控制器的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤傳輸?shù)降退佥敵鲈O(shè)備上。這樣，在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入輸出功能。SPOOLing系統(tǒng)的組成輸入井和輸出井；輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)；輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPo。SPOOLing系統(tǒng)的組成圖輸入進(jìn)程SP1輸出進(jìn)程SP0輸入緩沖區(qū)B1輸出緩沖區(qū)B0輸入井輸出井輸入設(shè)備輸出設(shè)備磁盤收容從低速I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)收容用戶進(jìn)程需要輸出的數(shù)據(jù)暫存由輸入設(shè)備送來的數(shù)據(jù)，然后再送入輸入井暫存由輸出井送來的數(shù)據(jù)，然后再送給輸出設(shè)備模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍計(jì)算機(jī)模擬脫機(jī)輸出時(shí)的外圍計(jì)算機(jī)SPOOLing系統(tǒng)的特點(diǎn)

提高了I/O速度：有關(guān)低速I/O設(shè)備的操作演變?yōu)楦咚俅疟P設(shè)備的操作。將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能先來先服務(wù)(FCFS)算法調(diào)度策略：根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問磁盤的先后順序進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)點(diǎn)：公平、簡單；缺點(diǎn)：沒有對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化，平均尋道時(shí)間較長。隨機(jī)調(diào)度。實(shí)例：假設(shè)磁盤有200個(gè)磁道，當(dāng)前從磁盤的第100道開始處理，被請(qǐng)求的磁道，按接收順序分別為：55、58、39、18、160、150、38、184。調(diào)度策略：總是先完成距當(dāng)前存取磁臂距離最近的柱面(磁道)上的輸入輸出請(qǐng)求。最短尋道時(shí)間優(yōu)先(ShortestSeekTimeFirst,SSTF)特點(diǎn)：性能優(yōu)于FCFS；不能保證平均尋道時(shí)間最短；可能導(dǎo)致某些進(jìn)程“餓死”。調(diào)度策略：存取臂從磁盤的一端出發(fā)，向另一端移動(dòng)，遇到需要訪問的柱面就完成訪問請(qǐng)求，直至到達(dá)磁盤的另一端，即這個(gè)方向上的最后一個(gè)磁道，或者在這個(gè)方向上沒有其它請(qǐng)求為止。接著，存取臂移動(dòng)方向倒轉(zhuǎn)服務(wù)方向，沿相反方向完成掃描，完成這一方向上的訪問請(qǐng)求。掃描算法(SCAN)不僅考慮到欲訪問的柱面與當(dāng)前柱面的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當(dāng)前移動(dòng)方向。電梯調(diào)度算法特點(diǎn)：避免進(jìn)程“餓死”；對(duì)最近剛通過的柱面(磁道)不公平。第六章文件管理文件和文件系統(tǒng)文件的結(jié)構(gòu)和存取方法文件目錄文件存儲(chǔ)空間的管理文件系統(tǒng)和用戶之間的接口用戶觀點(diǎn)：文件系統(tǒng)如何呈現(xiàn)在用戶面前。

一個(gè)文件由什么組成，如何命名，如何保護(hù)文件，可以進(jìn)行何種操作。兩種觀點(diǎn)邏輯文件：用戶看到的建立在邏輯結(jié)構(gòu)上的文件。操作系統(tǒng)觀點(diǎn)：

文件目錄怎樣實(shí)現(xiàn)，怎樣管理存儲(chǔ)空間，文件存儲(chǔ)位置、磁盤的實(shí)際運(yùn)作方式等。兩種觀點(diǎn)物理文件：存儲(chǔ)在物理設(shè)備(磁盤、可移動(dòng)磁盤、光存儲(chǔ)介質(zhì))上的文件。2.鏈接(串聯(lián))結(jié)構(gòu)

一個(gè)文件的信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各塊之間通過指針連接，前一個(gè)物理塊指向下一個(gè)物理塊。

優(yōu)點(diǎn)：提高了磁盤空間利用率，不會(huì)造成物理塊的浪費(fèi)。有利于文件的插入和刪除有利于文件動(dòng)態(tài)擴(kuò)充文件的物理結(jié)構(gòu)文件名始址末址jeep9