自考 02323《操作系統(tǒng)概論》串講筆記

自考《操作系統(tǒng)概論》串講筆記

第1章引論

9考情分析

本章主要內(nèi)容：1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念

2.操作系統(tǒng)的定義、作用和功能

3.操作系統(tǒng)的分類

4.管態(tài)、目態(tài)、特權(quán)指令、訪管指令的概念

5.操作系統(tǒng)與用戶的兩個(gè)接口

重點(diǎn)：1.操作系統(tǒng)的功能、分類

2.處理器的工作狀態(tài)

3.程序狀態(tài)字

4.系統(tǒng)功能調(diào)用

本章考試分值約為8、10分，出題形式多以單選題、多選題、填空題為主。

9知識網(wǎng)絡(luò)圖

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討算機(jī)硬件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)｛

計(jì)算機(jī)軟件

［什么是操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)I操作系統(tǒng)的作用

操作系統(tǒng)的功能「批處理操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的形成與基本類型］分時(shí)操作系統(tǒng)

〔實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

‘微機(jī)操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

分布式操作系統(tǒng)

、嵌入式操作系統(tǒng)

r特權(quán)指令

處理器的工作狀態(tài)J管態(tài)和目態(tài)

【程序狀態(tài)字

操作系統(tǒng)與用戶的接口｛系統(tǒng)調(diào)用

操作控制命令

9串講內(nèi)容

操作人員

1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)應(yīng)用軟件

支撐軟件-計(jì)算機(jī)軟件

2.系統(tǒng)軟件

計(jì)算機(jī)硬件

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最內(nèi)層是硬件。

（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最外層是使用計(jì)算機(jī)的人。人與計(jì)算機(jī)硬件之間的接口界面是計(jì)算機(jī)

軟件。

（3）計(jì)算機(jī)軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件以及應(yīng)用軟件三類。

二、操作系統(tǒng)

1.操作系統(tǒng)的定義：

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操作系統(tǒng)（OS）是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面和為應(yīng)用軟件提供

支持的一種系統(tǒng)軟件、

2.操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用有如下幾個(gè)方面：

（1）操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源；

（2）操作系統(tǒng)為用戶提供方便的使用接口；

（3）操作系統(tǒng)具有擴(kuò)充硬件的功能。

3.《重點(diǎn)）從資源管理的觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)的功能可分為：處理器管理、存儲管理、文件管理

和設(shè)備管理。

三、操作系統(tǒng)的形成與基本類型（重點(diǎn)）

1.批處理操作系統(tǒng)：

（1）“單道批處理系統(tǒng)”：每次只允許一個(gè)作業(yè)執(zhí)行。一批作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)交給系統(tǒng)后，

系統(tǒng)順序控制作業(yè)的執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)作業(yè)執(zhí)行結(jié)束后自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一個(gè)作業(yè)的執(zhí)行。

（2）“多道批處理系統(tǒng)”：允許若干個(gè)作業(yè)同時(shí)裝入主存儲器，使一個(gè)中央處理器輪流地

執(zhí)行各個(gè)作業(yè)，各個(gè)作業(yè)可以同時(shí)使用各自所需的外圍設(shè)備。

（3）多道批處理系統(tǒng)提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源使用率，但作業(yè)執(zhí)行時(shí)用戶不能直接干預(yù)

作業(yè)的執(zhí)行。但作業(yè)執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)，由操作系統(tǒng)通知用戶重新修改后再次裝入執(zhí)行。

2.分時(shí)操作系統(tǒng)（簡稱分時(shí)系統(tǒng)）

（1）分時(shí)操作系統(tǒng)是多個(gè)用戶通過終端機(jī)器同時(shí)使用一臺主機(jī)，這些終端機(jī)器鏈接在主

機(jī)上，用戶可以同時(shí)與主機(jī)進(jìn)行交互操作而不干擾。它以時(shí)間片為單位輪流使用計(jì)算機(jī)中某一

資源的系統(tǒng)。

（2）分時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：同時(shí)性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性。

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3.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接收到外部信號后及時(shí)進(jìn)行處理，并且要在嚴(yán)格的時(shí)限內(nèi)處理完接收的

事件并且給出反饋信號的系統(tǒng)稱為實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

（2）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：快速響應(yīng)，及時(shí)處理；高可靠性和安全性。

（3）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的及時(shí)性更強(qiáng)。

4.（補(bǔ)充）:什么是前臺作業(yè)和后臺作業(yè)？

答：在批處理兼分時(shí)的系統(tǒng)中，由分時(shí)系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為前臺作業(yè)；由批處理系統(tǒng)控制

點(diǎn)作業(yè)稱為后臺作業(yè)。

四、操作系統(tǒng)的發(fā)展

1.（了解）微機(jī)操作系統(tǒng)

微機(jī)操作系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)文件管理、輸入/輸出控制和命令的解釋。系統(tǒng)每次只允

許一個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)，稱為''單用戶操作系統(tǒng)”。如CP/M,MS-DOS等。操作系統(tǒng)提供給用戶

的接口是“命令語言”，用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)輸入命令請求操作系統(tǒng)服務(wù)。

2.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）

把為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的操作系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)各臺

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信以及網(wǎng)絡(luò)中各種資源共享。

3.分布式操作系統(tǒng)

分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由多臺計(jì)算機(jī)組成的一種特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。分布式操作系統(tǒng)采用客

戶/服務(wù)器模式（C/S）o分布式操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：統(tǒng)一性、透明性。

4.（補(bǔ)充）:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的異同：

答：相同點(diǎn)：

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（1）都是安裝在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)；

（2）都能實(shí)現(xiàn)資源共享和通信。

不同點(diǎn)：

（1）是否有主次之分。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有，但分布式操作系統(tǒng)沒有。

（2）是否共同完成一項(xiàng)任務(wù)。分布式操作系統(tǒng)是，但網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)不是。

5.嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)是指運(yùn)行在嵌入式（計(jì)算機(jī)）系統(tǒng)中對各種部件、裝置等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)

調(diào)、處理和控制的系統(tǒng)軟件。嵌入式操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：微型化和實(shí)時(shí)性。

6.當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)簡介

（1）Windows：多用戶、多任務(wù)、圖形化、窗口式的操作系統(tǒng)。

（2）UNIX：多用戶、多任務(wù)、分時(shí)操作系統(tǒng)。UNIX的主要特點(diǎn)：①短小精悍；②具有可

裝卸的多層次文件系統(tǒng)；③可移植性好；④網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)。UNIX是目前唯一可以安裝和運(yùn)

行在從微機(jī)、工作站、大型機(jī)到巨型機(jī)上的操作系統(tǒng)。

（3）Linux：多用戶、多任務(wù)、通用操作系統(tǒng)。Linux的特點(diǎn)：支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，

并能與其他網(wǎng)絡(luò)集成，使異種機(jī)能方便地入網(wǎng)；它支持并行處理和實(shí)時(shí)處理，能充分發(fā)揮硬件

性能；它支持多種文件系統(tǒng)，方便用戶使用，等等。

五、處理器的工作狀態(tài)（重點(diǎn)）

1.特權(quán)指令

（1）把CPU執(zhí)行的指令分成兩類：特權(quán)指令和非特權(quán)指令。

（2）把不允許用戶程序中直接使用的指令稱為特權(quán)指令，其余的為非特權(quán)指令。例如，

I/O指令、設(shè)置時(shí)鐘、設(shè)置控制寄存器、停機(jī)指令、設(shè)置中斷屏蔽、傳送PSW的指令等都是特

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權(quán)指令。

（3）I/O指令只允許在操作系統(tǒng)中使用，不允許在用戶程序中使用。若用戶程序直接使

用這些指令，則可能引起沖突或由于某些意外而造成錯(cuò)誤。

2.管態(tài)和目態(tài)

為避免用戶程序中錯(cuò)誤地使用特權(quán)指令，計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)中的中央處理器具有兩種工作狀

態(tài)：目態(tài)和管態(tài)。系統(tǒng)程序運(yùn)行的狀態(tài)為管態(tài)（包括特權(quán)指令）。用戶程序運(yùn)行的狀態(tài)為目態(tài)。

3.怎樣限制用戶程序使用特權(quán)指令？

答：如果中央處理器在目態(tài)工作，卻取到了一條特權(quán)指令，此時(shí)中央處理器將拒絕執(zhí)行該

指令，并形成一個(gè)“程序中使用了非法指令”的信號。硬件的中斷裝置識別到該信號后，將暫

停用戶程序的執(zhí)行，并轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)去處理。操作系統(tǒng)通知用戶：”程序中有非法指令”，應(yīng)

進(jìn)行修改。這樣可限制用戶使用特權(quán)指令。

4.程序狀態(tài)字

程序狀態(tài)字（PSW）是用來控制指令執(zhí)行順序并且保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)。

程序狀態(tài)字包含三部分內(nèi)容：

（1）程序基本狀態(tài)（指令地址、條件碼、目態(tài)/管態(tài)、等待/計(jì)算）

（2）中斷碼

（3）中斷屏蔽位。

六、操作系統(tǒng)與用戶的接口

1.操作系統(tǒng)提供了兩類接口：程序員接口和操作員接口。

2.什么是訪管指令？常見的有哪些？

答：訪管指令不是特權(quán)指令，既可在管態(tài)下執(zhí)行，又可在目態(tài)下執(zhí)行，主要功能是自愿進(jìn)

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管，引起訪管中斷。例如，INT,dropo

3.（重點(diǎn)）什么是“系統(tǒng)調(diào)用”？為什么要提供“系統(tǒng)調(diào)用”？

答：操作系統(tǒng)編制了許多不同功能的子程序，供用戶程序執(zhí)行中調(diào)用。這些由操作系統(tǒng)提

供的子程序稱為系統(tǒng)功能調(diào)用程序，簡稱系統(tǒng)調(diào)用。

系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)為用戶程序提供的一種服務(wù)界面，或者說，是操作系統(tǒng)保證程序設(shè)計(jì)

語言能正常工作的一種支持。在源程序一級，用戶用程序設(shè)計(jì)語言描述算題任務(wù)的邏輯要求,

例如讀文件、寫文件、請求主存資源等。這些要求的實(shí)現(xiàn)只有通過操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用才能完

成，其中有些要求還必須執(zhí)行硬件的特權(quán)指令（如I/O指令）才能達(dá)到目的。

4.用戶程序執(zhí)行時(shí)，若取了訪管指令，CPU將轉(zhuǎn)入了管態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用程序后，CPU回到了目

態(tài)。

5.操作系統(tǒng)提供了讓聯(lián)機(jī)用戶表示作業(yè)執(zhí)行步驟的手段：操作控制命令、作業(yè)控制語言。

第2章處理器管理

9考情分析

本章主要內(nèi)容：1.多道程序涉及的概念

2.進(jìn)程的定義及其四大屬性

3.進(jìn)程控制塊（PCB）和進(jìn)程隊(duì)列的組織

4.中斷及中斷處理的概念

5.進(jìn)程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度及其計(jì)算

6.線程的相關(guān)概念

重點(diǎn)：1.多道程序設(shè)計(jì)

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2.進(jìn)程、原語

3.進(jìn)程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度

本章考試分值約為20~25分。出題形式多以單選題、多選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用

題為主。

9知識網(wǎng)絡(luò)圖

「程序的順序執(zhí)行

（多道程序設(shè)計(jì)4程序的并行執(zhí)行

〔多道程序設(shè)計(jì)

（進(jìn)程的定義

「提高資源的利用率

為何要引入進(jìn)程3

〔正確描述程序的執(zhí)行情況

進(jìn)程的概念彳（進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，它包含了數(shù)據(jù)和運(yùn)行在

數(shù)據(jù)集上的程序

進(jìn)程的定義彳多個(gè)進(jìn)程可以含有相同的程序

多個(gè)進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)彳丁等待態(tài)

進(jìn)程控制快（<就緒態(tài)

處

理）進(jìn)程隊(duì)列r中斷〔運(yùn)行態(tài)

器/

9串講內(nèi)容

一、多道程序設(shè)計(jì)（重點(diǎn)）

1.〈了解）程序的順序執(zhí)行和并行執(zhí)行

一個(gè)計(jì)算機(jī)問題，往往要依一定的順序執(zhí)行，執(zhí)行的順序是由編制的程序確定的。例如,

某個(gè)數(shù)據(jù)處理問題，程序的編制方法如圖2-1所示。

-----?輸入一批數(shù)據(jù)------>處理數(shù)據(jù)-----?打印處理結(jié)果----->1

圖2T程序的順序執(zhí)行

這個(gè)程序執(zhí)行時(shí)，不能使輸入機(jī)、處理器、打印機(jī)同時(shí)忙碌?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)具有處理器與外

圍設(shè)備并行工作的能力，我們可以把上述計(jì)算問題的升序分成三個(gè)可獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊：輸

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入程序、處理程序、打印程序。這樣，輸入機(jī)、處理機(jī)、打印機(jī)就可能經(jīng)常同時(shí)在忙碌，實(shí)現(xiàn)

并行工作。

程序的并行執(zhí)行，發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備并行工作的能力，使處理器的效率有所提高。

但是由于處理器的執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外圍設(shè)備的傳輸速度。為了進(jìn)一步提高效率，可以考慮同

時(shí)接收兩道以上的算題，這樣有可能當(dāng)一道算題在等待外圍設(shè)備傳輸?shù)耐瑫r(shí)讓另一道算題占用

暫時(shí)空閑的處理器。

2.（重點(diǎn)）多道程序設(shè)計(jì)

讓多個(gè)計(jì)算題同時(shí)進(jìn)入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種程序設(shè)計(jì)方法稱為多道

程序設(shè)計(jì)，這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為多道程序涉及系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)：通道技術(shù)和中斷系統(tǒng)。

3.多道程序設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：優(yōu)點(diǎn)：能充分發(fā)揮處理器的使用效率，增加單位時(shí)間內(nèi)的算題量。

缺點(diǎn)：（1）系統(tǒng)的效率和道數(shù)不成正比；

（2）可能延長某些作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

二、進(jìn)程的概念（重點(diǎn)）

1.進(jìn)程的定義

程序的執(zhí)行必須依賴于一個(gè)實(shí)體一一數(shù)據(jù)集。把一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行稱為

一個(gè)進(jìn)程。程序是靜止的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。

2.進(jìn)程的組成

進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)集合和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。

3.為什么要引入進(jìn)程？

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答：(1)提高資源的利用率；

(2)正確描述程序的執(zhí)行情況。

4.＜重點(diǎn))進(jìn)程和程序有什么區(qū)別？

答：(1)進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的；

(2)多個(gè)進(jìn)程可以有相同的程序；

(3)進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，但程序不可以，程序只能并行執(zhí)行；

(4)進(jìn)程是有生命期的，而程序沒有生命期，可以做文檔資料，長期保存。

5.進(jìn)程的屬性

答：(1)進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，它包含了數(shù)據(jù)和運(yùn)行在數(shù)據(jù)集上的程序

(2)多個(gè)進(jìn)程可以含有相同的程序

(3)多個(gè)進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行

(4)進(jìn)程有三種基本狀態(tài)：等待態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)

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（1）運(yùn)行態(tài)f等待態(tài)

（2）等待態(tài)一就緒態(tài)

（3）運(yùn)行態(tài)f就緒態(tài)

（4）就緒態(tài)一運(yùn)行態(tài)

進(jìn)程剛被創(chuàng)建是，它的初始狀態(tài)為“就緒態(tài)”。當(dāng)它能占用處理器時(shí)變成“運(yùn)行態(tài)”。

7.進(jìn)程的特性

（1）動(dòng)態(tài)性

（2）并發(fā)性

（3）異步性。

三、進(jìn)程控制塊

1.進(jìn)程控制塊（PCB）包含四類信息

（1）標(biāo)識信息

（2）說明信息

（3）現(xiàn)場信息

（4）管理信息。

2.一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中，為了請求某種服務(wù)，可以再要求創(chuàng)建其它進(jìn)程。

3.（重點(diǎn)）原語

操作系統(tǒng)中往往設(shè)計(jì)一些能完成特定功能且不可中斷的過程。這些不可中斷的過程稱為原

語。用于控制進(jìn)程的原語有：創(chuàng)建原語、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語。

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四、進(jìn)程隊(duì)列（了解）

1.進(jìn)程的基本隊(duì)列

等待隊(duì)列和就緒隊(duì)列。

2.入隊(duì)、出隊(duì)及隊(duì)列管理的定義

一個(gè)進(jìn)程從所在的隊(duì)列中退出稱為出隊(duì)。一個(gè)進(jìn)程排入到一個(gè)指定的隊(duì)列中稱為入隊(duì)。系

統(tǒng)中負(fù)責(zé)進(jìn)程入隊(duì)和出隊(duì)的工作稱為隊(duì)列管理。

五、中斷和中斷處理

1.中斷、中斷源及中斷處理程序的定義

由于某些事件的出現(xiàn)，中止現(xiàn)行進(jìn)程的運(yùn)行，而由操作系統(tǒng)去處理出現(xiàn)的事件，待適當(dāng)?shù)?/p>

時(shí)候讓被中止的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，這個(gè)過程稱為中斷。引起中斷的事件稱為中斷源。對出現(xiàn)的事

件進(jìn)行處理的程序稱為中斷處理程序。

2.中斷類型

（1）硬件故障中斷

（2）程序中斷

（3）外部中斷

（4）輸入/輸出中斷

（5）訪管中斷。

前四類中斷是由于外界的原因迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程被打斷，因此稱為強(qiáng)迫性中斷，第五類

中斷是正在運(yùn)行的進(jìn)程所期待的，它表示正在運(yùn)行的進(jìn)程對操作系統(tǒng)有某種需求，故稱為自愿

性中斷。

3.中斷響應(yīng)的定義

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通常在處理器執(zhí)行完一條指令后，硬件的中斷裝置立即檢查有無強(qiáng)迫性中斷事件發(fā)生。無

論發(fā)生那類中斷事件，都由于硬件的中斷裝置暫?，F(xiàn)行進(jìn)程的運(yùn)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理

程序占用處理器。這一過程稱為中斷響應(yīng)。

4.程序狀態(tài)字寄存器的定義

在單處理器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)用來存放當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的PSW的寄存器,

該寄存器稱為程序狀態(tài)字寄存器。

5.硬件發(fā)現(xiàn)中斷事件應(yīng)做哪些事情？

答：中斷裝置應(yīng)首先把出現(xiàn)的中斷事件存放到程序狀態(tài)字寄存器中的中斷碼為止，然后把

程序狀態(tài)字寄存器中的當(dāng)前PSW作為舊PSW存放到預(yù)先約定好的主存固定單元中保護(hù)起來，再

把已經(jīng)確定好的操作系統(tǒng)處理程序的新PSW送到程序狀態(tài)字寄存器中，成為當(dāng)前PSW。這一過

程稱為交換PSW。中斷裝置通過交換PSW完成中斷響應(yīng)，使被中斷進(jìn)程讓出處理器，且使處理

器按照中斷處理程序的新PSW控制執(zhí)行。

6.中斷處理中，中斷處理程序應(yīng)做哪些事情？

答：(1)保護(hù)好被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息。

(2)分析引起中斷的原因。

(3)對中斷事件進(jìn)行具體處理。

7.(了解)中斷事件的處理原則

(1)硬件故障中斷事件的處理

(2)程序中斷事件的處理

(3)外部中斷事件的處理

(4)輸入/輸出中斷事件的處理

第14頁共69頁

（5）訪問中斷事件的處理

六、處理器調(diào)度（重點(diǎn)）

1.輸入井、后備作業(yè)的定義

在操作系統(tǒng)中，把磁盤上用來存放作業(yè)信息的專用區(qū)域稱為輸入井。把在輸入井中等待處

理的作業(yè)稱為后備作業(yè)。

2.作業(yè)調(diào)度的定義

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定的允許并行工作的道數(shù)和一定的規(guī)則（或稱算法）從輸入井的后備作

業(yè)中選取若干作業(yè)，讓它們進(jìn)入主存儲器，使它們有機(jī)會去獲得處理器執(zhí)行的工作稱為作業(yè)調(diào)

度。

3.1重點(diǎn)）作業(yè)調(diào)度的必要條件

系統(tǒng)現(xiàn)有的尚未分配的資源可以滿足被選作業(yè)的資源要求。

4.進(jìn)程調(diào)度的定義

按照一定的規(guī)則從就緒進(jìn)程中選取一個(gè)進(jìn)程，讓它占用處理器。這項(xiàng)從就緒進(jìn)程中選取一

個(gè)進(jìn)程，讓它占用處理器的工作稱為進(jìn)程調(diào)度。

5.進(jìn)程調(diào)度從就緒態(tài)選進(jìn)程，作業(yè)調(diào)度從后備態(tài)（收容態(tài)）選作業(yè)。

6.作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的區(qū)別

作業(yè)調(diào)度是按一定的作業(yè)調(diào)度算法從輸入井的后備態(tài)中選擇資源可以滿足的作業(yè)裝入主

存，使其有機(jī)會占用CPU執(zhí)行，而一個(gè)作業(yè)能否占用CPU,何時(shí)占用CPU則由進(jìn)程調(diào)度決定的，

進(jìn)程調(diào)度則按一定的進(jìn)程調(diào)度算法從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程為其分配CPU去運(yùn)行，作業(yè)調(diào)

度從輸入井中選中作業(yè)并拖它裝入主存中，為其創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，多個(gè)不同的進(jìn)程初始態(tài)都為就

緒態(tài)，然后由進(jìn)程調(diào)度選擇當(dāng)前可占用CPU的進(jìn)程，進(jìn)程運(yùn)行中由于某種原因狀態(tài)發(fā)生變化,

第15頁共69頁

當(dāng)它讓出處理器時(shí)，進(jìn)程調(diào)度又再選另一個(gè)作業(yè)的進(jìn)程去執(zhí)行。

7.1重點(diǎn)）在涉及調(diào)度算法時(shí)，可考慮如下原則：

（1）公平性；

（2）平衡資源使用；

（3）極大的流量；

8.一個(gè)理想的調(diào)度算法應(yīng)該是既提高系統(tǒng)效率，又能使進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)及時(shí)得到計(jì)算結(jié)果。

9.作業(yè)i周轉(zhuǎn)時(shí)間=作業(yè)i得到計(jì)算結(jié)果的時(shí)間-作業(yè)i進(jìn)入輸入井的時(shí)間

對n個(gè)作業(yè)來說，它們的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T為：T=（￡冗）4-n

i=l

周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均時(shí)間與選用的調(diào)度算法有關(guān)。

10.（重點(diǎn)）常用的作業(yè)調(diào)度算法

（1）先來先服務(wù)算法

它是按照作業(yè)進(jìn)入輸入井的先后次序來挑選作業(yè)，先進(jìn)入作業(yè)的優(yōu)先被挑選。一個(gè)先進(jìn)入

的作業(yè)，若它所需要的資源或其中的一部分資源已被在它之前的作業(yè)占用且尚未歸還，那么，

這個(gè)作業(yè)將被推遲執(zhí)行，而去選擇在它之后進(jìn)入的資源能滿足的作業(yè)先執(zhí)行。一旦有作業(yè)執(zhí)行

結(jié)束歸還資源后，作業(yè)調(diào)度再次選擇作業(yè)時(shí)，仍要按進(jìn)入輸入井的次序去挑選，剛剛被推遲的

作業(yè)有可能被優(yōu)先選中。

先來先服務(wù)算法具有一定的公平性，容易實(shí)現(xiàn)。但增加了平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，降低了系統(tǒng)的吞

吐能力。

（2）計(jì)算時(shí)間短的作業(yè)優(yōu)先算法

采用這種算法時(shí)，要求用戶對自己的作業(yè)需要計(jì)算的時(shí)間預(yù)先作一個(gè)估計(jì)，在作業(yè)控制說

明書中加以說明。作業(yè)調(diào)度時(shí)依據(jù)在輸入井中的作業(yè)提出的計(jì)算時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先選擇計(jì)算時(shí)

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間短且資源能得到滿足的作業(yè)。這種算法能降低作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的吞吐能

力，但可能使大作業(yè)等待時(shí)間過長。

（3）響應(yīng)比高者優(yōu)先算法

響應(yīng)比最高者優(yōu)先連算法綜合考慮等待時(shí)間和計(jì)算時(shí)間，把響應(yīng)比定義為：

響應(yīng)比=等待時(shí)間/計(jì)算時(shí)間

一個(gè)計(jì)算時(shí)間短的作業(yè)容易得到較高的響應(yīng)比，作業(yè)能被優(yōu)先選中。一個(gè)大作業(yè)在等待了

相當(dāng)長的時(shí)間后，也或得了較高的響應(yīng)比。

（4）優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法

（5）均衡調(diào)度算法

（注意）:作業(yè)調(diào)度的必要條件和開始調(diào)度時(shí)間。

【例1】：有一個(gè)多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，設(shè)供用戶使用的主存空間為100K?，F(xiàn)有一作業(yè)序列

如下：

作業(yè)號進(jìn)入輸入井時(shí)間需計(jì)算時(shí)間主存量要求

A10.1時(shí)42分鐘15K

B10.3時(shí)30分鐘60K

C10.5時(shí)24分鐘50K

D10.6時(shí)24分鐘10K

E10.7時(shí)12分鐘20K

該系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，請分別寫出采用“先來先服務(wù)調(diào)度算法”和“計(jì)算時(shí)間短優(yōu)先

算法”選中的作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。

答：先來先服務(wù)算法：

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開始執(zhí)行的時(shí)執(zhí)行結(jié)束的時(shí)

作業(yè)號裝入輸入井時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間

間間

A10.1時(shí)10.1時(shí)10.8時(shí)0.7小時(shí)

B10.3時(shí)10.8時(shí)11.3時(shí)1.0小時(shí)

C11.3時(shí)11.7時(shí)12.1時(shí)1.6小時(shí)

D10.6時(shí)11.3時(shí)11.7時(shí)1.1小時(shí)

E11.3時(shí)12.1時(shí)12.3時(shí)1.6小時(shí)

5個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:

(0.7+1.0+1.6+1.1+1.6)4-5=1.2(小時(shí))

計(jì)算時(shí)間短的作業(yè)優(yōu)先算法：

作業(yè)開始執(zhí)行的時(shí)執(zhí)行結(jié)束的時(shí)

裝入輸入井時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間

號間間

A10.1時(shí)10.1時(shí)10.8時(shí)0.7小時(shí)

B10.3時(shí)10.8時(shí)11.3時(shí)1.0小時(shí)

C11.3時(shí)11.9時(shí)12.3時(shí)1.8小時(shí)

D10.6時(shí)11.3時(shí)11.7時(shí)1.1小時(shí)

E11.3時(shí)11.7時(shí)11.9時(shí)1.2小時(shí)

5個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:

(0.7+1.0+1.8+1.1+1.2)4-5=1.16(小時(shí))

【例2】：某單道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中有3個(gè)作業(yè)A、B、C,它們到達(dá)輸入井的時(shí)間及需要的計(jì)

算時(shí)間如下表:

第18頁共69頁

作業(yè)名到達(dá)輸入井時(shí)間需計(jì)算時(shí)間

A8:501.5小時(shí)

B9:000.4小時(shí)

C9:301.0小時(shí)

當(dāng)這3個(gè)作業(yè)全部到達(dá)輸入井后，系統(tǒng)以響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法選擇作業(yè)，忽略調(diào)度所

用的時(shí)間，則作業(yè)被選中的次序應(yīng)是怎樣的呢？

答：由于進(jìn)行作業(yè)調(diào)度的時(shí)間是在作業(yè)全部到達(dá)輸入井之后，即在9:30開始進(jìn)行調(diào)度，

此時(shí)作業(yè)A、B、C分別等待了40分鐘、30分鐘和0分鐘，因而它們的響應(yīng)比為：

A作業(yè)的響應(yīng)比=40/90=4/9

B作業(yè)的響應(yīng)比=30/24=5/4

C作業(yè)的響應(yīng)比=0/60=0

可見，作業(yè)B的響應(yīng)比最高，當(dāng)然優(yōu)先選擇作業(yè)B裝入主存儲器執(zhí)行。作業(yè)B執(zhí)行結(jié)束后，

又要進(jìn)行調(diào)度，由于等待時(shí)間發(fā)生了變化，故應(yīng)重新計(jì)算響應(yīng)比。此時(shí)的計(jì)算結(jié)果如下：

A作業(yè)的響應(yīng)比=64/90=32/45

C作業(yè)的響應(yīng)比=24/60=2/5

顯然作業(yè)A的響應(yīng)比高于作業(yè)C的響應(yīng)比，因而先選擇在作業(yè)A執(zhí)行，最后再讓作業(yè)C

進(jìn)入主存儲器執(zhí)行。

11.進(jìn)程切換的定義及原因

我們把一個(gè)進(jìn)程讓出處理器由另一個(gè)進(jìn)程占用處理器的過程稱為進(jìn)程切換。下列情況均會

引起進(jìn)程的切換（原因）：

（1）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變成等待狀態(tài)。

第19頁共69頁

（2）一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變成就緒狀態(tài)。

（3）一個(gè)進(jìn)程從等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)。

（4）一個(gè)進(jìn)程完成工作后被撤銷。

12.（重點(diǎn)）常用的進(jìn)程調(diào)度算法

（1）先來先服務(wù)調(diào)度算法

按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后次序可占用處理器的進(jìn)程。一旦一個(gè)進(jìn)程占有了處理器，它

就一致運(yùn)行下去，直到該進(jìn)程完成工作而結(jié)束或者因等待某事件而不能運(yùn)行時(shí)才讓出處理器。

（2）最高優(yōu)先級調(diào)度算法

進(jìn)程占用處理器后有兩種方式：第一種方式是非搶占式的（非剝奪式的），第二種方式是

可搶占式的（剝奪式的）。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，可把處理緊急情況的報(bào)警進(jìn)程定為最高優(yōu)先級的進(jìn)

程，一旦有緊急事件發(fā)生時(shí)，這個(gè)報(bào)警進(jìn)程就可搶占處理器進(jìn)行緊急處理和發(fā)出報(bào)警信號。優(yōu)

先數(shù)大的優(yōu)先級高，出Unix之外。

（3）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法

時(shí)間片是指允許進(jìn)程一次占用處理器的最長時(shí)間。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法把就緒進(jìn)程按就緒

的先后次序排成隊(duì)列，調(diào)度時(shí)總是選擇就緒隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程，讓它占用處理器，但規(guī)定它

一次連續(xù)占用處理器的實(shí)踐不能超過預(yù)定的時(shí)間片。

在分時(shí)操作系統(tǒng)中，經(jīng)常采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。

【例工假設(shè)有5個(gè)進(jìn)程，只有一個(gè)在執(zhí)行，有5個(gè)進(jìn)程在等待，有4個(gè)進(jìn)程在就緒。

七、線程的概念

1.線程的定義

線程又稱輕量級進(jìn)程，是進(jìn)程中可獨(dú)立執(zhí)行的子任務(wù)。一個(gè)進(jìn)程中可以有一個(gè)或多個(gè)線程,

第20頁共69頁

每個(gè)線程都應(yīng)有一個(gè)唯一的標(biāo)識符和一張線程描述表。線程描述表記錄線程執(zhí)行時(shí)的現(xiàn)場信息

及狀態(tài)等。

2.線程的基本屬性：

（1）同一個(gè)進(jìn)程中的各線程駐留在分配給進(jìn)程的主存地址空間中，且共享該進(jìn)程的所有

資源。

（2）一個(gè)線程被創(chuàng)建后便開始了它的生命周期，直至執(zhí)行結(jié)束而終止。線程在生命期內(nèi)

會經(jīng)歷等待態(tài)、就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)等各種狀態(tài)變化。

（3）線程是處理器的獨(dú)立調(diào)度單位，多個(gè)線程可以并發(fā)執(zhí)行。

（4）不同的線程可以執(zhí)行相同的程序，即同一個(gè)服務(wù)程序若被不同用戶調(diào)用時(shí)操作系統(tǒng)

就為它們創(chuàng)建不同的線程。

3.線程與進(jìn)程的根本區(qū)別

線程與進(jìn)程的根本區(qū)別是把進(jìn)程作業(yè)資源分配單位，而線程是調(diào)度和執(zhí)行單位；每一個(gè)進(jìn)程都

有自己的主存空間，但同一進(jìn)程中的各線程共享該進(jìn)程的主存空間，進(jìn)程中的所有線程對進(jìn)程

的整個(gè)主存空間都有存取權(quán)限。

第3章存儲管理

9考情分析

本章主要內(nèi)容：1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器

2.邏輯地址和絕對地址

3.重定位

4.單用戶連續(xù)存儲管理

第21頁共69頁

5.固定分區(qū)管理

6.可變分區(qū)存儲管理及常用的分配算法

7.頁式虛擬存儲管理、虛擬存儲器、頁面調(diào)度

重點(diǎn)：1.可變分區(qū)方式的主存分配算法以及移位技術(shù)

2.頁式主存空間的分配與回收

3.頁面調(diào)度算法

本章考試分值約為15分。出題形式多以單選題、多選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用題

為主。

6知識網(wǎng)絡(luò)圖

（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器

「絕對地址和邏輯地址

重定位J「靜態(tài)重定位

〔重定位［動(dòng)態(tài)重定位2頁共69頁

單用戶連續(xù)存儲管理

「土在空間的公西「I匕I口I|附

6串講內(nèi)容

一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器

1.存儲器的分類

第23頁共69頁

若把CPU中的寄存器看作是一種特殊的存儲器，則可把存儲器分為：寄存器、主存儲器和

高速緩沖存儲器、輔助存儲器三個(gè)層次。

2.寄存器

寄存器是計(jì)算機(jī)中價(jià)格最昂貴飛存儲器，它的存取速度快，但容量小。常用的寄存器有:

指令寄存器、通用寄存器、控制寄存器。

3.主存儲器

主存儲器容量較大，存儲速度也較快。存儲單元以字節(jié)為單位進(jìn)行編址，若干字節(jié)組成一

個(gè)字，處理器能按地址讀/寫一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字。主存用于存放用戶當(dāng)前需要執(zhí)行的程序和數(shù)

據(jù)，以及操作系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理的信息。

高速緩沖寄存器的速度快于主存，但造價(jià)比主存高，因而存儲容量不大。用于存放經(jīng)常被

訪問的單元，以提高主存的速度。

4.輔助存儲器

輔助存儲器的存儲容量大，可用來長期存儲信息，但處理器不能直接讀/寫輔助存儲器，

因此速度較慢。

二、重定位

1.絕對地址和邏輯地址

主存儲器的存儲單元以字節(jié)為單位，把容量為n的主存空間的地址編號稱為主存儲器的絕

對地址，與絕對地址對應(yīng)的主存空間稱物理地址空間。

為了方便用戶，每個(gè)用戶都可以認(rèn)為自己作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)存放在一組從“0”開始的連

續(xù)空間中。把用戶程序中使用的地址稱為邏輯地址,與邏輯地址對應(yīng)的存儲空間稱為邏輯地址

空間。

第24頁共69頁

2.重定位的定義及分類

把邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對地址的工作稱為重定位或地址轉(zhuǎn)換。重定位的方式可以有靜態(tài)定位

和動(dòng)態(tài)定位兩種。

3.靜態(tài)重定位

由于地址轉(zhuǎn)換工作是在作業(yè)執(zhí)行前集中一次完成的，所以在作業(yè)執(zhí)行過程中就無需再進(jìn)行

地址轉(zhuǎn)換工作。這種定位方式稱為靜態(tài)重定位。靜態(tài)重定位不需要硬件支持。

4.動(dòng)態(tài)重定位

在作業(yè)執(zhí)行過程中，由硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，在執(zhí)行指令時(shí)只要把邏

輯地址與基址寄存器中的值相加就可得到絕對地址。這種定位方式在執(zhí)行過程中進(jìn)行的，所以

稱為動(dòng)態(tài)重定位。動(dòng)態(tài)重定位需硬件支持，即基址寄存器。動(dòng)態(tài)重定位支持程序浮動(dòng)。

三、單用戶連續(xù)存儲管理（適合單道程序設(shè)計(jì)）

1.單用戶連續(xù)存儲管理基本原理

在這種管理方式下，操作系統(tǒng)占了一部分主存空間，其余剩下的主存空間都分配給一個(gè)作

業(yè)使用，即在任何時(shí)刻主存儲器中最多只有一個(gè)作業(yè)，故適合于單道運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2.地址變換方式如下：

（1）設(shè)置一個(gè)界限寄存器（BR）,其內(nèi)容是主存中用戶區(qū)的首地址，只當(dāng)操作系統(tǒng)功能擴(kuò)

充或修改時(shí)，改變了所占區(qū)域的長度，才更改界限寄存器的內(nèi)容。

（2）絕對地址=邏輯地址+BR的值（界限地址）

（3）采用靜態(tài)重定位

3.處理器在執(zhí)行指令時(shí)要檢查其絕對地址是否2界限地址，且W最大地址C。若絕對絕對地址

在規(guī)定的范圍內(nèi)，則可執(zhí)行，否則產(chǎn)生一個(gè)“地址越界”中斷事件，由操作系統(tǒng)進(jìn)行處理，以

第25頁共69頁

達(dá)到存儲保護(hù)的目的。

四、固定分區(qū)存儲管理（適合多道程序設(shè)計(jì)）

1.分區(qū)的定義

固定分區(qū)存儲管理是把主存儲器中可分配的用戶區(qū)域預(yù)先劃分成若干個(gè)連續(xù)區(qū)，每一個(gè)連

續(xù)區(qū)稱為一個(gè)分區(qū)。

2.固定分區(qū)存儲管理的特點(diǎn)

（1）分區(qū)大小固定

（2）分區(qū)數(shù)目固定。

3.主存空間的分配與回收

存儲管理設(shè)置”分區(qū)分配表”來說明各分區(qū)的分配和使用情況。表中指出各分區(qū)的起始地

址和長度，并為每個(gè)分區(qū)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位。標(biāo)志位為“0”表示分區(qū)空間，非“0”表示分區(qū)已

被占用。當(dāng)有作業(yè)要裝入分區(qū)，存儲管理分配主存區(qū)域時(shí)，根據(jù)作業(yè)地址空間的長度與標(biāo)志為

“0”的分區(qū)的長度比較，當(dāng)有分區(qū)長度能容納該作業(yè)時(shí)，則把作業(yè)裝入該分區(qū)，且把作業(yè)名

填到占用標(biāo)志位上。否則，該作業(yè)暫時(shí)不能裝入。作業(yè)運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)作業(yè)名查分區(qū)分配表，

把該分區(qū)的占用標(biāo)志置成“0”以示空閑。

4.地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)

因作業(yè)存放區(qū)域不會改變，可采用靜態(tài)重定位方式把作業(yè)裝入所在的分區(qū)號，且把該分區(qū)

的下限地址和上限地址分別送入下限寄存器和上限寄存器中。處理器執(zhí)行該作業(yè)的指令時(shí)必須

核對：“下限地址W絕對地址《上限地址”如此等式不成立，產(chǎn)生“地址越界”中斷事件。

5.為了提高主存空間的利用率，可以采用如下幾種措施：

（1）根據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)的作業(yè)的大小和數(shù)量來劃分分區(qū)，盡可能使各個(gè)分區(qū)被充分利用。

第26頁共69頁

（2）劃分分區(qū)時(shí)按分區(qū)的大小順序排列，低地址部分是較小的分區(qū)，高地址部分是較大

的分區(qū)。

（3）按作業(yè)對主存空間的需求量排成多個(gè)作業(yè)隊(duì)列，每個(gè)作業(yè)隊(duì)列中的各作業(yè)依次裝入

一個(gè)一個(gè)固定的分區(qū)中，每次裝一個(gè)作業(yè);不同作業(yè)隊(duì)列中的作業(yè)分別依次裝入不同的分區(qū)中；

不同的分區(qū)中可同時(shí)裝入作業(yè)；某作業(yè)隊(duì)列為空時(shí)；該作業(yè)隊(duì)列對應(yīng)的分區(qū)也不用來裝入其它

作業(yè)隊(duì)列中的作業(yè)，空閑的分區(qū)等到對應(yīng)作業(yè)隊(duì)列有作業(yè)時(shí)再被使用。

五、可變分區(qū)存儲管理

1.可變分區(qū)存儲管理的基本思想和特點(diǎn)

可變分區(qū)存儲管理是把作業(yè)要求裝入主存儲器時(shí)，根據(jù)作業(yè)需要的主存空間大小和當(dāng)時(shí)主

存空間使用情況來決定是否為作業(yè)分配一個(gè)分區(qū)。分區(qū)的長度按作業(yè)的實(shí)際需求劃分；分區(qū)的

個(gè)數(shù)由裝入的作業(yè)數(shù)決定。

2.＜重點(diǎn)）可變分區(qū)管理方式常用的主存分配算法有：

（1）最先適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按地址遞增的次序排列。

（2）最優(yōu)適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按其容量遞增的次序排列。

（3）最壞適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按其容量遞減的次序排列。

3.歸還區(qū)與空閑區(qū)合并的四種情況：

（1）歸還區(qū)有上鄰空閑區(qū)；

（2）歸還區(qū)有下鄰空閑區(qū)；

（3）歸還區(qū)即有上鄰空閑區(qū)又有下鄰空閑區(qū)，空閑區(qū)-1；

（4）歸還區(qū)即無上鄰空閑區(qū)又無下鄰空閑區(qū)，空閑區(qū)+1。

4.地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)

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一般采用動(dòng)態(tài)重定位方式裝入作業(yè)。硬件設(shè)置有兩個(gè)專用的基址寄存器和限長寄存器，以

及一些加法、比較線路等。當(dāng)作業(yè)可以占用處理器執(zhí)行時(shí)，進(jìn)程調(diào)度便把該作業(yè)所占分區(qū)的起

始地址送入基址寄存器，所占分區(qū)的最大地址送入限長寄存器。作業(yè)執(zhí)行過程中，當(dāng)取出一條

指令后，把該指令中的邏輯地址與基址寄存器的內(nèi)容相加即得到絕對地址，該絕對地址若滿足:

“基址寄存器內(nèi)容W絕對地址式限長寄存器內(nèi)容”允許指令訪問主存單元地址，否則，說明絕

對地址已超出區(qū)域。

5.（重點(diǎn)）把作業(yè)從一個(gè)存儲區(qū)域移到另一個(gè)存儲區(qū)域的工作稱為移動(dòng)。采用移動(dòng)技術(shù)有兩個(gè)

目的：

（1）集中分散的空閑區(qū)

（2）便于作業(yè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)充主存

6.（重點(diǎn)）采用移動(dòng)技術(shù)時(shí)必須注意兩個(gè)問題：

（1）移動(dòng)會增加系統(tǒng)開銷

（2）移動(dòng)是有條件的

六、頁式虛擬存儲管理（重點(diǎn)）

1.頁式虛擬存儲管理的主要特點(diǎn)

（1）作業(yè)運(yùn)行前必須全部裝入主存

（2）作業(yè)可裝入主存的不連續(xù)區(qū)域

2.頁表是由操作系統(tǒng)創(chuàng)建的，對用戶不可見。每個(gè)作業(yè)都有一張頁表，頁表是在主存上的。主

存空間有地址結(jié)構(gòu)決定。

3.頁式存儲管理的基本原理

頁式存儲管理是把主存儲器分成大小相等的去多區(qū)，每個(gè)區(qū)稱為一塊。于此對應(yīng)，編制程

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序的邏輯地址也分成頁，頁的大小與塊的大小相等。分頁式存儲器的邏輯地址由兩部分組成:

頁號和頁內(nèi)地址。其格式為:

頁號頁內(nèi)地址

地址結(jié)構(gòu)確定了主存儲器的分塊的大小，也就決定了頁面的大小。

【例】：某作業(yè)頁號占6bit,頁內(nèi)地址占lObit,則該作業(yè)所需的存儲容量為鄴，頁面

大小為1K，共有頁。

4.（重點(diǎn)）頁式主存空間的分配與回收

頁式存儲管理把主存儲器的可分配區(qū)域按頁面大小分成若干塊，主存空間按塊為單位進(jìn)行

分配。可用一張主存分配表來記錄已分配的塊和尚未分配的塊以及當(dāng)前剩余的空閑塊數(shù)。由于

塊的大小是固定的，所以可以用一張“位示圖”來構(gòu)成主存分配表。

（1）塊號=字號義字長+位號

（2）字號=[i/字長]

（3）位號=imod字長

其中i是塊號，口表示取i被字長除后的整數(shù)部分，而mod表示取其余數(shù)部分。

【例工分頁式存儲管理可用一張“位示圖”構(gòu)成主存分配表，現(xiàn)設(shè)主存有8192塊，則可

用字長為32位的256個(gè)字作為位示圖，試問4999塊對應(yīng)的字號和位號是多少？123字的29

位對應(yīng)的是哪塊？

解：字號=[i/字長]=[4999/32]=156

位號=imod字長=4999mod32=7

塊號=字號X字長+位號=129X32+29=4157

5.頁表和地址轉(zhuǎn)換

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頁表是指出邏輯地址中頁號與主存中塊號的對應(yīng)關(guān)系。頁式存儲管理也是采用動(dòng)態(tài)重定位

的方式裝入作業(yè)。地址轉(zhuǎn)換的一般公式為:

絕對地址=塊號X塊長+頁內(nèi)地址

絕對地址

稱為虛擬存儲器。

虛擬存儲器的容量由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)和輔助存儲器的容量決定，與實(shí)際主存儲器的內(nèi)容

無關(guān)。所以，虛擬存儲器實(shí)際上是為擴(kuò)大主存容量而采用的一種管理技巧。

實(shí)現(xiàn)虛擬存儲器的三大物質(zhì)基礎(chǔ)：

（1）大量的輔助存儲器

（2）一定容量的主存

（3）要有地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。

8.擴(kuò)充后的頁面包含哪些信息？

答：頁號，標(biāo)志，主存塊號和磁盤上的位置。

9.抖動(dòng)的定義

剛被調(diào)出的頁又立即要用，因而又要把它調(diào)入；而調(diào)入不久又被調(diào)出；調(diào)出不久又再次被

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調(diào)入。如此反復(fù)，使調(diào)度非常頻繁，以至于使大部分時(shí)間都花費(fèi)在來回調(diào)度上，這種現(xiàn)象稱為

抖動(dòng)，又稱顛簸。

10.（重點(diǎn)）常用的頁面調(diào)度算法有：

（1）先進(jìn)先出調(diào)度算法（FIFO）

（2）最近最久未使用調(diào)度算法（LRU）

（3）最近最不經(jīng)常使用調(diào)度算法（LFU）

（注意）:關(guān)于頁面調(diào)度算法的3個(gè)條件、5個(gè)求解問題

3個(gè)條件：

（1）作業(yè)開始的幾頁是否在主存。

（2）作業(yè)第幾頁在主存。

（3）上面兩點(diǎn)都沒有。

5個(gè)求解問題：

（1）寫出正確的頁面調(diào)度次序。

（2）求缺頁次數(shù)F。

（3）求缺頁中斷率f=缺頁中斷數(shù)F/被訪問頁面總數(shù)A。

（4）寫出被淘汰的頁面次序。

（5）寫出最后駐留在主存的頁面次序。

【例工依次要訪問的頁號為：7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,現(xiàn)只有

三個(gè)主存塊可供使用，把開始的三頁先裝入主存。執(zhí)行時(shí)分別按FIFO和LRF算法進(jìn)行頁面調(diào)

度，求正確的頁面調(diào)度次序，求缺頁次數(shù)，求缺頁中斷率，寫出被淘汰的頁面次序，寫出最后

駐留在主存的頁面次序。

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解：(1)FIFO算法：

正確的頁面調(diào)度次序如下表所示:

被訪問的頁面701203042303212

7222244400000

主存塊數(shù)

0003332222211

M=3

1111000333332

缺頁中斷次數(shù)F+一+++++++

缺頁中斷次數(shù)F=9

缺頁中斷率f=9/12

被淘汰的頁面次序：7,0,1,2,3,0,4,2,3

最后駐留在主存的頁面次序：0,1,2

(2)LRU算法:

正確的頁面調(diào)度次序如下表所示:

被訪問的頁面701203042303212

203042303212

主存塊數(shù)

120304230321

M=3

7012230422033

缺頁中斷次數(shù)F+++++++

缺頁中斷次數(shù)F=7

缺頁中斷率f=7/12

第32頁共69頁

被淘汰的頁面次序：7,1,2,3,0,4,0

最后駐留在主存的頁面次序：3,1,2

七、多級頁表（了解）

我們以32位邏輯地址為例來闡述二級頁表的原理。把32位邏輯地址分成三部分，其中低

12位是頁內(nèi)地址，高20位的頁號分成兩部分，每一部分各占10位。其格式如下：

0910192031

頁號頁內(nèi)地址

頁號I頁號n

頁號I指出頁面組的編號（一級頁表），頁號n指出每個(gè)頁面組內(nèi)的頁面編號（二級頁表）。

各種管理方式下的地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)（總結(jié)）

重定位方地址轉(zhuǎn)換

管理方式存儲保護(hù)

式操作系統(tǒng)執(zhí)行硬件執(zhí)行

界限地址W

單用戶連絕對地址=邏輯地絕對地址W

靜態(tài)定位

續(xù)址+界限地址主存最大地

址

分區(qū)始址《

絕對地址=邏輯地絕對地址W

固定分區(qū)靜態(tài)定位

址+分區(qū)始址分區(qū)始址+分

區(qū)長度

可變分區(qū)動(dòng)態(tài)定位分區(qū)始址個(gè)基址寄絕對地址=基址寄存器

第33頁共69頁

存器邏輯地址+值《絕對地

分區(qū)末址6限長寄基址寄存址《限長寄

存器器值存器值

絕對地址=

建立頁表塊號義塊

頁式動(dòng)態(tài)定位核對訪問權(quán)

表中設(shè)置訪問標(biāo)志長+頁內(nèi)地

址

第4章文件管理

9考情分析

本章主要內(nèi)容：1.文件、文件系統(tǒng)的定義及功能

2.文件的存儲介質(zhì)

3.文件的組織結(jié)構(gòu)、記錄的成組與分解

4.文件存儲空間管理的方法

5.文件的目錄結(jié)構(gòu)

6.文件的保護(hù)、保密及其文件的基本操作

重點(diǎn)：1.邏輯文件、物理文件

2.記錄的成組與分解

3.文件目錄結(jié)構(gòu)以及畫二級目錄結(jié)構(gòu)圖

本章考試分值約為20分。出題形式多以單選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用題為主。

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9知識網(wǎng)絡(luò)圖

文件和文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)的功能

概述

文件的分類

文件的存儲介質(zhì)

r文件的邏輯結(jié)構(gòu)廠頁序結(jié)構(gòu)

,用％,文件的存儲結(jié)構(gòu)鏈接結(jié)構(gòu)

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文件