山東專升本《操作系統(tǒng)原理》綜合知識(shí)復(fù)習(xí)

山東專升本《操作系統(tǒng)原理》綜合知識(shí)復(fù)習(xí)

第1章操作系統(tǒng)引論

1.1操作系統(tǒng)的目標(biāo)和作用

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件上加載的第一層軟件，是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件功能的首次擴(kuò)充。其他軟

件只有在操作系統(tǒng)的支持下，才能對(duì)計(jì)算機(jī)硬件工作。

操作系統(tǒng)是一種重要的系統(tǒng)軟件。計(jì)算機(jī)硬件加上I/O管理軟件稱為虛擬機(jī)，虛擬機(jī)再

加上文件管理軟件稱為較強(qiáng)的虛擬機(jī)，較強(qiáng)的虛擬機(jī)再加上窗口軟件稱為極強(qiáng)的虛擬機(jī)。

操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地對(duì)各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及

方便用戶使用的程序的集合.

操作系統(tǒng)的目標(biāo)

1.方便性：操作系統(tǒng)最終是要為用戶服務(wù)的。給計(jì)算機(jī)配置操作系統(tǒng)后必須使計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)方便使用。

2.有效性：操作系統(tǒng)要合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，改善系統(tǒng)奧源的利用率，提高

系統(tǒng)的吞吐量從而使有限的資源完成更多的任務(wù)。

3.可擴(kuò)充性：操作系統(tǒng)也是為應(yīng)用服務(wù)的，隨著應(yīng)用環(huán)境的變化，操作系統(tǒng)自身的功

能也必須不斷增加和完善，

4.開放性：操作系統(tǒng)主要功能是管理計(jì)算機(jī)硬件的，必須適應(yīng)和能夠管理不同的硬件。

操作系統(tǒng)的作用

1.OS作為用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口

用戶可通過三種方式使用計(jì)算機(jī)：命令方式、系統(tǒng)調(diào)用方式、圖形窗口方式。

2.OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者

處理機(jī)管理：用于分配和控制處理機(jī)v

存儲(chǔ)器管理：負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配與回收v

I/O設(shè)備管理：負(fù)責(zé)I/O設(shè)備的分配與操縱v

文件管理：負(fù)責(zé)文件的存取、共享和保護(hù)v

3.OS用作擴(kuò)充機(jī)器

推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?/p>

1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展過程

操作系統(tǒng)的發(fā)展

1.無(wú)操作系統(tǒng)：方式：人工操作方式，脫機(jī)輸入輸出方式

2.批處理系統(tǒng)

批處理系統(tǒng)主要是采用了批處理技術(shù)。批處理技術(shù)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)■一批作業(yè)自動(dòng)進(jìn)行

處理的一種技術(shù)。

方式：

單道批處理系統(tǒng)：主要特征：自動(dòng)性、順序性、單道性

多道批處理系統(tǒng)：引入的好處：提高CPU的利用率；可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率；

增加系統(tǒng)吞吐量

特征：多道性、無(wú)序性、調(diào)度性

優(yōu)缺點(diǎn)：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)交互能力。

3.分時(shí)操作系統(tǒng)

所謂分時(shí)系統(tǒng)就是采用了分時(shí)技術(shù)的操作系統(tǒng)。分時(shí)技術(shù)就是把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成

很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流把處理機(jī)分配給各聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。

分時(shí)系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問題是

一是及時(shí)接收，二是及時(shí)處理。

分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

①單道分時(shí)系統(tǒng)

②具有“前臺(tái)”和“后臺(tái)”的分時(shí)系統(tǒng)

③多道分時(shí)系統(tǒng)

分時(shí)系統(tǒng)的特征

有多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性和交互性。

4.實(shí)時(shí)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)該事件的處理,

并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。

類型:實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)

實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特征：

有多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性和可靠性。

［例］實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)特征的比較PH

5.微機(jī)操作系統(tǒng)

類型：

單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)

單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)

6.多處理機(jī)操作系統(tǒng)

多個(gè)處理機(jī)之間的互賽系統(tǒng)，在多處理機(jī)系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)是多處理機(jī)操作系統(tǒng)。

類型：

非對(duì)稱多處理機(jī)模式：也稱為主-從模式，在這種模式中，把處理機(jī)分為主處理機(jī)和從

處理機(jī)兩類，主處理機(jī)只有一個(gè)，其上配置了操作系統(tǒng)，用于管理整個(gè)系統(tǒng)的資源，并負(fù)責(zé)

為各從處理器分配任務(wù)。從處理機(jī)有若干個(gè)，它們執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的任務(wù)及由主處理機(jī)所分配

的任務(wù)。

對(duì)稱多處理機(jī)模式：所有的處理機(jī)都是相同的。在每個(gè)處理機(jī)上運(yùn)行一個(gè)相同的操作系

統(tǒng)拷貝，用它來(lái)管理本地資源和控制進(jìn)程的運(yùn)行以及各計(jì)算機(jī)之間的通信。

7.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)用于管理網(wǎng)絡(luò)中的各種資源，為用戶提供各種服務(wù)。其主要功能有網(wǎng)絡(luò)通

信管理、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。

類型:客戶/服務(wù)器模式（C/S），對(duì)等模式

8.分布式操作系統(tǒng)

分布式處理系統(tǒng)是指由多個(gè)分散的處理單元經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的連接而形成的系統(tǒng)。在分布式

系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)稱為分布式操作系統(tǒng)。

1.3操作系統(tǒng)的基本特性

操作系統(tǒng)的特征

1.并發(fā)性

在多道程序環(huán)境下，并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生，即宏觀上有多

道程序同時(shí)執(zhí)行，而微觀上，在單處理機(jī)系統(tǒng)中每一個(gè)時(shí)刻僅能執(zhí)行一道程序。

2.共享性

共享是指系統(tǒng)中的資源可供多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程使用。

3.虛擬性

是指通過某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。

4.異步性

也稱不確定性，是指在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，由于資源的限制，進(jìn)

程的執(zhí)行不是“一氣呵成''的，是"走走停停''的。

1.4操作系統(tǒng)的主要功能

從資源管理的角度來(lái)看，操作系統(tǒng)的功能主要有

處理機(jī)的管理:進(jìn)程控制、進(jìn)程同步、進(jìn)程通信、調(diào)度V

存儲(chǔ)器的管理：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射、內(nèi)存擴(kuò)充V

設(shè)備的管理：緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理V

文件的管理：文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件的讀寫管理和保護(hù)V

操作系統(tǒng)與用戶之間的接口：命令接口、程序接口、圖形接口V

1.5OS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

客戶/服務(wù)器模式

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)

微內(nèi)核OS結(jié)構(gòu)

第2、3章處理器管理復(fù)習(xí)

2.2進(jìn)程描述

1.進(jìn)程的定義

一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行過程。所以一個(gè)程序在不同數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行，乃

至一個(gè)程序在同樣數(shù)據(jù)集合上的多次運(yùn)行都是不同的進(jìn)程。

進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行

進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。

進(jìn)程是程序在?個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的?個(gè)獨(dú)立單

位。

2.進(jìn)程的特征

動(dòng)態(tài)性：是進(jìn)程的最基本的特征，它由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤消而消亡。

并發(fā)性v

獨(dú)立性:指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立分配資源和獨(dú)立接受調(diào)度的基本單位。

異步性v

結(jié)構(gòu)性v

3.進(jìn)程的狀態(tài)

進(jìn)程的三種基本狀態(tài)

就緒狀態(tài)：當(dāng)進(jìn)程以分配到除處理器（CPU）以外的所有必要資源后，只要再獲得處理

器就可以立即執(zhí)行，這時(shí)進(jìn)程的狀態(tài)稱為就緒狀態(tài)。

執(zhí)行狀態(tài)：處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程一旦獲得了處理器，就可以運(yùn)行，進(jìn)程狀態(tài)也就處于

執(zhí)行狀態(tài)。

阻塞狀態(tài)：正在執(zhí)行的進(jìn)程因?yàn)榘l(fā)生某些事件（如請(qǐng)求輸入/輸出、申請(qǐng)額外空間等）

而暫停運(yùn)行，這種受阻暫停的狀態(tài)稱為阻塞狀態(tài)，也可以稱為等待狀態(tài).

2.3進(jìn)程控制

1.進(jìn)程控制塊PCB：進(jìn)程控制塊是進(jìn)程實(shí)體的重要組成部分，是操作系統(tǒng)中最重要的

記錄型數(shù)據(jù)，在進(jìn)程控制塊PCB（ProgramCentralBlock）中記錄了操作系統(tǒng)所需要的、用

于描述進(jìn)程情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需要的全部信息.，PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。

作用

通過PCB,使得原來(lái)不能獨(dú)立運(yùn)行的程序（數(shù)據(jù)），成為一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的基本單位,

一個(gè)能夠并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程，進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。

進(jìn)程控制塊的內(nèi)容：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、處理器狀態(tài)、進(jìn)程調(diào)度信息、進(jìn)程控制信息

鏈接指針：給出了本進(jìn)程（PCB）所在隊(duì)列中的下一個(gè)進(jìn)程的PCB的首地址。

進(jìn)程控制塊的組織方式：鏈接方式、索引方式

2.進(jìn)程控制原語(yǔ)

原語(yǔ)的概念

原語(yǔ)是指具有特定功能的不可被中斷的過程。它主要用于實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的一些專門控制

操作。

原語(yǔ)的分類

創(chuàng)建原語(yǔ)：用于為一個(gè)進(jìn)程分配工作區(qū)和建立PCB,置該進(jìn)程為就緒狀態(tài)。

撤消原語(yǔ)：用于一個(gè)進(jìn)程工作完后，收回它的工作區(qū)和PCB。

阻塞原語(yǔ)：用于進(jìn)程在運(yùn)行過程中發(fā)生等待事件時(shí)，把進(jìn)程的狀態(tài)改為等待態(tài)。

喚醒原語(yǔ)：用于當(dāng)進(jìn)程等待的事件結(jié)束時(shí)，把進(jìn)程的狀態(tài)改為就緒態(tài)。

3.進(jìn)程的創(chuàng)建

引起進(jìn)程創(chuàng)建的事件

用戶登錄v

作業(yè)調(diào)度v

提供服務(wù)v

應(yīng)用請(qǐng)求v

2.4線程的基本概念

線程的概念：線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和執(zhí)行的基本單位。

線程與進(jìn)程的區(qū)別：

調(diào)度單位不同：線程是獨(dú)立調(diào)度和執(zhí)行的基本單位，進(jìn)程只作為資源分配和擁有

的基本單位。x

并發(fā)形式不同：在一個(gè)進(jìn)程中的各個(gè)線程，可以并發(fā)執(zhí)行。不同進(jìn)程中的線程也

能并發(fā)執(zhí)行。x

擁有資源不同：線程中的實(shí)體基本上不擁有系統(tǒng)資源，進(jìn)程擁有資源。X

共享方式：在同一進(jìn)程中的各個(gè)線程，都可以共享該進(jìn)程所擁有的資源。X

進(jìn)程的基本屬性：口）進(jìn)程是一個(gè)可擁有資源的獨(dú)立單位。

（2）進(jìn)程同時(shí)又是一個(gè)可獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。

一個(gè)進(jìn)程中包括多個(gè)線程，每個(gè)線程都是作為利用CPU的基本單位，是花費(fèi)最小開銷

的實(shí)體。

線程的屬性：

輕型實(shí)體。線程中的實(shí)體基本上不擁有系統(tǒng)資源。V

獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。V

可并發(fā)執(zhí)行V

共享進(jìn)程資源。V

線程的類型：系統(tǒng)級(jí)線程：是依賴于系統(tǒng)控制的，即無(wú)論是用戶進(jìn)程中的線程，還是系

統(tǒng)進(jìn)程中的線程，它們的創(chuàng)建、撤消、切換都是由系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)的。

用戶級(jí)線程：是由用戶控制，對(duì)于用戶級(jí)線程的創(chuàng)建、撤消、切換，都與系統(tǒng)控制無(wú)

關(guān)，完全由用戶自己管理，

超線程的概念

超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令，在一顆實(shí)體處理器中放入兩個(gè)邏輯處理單元，從

而模擬成兩個(gè)工作環(huán)境，讓單個(gè)處理器都能使用線程級(jí)并行計(jì)算，同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)，提升

處理器資源的使用率。

2.5進(jìn)程同步與互斥

1.進(jìn)程的并發(fā)性：在并發(fā)執(zhí)行的系統(tǒng)中，若干個(gè)作業(yè)可以同時(shí)執(zhí)行，而每個(gè)作業(yè)又需

要有多個(gè)進(jìn)程協(xié)作完成。在這些同時(shí)存在的進(jìn)程間具有并發(fā)性

進(jìn)程同步的主要任務(wù)：使并發(fā)執(zhí)行的諸進(jìn)程之間能有效地共享奧源和相互合作，從

而使程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性。

臨界資源:在系統(tǒng)中有許多硬件或軟件資源，在一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)進(jìn)程訪問或使用，

這種資源稱為臨界資源。

臨界區(qū)：每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼稱為啕界區(qū)

進(jìn)程同步：進(jìn)程同步是指多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)，這曲進(jìn)程相互合作，在一

些關(guān)鍵點(diǎn)上需要相互等待或相互通信。

進(jìn)程互斥:進(jìn)程互斥是指當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)使用臨界資源時(shí)，另一個(gè)進(jìn)程必須等待,

當(dāng)占用臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，另一個(gè)進(jìn)程才被允許使用臨界資源。

進(jìn)程同步機(jī)制應(yīng)遵循的原則

空閑讓進(jìn)V

忙則等待V

有限等待V

讓權(quán)等待V

2.利用PV操作實(shí)現(xiàn)互斥與同步

信號(hào)量就是一種特殊變量，它用來(lái)表示系統(tǒng)中資源的使用情況。而整型信號(hào)量就是一個(gè)

整型變量。

說(shuō)明：

當(dāng)其值大于“0”時(shí)，表示系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)可用資源的數(shù)目；

當(dāng)其值小于"0”時(shí)，其絕對(duì)值表示因該類資源而被阻塞的進(jìn)程的數(shù)目；

當(dāng)其值等于“0”時(shí)，表示系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)資源已經(jīng)都被占用，并且沒有因該類資源而被阻塞

的進(jìn)程。

信號(hào)量的操作

P操作：記為P（S）,描述為：

P（S）

{S=S-1；

if(S<0)W(S)；

}

W⑸:將調(diào)用過程的進(jìn)程插入到等待信號(hào)量S的等待隊(duì)列中

V操作：記為V(S),描述為：

V(S)

{S=S+1；

if(S<=0)R(S)；

)

R(s)：從該信號(hào)量的等待隊(duì)列中釋放第一個(gè)進(jìn)程。

Wait⑸操作：

procedurewait(s)

varS:semaphore:

begin

s.value:=S.value-l;

ifs.valuc<()thenblock(S,L)；

end.

wait(s):將調(diào)用過程的進(jìn)程插入到等待信號(hào)量S的等待隊(duì)列中

Signal(s)操作:

procedureSigna(s)

varS:semaphore:

begin

s.valuc:=S.valuc+l;

ifs.value<=0(henwakeup(S.L);

end.

wakeup(s):從該信號(hào)量的等待隊(duì)列中釋放第一個(gè)進(jìn)程。

2.6進(jìn)程通信

進(jìn)程通信是指進(jìn)程間的信息交換。

類型

共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)九

消息傳遞系統(tǒng)：方式大

直接通信方式

發(fā)送進(jìn)程使用發(fā)送原語(yǔ)直接將消息發(fā)送給接收進(jìn)程,并將它掛在接收進(jìn)程的消息緩沖隊(duì)

列上，接收進(jìn)程使用接收原語(yǔ)從消息緩沖隊(duì)列中取出消息。

Send(receiver,message):發(fā)送一個(gè)消息給接收進(jìn)程

Receive(sender,message):接收sender發(fā)來(lái)的消息。

間接通信方式

發(fā)送進(jìn)程使用發(fā)送原語(yǔ)直接將消息發(fā)送到某種中間實(shí)體(信箱)中，接收進(jìn)程使用接收

原語(yǔ)從該中間實(shí)體中取出消息。

管道通信系統(tǒng)九

3.1處理器管理概述

1.處理器管理的主要任務(wù)：是對(duì)處理器進(jìn)行分配，并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效地控制和管理。

處理器管理的主要功能

進(jìn)程控制V

進(jìn)程同步V

進(jìn)程通信V

進(jìn)程調(diào)度：包括作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。V

作業(yè)調(diào)度：從后備隊(duì)列中按照一定的算法，選擇若干個(gè)作業(yè)，為它們分配必要的資源，

將它們調(diào)入主存，然后為它們建立進(jìn)程，并按照一定的算法將其插入就緒隊(duì)列。

進(jìn)程調(diào)度：從進(jìn)程的就緒隊(duì)列中，按照一定的算法選出一新進(jìn)程，把處理器分配給它，

并為它設(shè)置運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，使進(jìn)程投入運(yùn)行。

2.程序的順序執(zhí)行

程序在執(zhí)行時(shí)，必須按某種先后次序逐個(gè)執(zhí)行操作，只有當(dāng)前一個(gè)操作執(zhí)行完后，才能

執(zhí)行后一個(gè)操作。

特征；

順序性v

封閉性v

可再現(xiàn)性v

3.程序的并發(fā)執(zhí)行

是指在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行多個(gè)程序。

特征：

間斷性v

失去封閉性v

不可再現(xiàn)性V

處理機(jī)調(diào)度的層次

進(jìn)程調(diào)度的類型：高級(jí)調(diào)度、低級(jí)調(diào)度、中級(jí)調(diào)度

高級(jí)調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度或長(zhǎng)程調(diào)度，用于決定把外存上處于后備隊(duì)列中的哪些作業(yè)調(diào)

入主存，并為它們創(chuàng)建進(jìn)程、分配必要的資源，然后將新創(chuàng)建的進(jìn)程排入就緒隊(duì)列，準(zhǔn)備執(zhí)

行。

低級(jí)調(diào)度通常乂稱為進(jìn)程調(diào)度或短程調(diào)度。它決定主存中的就緒隊(duì)列上的哪個(gè)進(jìn)程

（單處理器系統(tǒng)）將獲得處理器，然后把處理器分配給該進(jìn)程，使其執(zhí)行。方式：非搶占方

式、搶占方式

中級(jí)調(diào)度：系統(tǒng)將那些暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程從主存調(diào)到外存（仍然保持進(jìn)程狀態(tài)）

上的特定區(qū)域,，這些在外存存放的進(jìn)程所處的狀態(tài)稱為就緒駐外狀態(tài)或掛起狀態(tài)。當(dāng)這些進(jìn)

程的運(yùn)行條件具備，且主存又有空閑時(shí).，在中級(jí)調(diào)度的控制下，再將處于外存上的那些重新

具備運(yùn)行條件的就緒駐外進(jìn)程調(diào)入主存，并將其狀態(tài)修改為就緒狀態(tài)，放入就緒隊(duì)列，等待

進(jìn)程調(diào)度。目的：是為了進(jìn)一步提高主存的利用率和系統(tǒng)的吞吐量。

3.2常用的進(jìn)程調(diào)度算法

人先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法：每次調(diào)度是從就緒隊(duì)列中，選擇一個(gè)最先進(jìn)入就緒隊(duì)列的

進(jìn)程，把處理器分配給該進(jìn)程，使之得到執(zhí)行。該進(jìn)程一旦占有了處理器，它就一直運(yùn)行下

去，直到該進(jìn)程完成或因發(fā)生.事件而阻塞，才退出處理潛。特點(diǎn)：利于長(zhǎng)進(jìn)程，而不利于短

進(jìn)程。

X短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法：它是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的進(jìn)程，將

處理器分配給該進(jìn)程，使之占有處理器并執(zhí)行，直到該進(jìn)程完成或因發(fā)生事件而阻塞，然后

退出處理器，再重新調(diào)度。

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法九：系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后次序排列。

每次調(diào)度時(shí)把CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，讓其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片用完，由計(jì)時(shí)器發(fā)出

時(shí)鐘中斷，調(diào)度程序則暫停該進(jìn)程的執(zhí)行，使其退出處理器，并將它送到就緒隊(duì)列的末尾，

等待下一輪調(diào)度執(zhí)行。

優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法：它是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程，讓其獲得處理

器并執(zhí)行。入

X響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法：它是從就緒隊(duì)列口選擇一個(gè)響應(yīng)比最高的進(jìn)程，讓其

獲得處理器執(zhí)行，直到該進(jìn)程完成或因等待事件而退出處理器為止。特點(diǎn)：既照顧了短進(jìn)程，

又考慮了進(jìn)程到達(dá)的先后次序，也不會(huì)使長(zhǎng)進(jìn)程長(zhǎng)期得不到服務(wù)，因此是一個(gè)比較全面考慮

的算法，但每次進(jìn)行調(diào)度時(shí)，都需要對(duì)各個(gè)進(jìn)程計(jì)算響應(yīng)比。所以系統(tǒng)開銷很大，比較復(fù)雜。

多級(jí)隊(duì)列調(diào)度算法大

3.3死鎖

死鎖的概念：是指多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而造成的一種僵局，若無(wú)外力的作用，這些進(jìn)程

將都不能再繼續(xù)執(zhí)行。

產(chǎn)生死鎖的原因：競(jìng)爭(zhēng)資源、進(jìn)程推進(jìn)順序非法

產(chǎn)生死鎖的必要條件

互斥條件：指進(jìn)程對(duì)所分配到的資源進(jìn)行排它性使用。v

請(qǐng)求和保持條件：指進(jìn)程已經(jīng)保持了至少一個(gè)資源，但乂提出了新的資源請(qǐng)求，

而該資源又被其它進(jìn)程占有。V

不剝奪條件：指進(jìn)程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪。V

環(huán)路等待條件：指在發(fā)生死鎖時(shí)，必然存在一個(gè)進(jìn)程一一資源的環(huán)形鏈。V

死鎖的預(yù)防

該方法是通過對(duì)資源分配的原則進(jìn)行限制，從而使產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的第2、

3、4個(gè)條件之一不能成立，來(lái)預(yù)防產(chǎn)生死鎖。

方法

破壞“不剝奪”條件：當(dāng)一個(gè)已經(jīng)保持了某些資源的進(jìn)程，再提出新的資源請(qǐng)求而不能

立即得到滿足時(shí)，必須釋放它已經(jīng)保持了的所有資源。

破壞“請(qǐng)求和保持”條件：系統(tǒng)規(guī)定所有進(jìn)程在開始運(yùn)行之前，都必須一次性地申請(qǐng)其

在整個(gè)運(yùn)行過程所需的全部資源。

破壞“環(huán)路等待”條件：系統(tǒng)將所有資源按類型進(jìn)行線性排隊(duì)，并賦予不同的序號(hào)。所

有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須要格按照資源序號(hào)遞增的次序提出。

死鎖的避免

死鎖的避免中，所施加的限制較弱，將獲得較好一些的系統(tǒng)性能。該方法把系統(tǒng)狀態(tài)分

為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。

安全狀態(tài)：是指系統(tǒng)能按某種順序?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程分配所需資源，直到最大需求，使每?個(gè)

進(jìn)程都可以順利完成。

利用銀行家算法避免死鎖：銀行家算法分配資源時(shí)，要測(cè)試進(jìn)程對(duì)資源的最大需求量，

如果系統(tǒng)現(xiàn)在的資源可以滿足它的最大需求量，就滿足該進(jìn)程當(dāng)前的申請(qǐng)，否則就推遲分配,

這樣做能保證各進(jìn)程可得到需要的全部資源而執(zhí)行結(jié)束，然后歸還資源供別的進(jìn)程使用。

銀行家算法的處理步驟為：

（1）列出某一時(shí)刻資源分配表，格式如表2-4所示。

（2）拿可用資源量與每一個(gè)進(jìn)程所需資源量進(jìn)行比較，可用資源量不少于所需資源量

時(shí)，把資源分配給該進(jìn)程。新的可用資源量為原有可用資源量加上該進(jìn)程己分配資源量。

（3）重復(fù)（2）,直到所有進(jìn)程都執(zhí)行完，即可判斷能否獲得一個(gè)安全資源分配序列。

第4章存儲(chǔ)器管理復(fù)習(xí)

4.1存儲(chǔ)器管理概述

存儲(chǔ)管理的主要任務(wù)是盡可能方便用戶和提高主存儲(chǔ)器的使用效率，使主存儲(chǔ)器在成

本、速度和規(guī)模之間獲得較好的權(quán)衡。

1.存儲(chǔ)器管理的主要功能

主存空間的分配和回收九

邏輯地址（相對(duì)地址）：用戶程序中使用的從“o”地址開始的地址。

物理地址（絕對(duì)地址）：把主存空間的地址編號(hào)稱為主存的邏輯地址。

地址轉(zhuǎn)換：將用戶程存的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程叫地址轉(zhuǎn)換。x

主存空間的共享與保護(hù)：同時(shí)進(jìn)入主存器執(zhí)行的作業(yè)可能需要調(diào)用相同的程序或

數(shù)據(jù)，這就是主存的共享，X

主存空間的擴(kuò)充九

2.程序的裝入與鏈接

源程序的執(zhí)行：通常要經(jīng)過編譯、鏈接和裝入幾個(gè)步驟

實(shí)現(xiàn)鏈接的方法有三種

靜態(tài)鏈接：事先進(jìn)行鏈接，以后不再拆開的鏈接方式九

裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接：用戶源程序經(jīng)編譯后所得到的目標(biāo)模塊，是在裝入主存時(shí)，邊

裝入邊鏈接的。Z

運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接：可將某些目標(biāo)模塊的鏈接，推遲到執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行。X

程序的裝入采用三種方式：

（1）絕對(duì)裝入方式：是由裝入程序根據(jù)裝入模塊中的地址，將程序和數(shù)據(jù)裝入主存。

（2）可重定位方式：是由裝入程序根據(jù)主存當(dāng)前的實(shí)際使用情況，將裝入模塊裝入到

主存適當(dāng)?shù)牡胤健?/p>

重定位：在裝入時(shí)對(duì)目標(biāo)程序中的指令和數(shù)據(jù)地址的修改過程稱為重定位。（把邏輯

地址轉(zhuǎn)換成絕對(duì)地址），它分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位。

靜態(tài)重定位:重定位是在裝入時(shí)由重定位裝入程序一次性完成的，則被稱作靜態(tài)重定位。

（3）動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入方式：動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的裝入程序，在把裝入模塊裝入主存后，并不

立即把裝入模塊中的相對(duì)地址轉(zhuǎn)換為絕對(duì)地址，而是把這種地址轉(zhuǎn)換推遲到程序要真正執(zhí)行

時(shí)才進(jìn)行，叫動(dòng)態(tài)重定位

3.存儲(chǔ)管理方式

單一連續(xù)分配存儲(chǔ)管理方式v

固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式v

動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理方式v

頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式v

段式存儲(chǔ)管理方式v

段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式V

虛擬存儲(chǔ)管理方式V

4.2單一連續(xù)存儲(chǔ)管理方式

在主存中僅駐留一道程序，整個(gè)用戶區(qū)為一用戶獨(dú)占。當(dāng)用戶作業(yè)空間大于用戶區(qū)時(shí)，

該作業(yè)不能裝入。V

采用這種存儲(chǔ)管理方式時(shí)，主存分為兩個(gè)分區(qū)（系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)）。U

V分配過程是：首先，從作業(yè)隊(duì)列中取出隊(duì)首作業(yè)；判斷作業(yè)的大小是否大于用戶區(qū)

的大小，若大于則作業(yè)不能裝入，否則，可以把作業(yè)裝入用戶區(qū)。它一次只能裝入一個(gè)作業(yè)。

它采用靜態(tài)分配方式。u

處埋器設(shè)置兩個(gè)寄存器：界限寄存器和重定位寄存器。界限寄存器用來(lái)存放主存用戶

區(qū)的長(zhǎng)度，重定位寄存器用來(lái)存放用戶區(qū)的起始地址。U

v地址轉(zhuǎn)換過程是：CPU獲得的邏輯地址首先與界限寄存器的值比較，若大于界限寄

存器的值，產(chǎn)生“地址越界”中斷信號(hào)，由相應(yīng)的中斷處理程序處理：若不大于界限寄存器的

值，就與重定位寄存器中為基址相加，得到物理地址，對(duì)應(yīng)于主存中的一個(gè)存儲(chǔ)單元。

絕對(duì)地址=界限寄存器+邏輯地址U

存儲(chǔ)保護(hù)：界限寄存器（=絕對(duì)地址〈主存的最大地址I）

4.3固定分區(qū)存儲(chǔ)管理方式

把主存中可分配的用戶區(qū)域預(yù)先劃分成若干個(gè)固定大小的區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域稱為一

個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)中可以裝入一個(gè)作業(yè)，一個(gè)作業(yè)也只能裝入一個(gè)分區(qū)中，這樣可以裝入多

個(gè)作、也，使它們并發(fā)執(zhí)行。當(dāng)有一?個(gè)空閑分區(qū)時(shí)，便可從外存的后備隊(duì)列中，選擇一個(gè)適當(dāng)

大小的作業(yè)裝入該分區(qū)；當(dāng)該作業(yè)運(yùn)行完時(shí)，又可從后備隊(duì)列中選擇另一個(gè)作業(yè)裝入該分區(qū)。

采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)置了一張分區(qū)分配表。分區(qū)分配表的內(nèi)容包括：分區(qū)序號(hào)、起

始地址、大小、狀態(tài)。

采用靜態(tài)重定位方式。

處理器設(shè)置兩個(gè)寄存器：下限寄存器和上限寄存器。下限寄存器用來(lái)存放分區(qū)低地址，

即起始地址；上限寄存器用來(lái)存放分區(qū)的高地址，即末址。

絕對(duì)地址=分區(qū)起始地址+邏輯地址

4.4可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方式

可變分區(qū)存儲(chǔ)管理方式是在作業(yè)要求裝入主存時(shí)，根據(jù)作業(yè)的大小動(dòng)態(tài)地劃分分區(qū)，

使分區(qū)的大小正好適應(yīng)作業(yè)的要求。各分區(qū)的大小是不定的，主存中分區(qū)的數(shù)目也是不定的

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：已分分區(qū)表和空閑分區(qū)表

常用的主存分配算法：

V首次適應(yīng)分配算法（FF）：對(duì)空閑分區(qū)表記錄的要求是按地址遞增的順序排列的，

每次分配時(shí)，總是從第1條記錄開始順序查找空閑分區(qū)表，找到第一個(gè)能滿足作業(yè)長(zhǎng)度要求

的空閑區(qū)，分割這個(gè)空閑X,一部分分配給作業(yè)，另一部分仍為空閑區(qū)。

循環(huán)首次適應(yīng)算法：每次分配均從上次分配的位置之后開始查找。v

v最佳適應(yīng)分配算法（BF）：是按作業(yè)要求從所有的空閑分區(qū)中挑選一個(gè)能滿足作業(yè)

要求的最小空閑區(qū)，這樣可保證不去分割一個(gè)更大的區(qū)域，使裝入大作業(yè)時(shí)比較容易得到滿

足。為實(shí)現(xiàn)這種算法，把空閑區(qū)按長(zhǎng)度遞增次序登記在空閑區(qū)表中，分配時(shí)，順序查找。

主存空間的回收：情況分4種

采用動(dòng)態(tài)重定位方式裝入作業(yè)。

需要設(shè)置硬件地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：兩個(gè)專用寄存器，即基址寄存器和限長(zhǎng)寄存器

為了提高主存空向的利用率，可以采用移動(dòng)技術(shù)和對(duì)換技術(shù)，來(lái)合并空閑區(qū)，滿足

作業(yè)的要求，或把暫時(shí)不運(yùn)行的作業(yè)從主存中對(duì)換到外存上，運(yùn)行緊迫的作業(yè)，然后再把對(duì)

換到外存上的作業(yè)調(diào)入主存。

移動(dòng)會(huì)增加系統(tǒng)開銷，移動(dòng)是有條件的：當(dāng)作業(yè)不與外圍設(shè)備交換信息時(shí)，可以移

動(dòng)，否則不能移動(dòng)。

4.5頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式

將用戶作業(yè)的地址空間分成若干個(gè)大小相同的區(qū)域，稱為頁(yè)面或頁(yè)，并為每個(gè)頁(yè)從

“o”開始編號(hào)：相應(yīng)地，主存空間也分成與頁(yè)大小相同的若干個(gè)存儲(chǔ)塊，或稱為物理塊.

程序的邏輯地址由頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址組成，頁(yè)號(hào)的長(zhǎng)度決定了分頁(yè)的多少，頁(yè)內(nèi)地址

的長(zhǎng)度決定了頁(yè)面的大小，

在為作業(yè)分配主存時(shí)，以塊為單位將作業(yè)中的若干頁(yè)分別裝入多個(gè)可以不相鄰接的

塊中。作業(yè)執(zhí)行時(shí)根據(jù)邏輯地址中的頁(yè)號(hào)找到它所在的塊號(hào)，再確定當(dāng)前指令要訪問的主存

的物理地址。

它的地址轉(zhuǎn)換屬于動(dòng)態(tài)重定位。

采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：統(tǒng)設(shè)置了主存分配表、位示圖和頁(yè)表，記錄主存空間的使用情況

和每個(gè)作業(yè)的分配情況。

主存分配表：它記錄主存中各作業(yè)的作業(yè)名、頁(yè)表始址和頁(yè)表長(zhǎng)度，頁(yè)表長(zhǎng)度為頁(yè)

表中的最大序號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)主存分配表。

位示圖：包括標(biāo)志位和空閑塊數(shù)，記錄主存空間的使用情況和當(dāng)前剩余的空閑數(shù)。

頁(yè)表：系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)建立一張頁(yè)面映射表，簡(jiǎn)稱頁(yè)表。指出邏輯地址中的頁(yè)號(hào)與主存

塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

地址轉(zhuǎn)換：頁(yè)號(hào)=［邏輯地址/頁(yè)長(zhǎng)］

頁(yè)內(nèi)地址=邏輯地址mod頁(yè)長(zhǎng)

物理地址=塊號(hào)*塊長(zhǎng)+塊內(nèi)地址+用戶區(qū)基址

4.6段式存儲(chǔ)管理方式

引入分段：是為了滿足用戶在編程和使用上的要求。在段式存儲(chǔ)管理方式中，作業(yè)

的地址空間被劃分為若干個(gè)段，每個(gè)段定義了一組邏輯信息。它以段為單位分配主存，每段

分配一個(gè)連續(xù)的主存空間，但各段之間不要求連續(xù)。

供用戶使用的邏輯地址為段號(hào)+段內(nèi)地址。

采用動(dòng)態(tài)重定位。

在段式存儲(chǔ)管理方式下，設(shè)置了空閑分區(qū)表、段表和主存分配表。主存分配表，用

于記錄主存中各作業(yè)的作業(yè)名、段表始址和段表長(zhǎng)度

邏輯地址=段號(hào)+段內(nèi)地址

物理地址=段始址+段內(nèi)地址

分頁(yè)和分段的主要區(qū)別：

(1)頁(yè)是信息的物理單位，分頁(yè)是為了實(shí)現(xiàn)離散的分配方式，以消減主存“碎片”，

提高主存的利用率?；蛘哒f(shuō)，分頁(yè)僅僅是由于系統(tǒng)管理的需要，而不是用戶的需要。段是信

息的邏輯單位，它包含一組意義相對(duì)完整的信息。分段的目的是為了能更好地滿足用戶的需

要。

(2)頁(yè)的大小固定且由系統(tǒng)確定，把邏輯地址劃分為頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分，是由機(jī)

器硬件實(shí)現(xiàn)的，因而一個(gè)系統(tǒng)只能有一種大小的頁(yè)面。段的長(zhǎng)度卻不固定，決定于用戶所編

寫的程序，通常由編譯程序在對(duì)源程序進(jìn)行編譯時(shí)，根據(jù)信息的性質(zhì)來(lái)劃分。

（3）分頁(yè)的作業(yè)地址空間是一維的，即單一的線性地址空間，程序員只需要利用一個(gè)

記憶符，即可表示一個(gè)地址。分段的作業(yè)地址空間是二維的，程序員在標(biāo)識(shí)一個(gè)地址時(shí)，既

需給出段名，又需給出段內(nèi)地址。

4.7段頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式

先把用戶程序分成若干個(gè)段，并為每個(gè)段賦予一個(gè)段名，每段可以獨(dú)立從“o”編址。

再把每個(gè)段劃分成大小相等的若干個(gè)頁(yè)，把主存分成與頁(yè)大小相同的塊。每段分配與其頁(yè)數(shù)

相同的主存塊，主存塊可以連續(xù)，也可以不連續(xù)。

系統(tǒng)設(shè)置了位示圖、段表和頁(yè)表，記錄主存的使用情況和作業(yè)的分配情況。

①位示圖。記錄主存塊的使用情況和空閑塊數(shù)。

②段表。系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)配置了一張段表，記錄作業(yè)段的分配情況。包括：段號(hào)，頁(yè)

表始址，頁(yè)表長(zhǎng)度

③頁(yè)表。記錄每個(gè)段內(nèi)頁(yè)的分配情況。包括：頁(yè)號(hào)、塊號(hào)

④主存分配表。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)主存分配表，用于記錄主存中各作業(yè)的作業(yè)名、段

表始址和段表長(zhǎng)度，段表長(zhǎng)度為段表中的最大序號(hào)。

邏輯地址：段號(hào)+頁(yè)號(hào)+頁(yè)內(nèi)地址

物理地址：塊號(hào)*塊長(zhǎng)+塊內(nèi)地址

4.8虛擬存儲(chǔ)管理方式

虛擬存儲(chǔ)器是指僅把作業(yè)的一部分裝入主存便可運(yùn)行作業(yè)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。具體地說(shuō),

所謂虛擬存儲(chǔ)器是指具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對(duì)主存容量進(jìn)行擴(kuò)充的一種

存儲(chǔ)器系統(tǒng)。實(shí)際上，用戶所看到的大容量只是一種感覺，是虛的，故而得名虛擬存儲(chǔ)器。

虛擬存儲(chǔ)器邏輯容量由地址寄存器的位數(shù)決定的。

虛擬存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的特點(diǎn)：

（1）離散性。離散性是指在主存分配時(shí)采用離散分配方式，這是虛擬存儲(chǔ)器的基

礎(chǔ)。x

（2）多次性。多次性是指一個(gè)作業(yè)被分成多次調(diào)入主存運(yùn)行。入

（3）對(duì)換性。對(duì)換性是指允許在作.'也的運(yùn)行過程中換進(jìn)、換出。X

（4）虛擬性。虛擬性是指能夠從邏輯上擴(kuò)充主存容量，使用戶所看到的主存容量

遠(yuǎn)大于實(shí)際主存容量。入

1.虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)方法

（1）請(qǐng)求分頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理

它是在分頁(yè)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)上增加了請(qǐng)求調(diào)頁(yè)功能、頁(yè)面置換功能所形成的頁(yè)式虛擬存

儲(chǔ)管理系統(tǒng)。把作業(yè)分成大小相等的若干頁(yè)，把主存分成與頁(yè)大小相等的若干塊；對(duì)每個(gè)作

業(yè)限定分給它的主存塊數(shù)，先把作業(yè)的部分頁(yè)裝入主存的這些塊中，在作業(yè)運(yùn)行時(shí)再裝入所

需要的頁(yè)。

采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：位示圖、頁(yè)表、主存分配表、缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)

在請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，每當(dāng)所要訪問的頁(yè)面不在主存時(shí)，便要產(chǎn)生一次缺頁(yè)中斷，請(qǐng)求操

作將所缺的頁(yè)調(diào)入主存。

頁(yè)面置換算法：

最佳置換算法（OPT）：選擇以后永不使用或在最長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不再被訪問的內(nèi)存頁(yè)

面予以淘汰。X

先進(jìn)先出置換算法（FIFO）：選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面予以淘汰。X

最近最久未使用算法（LRU）：選擇在最近一段時(shí)間內(nèi)最久沒有使用過的頁(yè)，把它

淘汰。X

最少使用算法（LFU）：選擇到當(dāng)前時(shí)間為止被訪問次數(shù)最少的頁(yè)轉(zhuǎn)換。X

（2）請(qǐng)求分段式虛擬存儲(chǔ)管理

它是在分段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)上增加了請(qǐng)求調(diào)段功能'分段置換功能所形成的段式虛擬存

儲(chǔ)管理系統(tǒng)。

第5章設(shè)備管理復(fù)習(xí)

5.1設(shè)備管理概述

1.設(shè)備管理的任務(wù)：是完成用戶提出的I/O請(qǐng)求，為用戶分配I/O設(shè)備，提高CPU

與I/O設(shè)備的利用率，提高I/O設(shè)備的速度，方便用戶使用I/O設(shè)備。

2.設(shè)備管理的主要功能

緩沖管理：是管理好各種類型的緩沖區(qū)，協(xié)調(diào)各類設(shè)備的工作速度，提高系統(tǒng)的

使用效率。其實(shí)現(xiàn)機(jī)制是采用不同類型的緩沖區(qū)機(jī)制。九

設(shè)備分配：是根據(jù)用戶提出的I/O請(qǐng)求，為其分配所需要的設(shè)備。其實(shí)現(xiàn)機(jī)制是

配置設(shè)備控制表、控制器控制表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。X

設(shè)備處理：是實(shí)現(xiàn)CPU和設(shè)備控制器之間的通信。其實(shí)現(xiàn)機(jī)制是通過相應(yīng)的處埋

程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。X

虛擬設(shè)備：是把每次只允許一個(gè)進(jìn)程使用的物理設(shè)備，改造為能同時(shí)供多個(gè)進(jìn)程

共享的設(shè)備。入

3.設(shè)備的分類

按設(shè)備的從屬關(guān)系分類：分為系統(tǒng)設(shè)備和用戶設(shè)備

按操作特性分類：分為存儲(chǔ)設(shè)備和I/O設(shè)備

按設(shè)備共享屬性分類：分為獨(dú)享設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備。

按信息交換單位分類：分為塊設(shè)備和字符設(shè)備。

5.2輸入輸出系統(tǒng)

1.微機(jī)的I/O系統(tǒng)：一般采用總線I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主機(jī)I/O系統(tǒng)：增加一級(jí)I/O通道。共分為4級(jí)：最低級(jí)為I/O設(shè)備，次低級(jí)為設(shè)備控

制器，次高級(jí)為I/O通道，最高級(jí)是主機(jī)。

2.I/O設(shè)備控制器

設(shè)備控制器是CPU與外圍設(shè)備之間的接口，是一個(gè)可編址設(shè)備，每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)

設(shè)備。

3.1/0通道

I/O通道是指專門負(fù)責(zé)輸入輸出工作的處理機(jī)。

4.I/O系統(tǒng)的控制方式

分為四種：

v程序直接控制方式：程序直接控制方式也稱為“忙一等待”方式，即在一個(gè)設(shè)備的

操作沒有完成時(shí)，控制程序?直檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)，直到該操作完成，才能進(jìn)行下??個(gè)操作。

v中斷控制方式：中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預(yù)期

的急需處理事件，使得CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序，

待處理完畢后又返回原來(lái)被中斷處繼續(xù)執(zhí)行或調(diào)度新的進(jìn)程執(zhí)行的過程

v直接存儲(chǔ)器存取控制方式：是指對(duì)I/O設(shè)備的控制由DMA控制器完成，在DMA

控制器的作用下，設(shè)備和主存之間可以成批地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而不用CPU的干涉。

通道控制方式V：是一種以內(nèi)存為中心，是設(shè)備與內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)的控制方式。

CPU只需要發(fā)出啟動(dòng)指令，指出通道相應(yīng)的操作和I/O設(shè)備，該指令就可以啟動(dòng)通道并使該

通道從內(nèi)存中調(diào)出相應(yīng)的通道指令執(zhí)行。

5.3設(shè)備分配與回收

設(shè)備的使用性質(zhì)：可以采用的分配方式：獨(dú)享分配、共享分配、虛擬分配A.

設(shè)備的分配算法：分配算法有：先請(qǐng)求先服務(wù)、優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先入

設(shè)備分配的安全性：X

采用靜態(tài)分配:用戶作業(yè)開始前，由系統(tǒng)一次分配給該作業(yè)所需的全部設(shè)備、控制器和

通道。不會(huì)發(fā)生死鎖。

動(dòng)態(tài)分配：在進(jìn)程執(zhí)行過程中，執(zhí)行的需要所進(jìn)行的設(shè)備分配?？赡軙?huì)造成死鎖。

設(shè)備的獨(dú)立性：是指用戶在編制程序時(shí)所使用的設(shè)備與實(shí)際使用的設(shè)備無(wú)關(guān)。用戶

程序中使用邏輯設(shè)備名，執(zhí)行程序時(shí)使用物理設(shè)備名人

5.4設(shè)備處理

5.5設(shè)備管理采用的技術(shù)

緩沖技術(shù)：提高I/O的速度和利用率。x

中斷技術(shù)：為了響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備處理請(qǐng)求。X

假脫機(jī)技術(shù)：為了把獨(dú)享設(shè)備變?yōu)楣蚕碓O(shè)備，提高設(shè)備的利用率。九

1.緩沖技術(shù)

引入緩沖的主要原因：

緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾

減少對(duì)CPU的中斷頻率，放寬對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的限制

提高CPU與I/O設(shè)備間的并行性

對(duì)緩沖區(qū)的理解

①緩沖是提高CPU與外設(shè)并行程度的一種技術(shù)。

②凡是數(shù)據(jù)來(lái)到速度和離去速度不同的地方都可以使用緩沖區(qū)。如CPU與內(nèi)存之間有

高速緩存(CacheMemory),主存與顯示器之間有顯示緩存，主存與打印機(jī)之間有打印緩存

等等。

③緩沖的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是，采用硬件緩沖相實(shí)現(xiàn)；二是，在內(nèi)存劃出一塊區(qū)域，

專門用來(lái)存放臨時(shí)輸入輸出的數(shù)據(jù)，這個(gè)區(qū)域稱為緩沖區(qū)。

④根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)，將緩沖技術(shù)分為：?jiǎn)尉彌_、雙緩沖、循環(huán)緩沖、緩沖池。

2.中斷技術(shù)

(1)中斷是由于某些事件的出現(xiàn)，中止現(xiàn)行進(jìn)程的執(zhí)行，而轉(zhuǎn)去處理出現(xiàn)的事件，中

斷事件處理完后，再繼續(xù)運(yùn)行被中止進(jìn)程的過程。

在這里引起中斷的事件稱為中斷源。中斷事件通常由硬件發(fā)現(xiàn)。

對(duì)出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理的程序稱為中斷處理程序。中斷處理程序是由操作系統(tǒng)處理的，

屬于操作系統(tǒng)的組成部分。

(2)中斷的類型：

硬件故障中斷：是由于機(jī)器故障造成的中斷。如電源故障、主存出錯(cuò)。v

程序中斷：是由于程序執(zhí)行到某條機(jī)器指令時(shí)可能出現(xiàn)的各種問題而引起的中斷。

如：發(fā)現(xiàn)定點(diǎn)操作數(shù)溢出、除數(shù)為0、地址越界等等。v

外部中斷：是由各種外部事件引起的中斷。如按壓了中斷鍵、定時(shí)時(shí)鐘時(shí)間到。V

輸入輸出中斷：是輸入輸出控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)外圍設(shè)備完成了輸入輸出操作或在執(zhí)行輸

入輸出時(shí)通道或外圍設(shè)備產(chǎn)生錯(cuò)誤而引起的中斷。V

訪管中斷：是正在運(yùn)行的進(jìn)程執(zhí)行訪管指令時(shí)引起的中斷。如分配一臺(tái)外設(shè)。V

中斷的類型

(3)中斷的處理

特權(quán)指令：不允許用戶程序直接使用的命令。u

程序狀態(tài)字(PSW):用來(lái)控制指令執(zhí)行順序，并保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)。

V

程序狀態(tài)字：當(dāng)前PSW,新PSW,舊PSWU

當(dāng)前PSW：當(dāng)前正在占用處理器的進(jìn)程的PSW.U

新PSW:中斷處理程序的PSW.U

舊PSW:保存的被中斷進(jìn)程的PSW.U

(4)假脫機(jī)技術(shù)(SPOOLing)

SPOOLing技術(shù)：就是用于將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備改造成共享設(shè)備的一種行之有效的技術(shù)。當(dāng)

系統(tǒng)中出現(xiàn)了多道程序后，可以利用其中的一道程序，來(lái)模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)的功

能，把低速I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來(lái)模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍控

制機(jī)的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤:傳送到低速輸出設(shè)備上。這樣，便可在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)

脫機(jī)輸入、輸出功能。

假脫機(jī)技術(shù)的組成：

輸入井和輸出井：在磁盤上開辟的兩個(gè)大的存儲(chǔ)區(qū)。

輸入井：用于存放I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)。模擬脫機(jī)輸入時(shí)的磁盤。

輸出井：用于存放用戶程序的輸出數(shù)據(jù)。

輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū):在內(nèi)存中開辟的兩個(gè)緩沖區(qū)。

輸入緩沖區(qū):用于暫存由輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)。

輸出緩沖區(qū)：用于暫存從輸出井送來(lái)的數(shù)據(jù)。

輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程：

輸入進(jìn)程：將用戶要求的數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備，通過輸入緩沖區(qū)送到輸入井。當(dāng)CPU需要數(shù)據(jù)

時(shí)，直接從輸入井讀入內(nèi)存。

輸出進(jìn)程：把用戶要求輸出的數(shù)據(jù)，先從內(nèi)存送到輸出井，待輸出設(shè)備空閑時(shí)，再將輸出井

中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過輸出緩沖區(qū)送到輸出設(shè)備上。

假脫機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)：

①提高了I/O速度。SPOOLing技術(shù)引入了輸入井和輸出井，可以使輸入進(jìn)程、用戶進(jìn)

程和輸出進(jìn)程同時(shí)工作，提高了I/O速度。

②將獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。由于SPOOLing技術(shù)把所有用戶進(jìn)程的輸出都送入輸出

井，然后再由輸出進(jìn)程完成打印工作，而輸出并在磁盤上，為共享設(shè)備。這樣SPOOLing

技術(shù)就把打印機(jī)等獨(dú)占設(shè)備改造為共享設(shè)備。

③實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。由于SPOOLing技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)用戶進(jìn)程共同使用打印機(jī)這種

獨(dú)占設(shè)備的情況，從而實(shí)現(xiàn)了把一個(gè)設(shè)備當(dāng)成多個(gè)設(shè)備來(lái)使用的情況，即虛擬設(shè)備的功能。

第六章文件管理復(fù)習(xí)

6.1文件管理概述

1.基礎(chǔ)

文件管理的主要目標(biāo):提高外存儲(chǔ)空間的利用率。V

它的主要任務(wù):對(duì)用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，方便用戶使用，并保證文件的安

全性。V

文件存儲(chǔ)設(shè)備是以塊為單位進(jìn)行管理的V

為實(shí)現(xiàn)文件的按名存取，每個(gè)文件首先應(yīng)該具有一個(gè)文件名與之對(duì)應(yīng)。V

V目錄管理的任務(wù)是為每個(gè)文件建立目錄項(xiàng)，并對(duì)眾多的目錄加以組織，以實(shí)現(xiàn)方

便的按名存取，實(shí)現(xiàn)文件的共享，提供快速的目錄查詢手段，提高文件的檢索速度。

邏輯文件：規(guī)定用戶直接使用的文件。V

物理文件：存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件。V

文件共享是指不同的用戶共同使用同一個(gè)文件。V

2.概念

文件是指存放在外存上的已命名的一組相關(guān)信息的集合。

文件中的基本訪問單位可以是位、字節(jié)或記錄

文件的屬性包括文件類型、文件長(zhǎng)度、文件的物理位置、文件的存取控制、文件的建立

時(shí)間

記錄是一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，用于描述數(shù)據(jù)對(duì)象某方面的屬性。它是文件中數(shù)據(jù)處理

的基本單位，是組成文件為基本元素。

數(shù)據(jù)項(xiàng)是指描述一個(gè)對(duì)象的某種屬性的字符集，它是數(shù)據(jù)處理的最小單位。

3.分類

（1）按性質(zhì)和用途分類

系統(tǒng)文件、用戶文件、庫(kù)文件

（2）按文件中的數(shù)據(jù)形式分類

源文件、目標(biāo)文件

（3）按文件的存取控制屬性分類

只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件

（4）按文件的邏輯結(jié)構(gòu)分類

有結(jié)構(gòu)文件（記錄式文件）、無(wú)結(jié)構(gòu)文件（流式文件）

（5）按文件的物理結(jié)構(gòu)分類

順序文件、鏈接文件、索引文件

（6）按照文件的內(nèi)容分類

普通文件、目錄文件、特殊文件

6.2文件的組織

對(duì)任何一個(gè)文伶，都存在著兩種形式的結(jié)構(gòu)：邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。x

文件的邏輯結(jié)構(gòu)（FileLogica吹Structure）是用戶用戶組織文件時(shí)可見的結(jié)構(gòu)，即

用戶所觀察到的文件組織形式。

文件的邏輯結(jié)構(gòu)從形式上分為兩類：記錄式文件、流式文件九

文件的物理結(jié)構(gòu)，乂稱為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，它是指文件在外存上存儲(chǔ)時(shí)的組織結(jié)

構(gòu)大

文件的物理結(jié)構(gòu)通常劃分為大小相等的物理塊，也稱為物理記錄。它是文件分配

及傳輸信息的基本單位。L

文件物理結(jié)構(gòu)的形式

順序結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)將一個(gè)在邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在外存連續(xù)的物理塊

中。X

X鏈接結(jié)構(gòu)：鏈接結(jié)構(gòu)將文件存放在外存的若干個(gè)物理塊中，這些物理塊不必連續(xù),

并且在每一個(gè)物理塊中設(shè)一個(gè)指針，指向下一個(gè)物理塊的位置，從而使得存放同一個(gè)文件的

物理塊鏈接起來(lái)。

索引結(jié)構(gòu)：將文件存放在外存的若干個(gè)物理塊中，并為每個(gè)文件建立一個(gè)索引表，

索引表中的每個(gè)表目存放文件信息的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。X

文件的訪問方式：順序訪問、隨機(jī)訪問。

記錄的成組：是指把若干條邏輯記錄合并成一組存入一個(gè)物理塊的過程

記錄的分解：是指從一條物理記錄中把邏輯記錄分離出來(lái)的過程

6.3文件的存儲(chǔ)設(shè)備

主要有：磁盤、威帶、光盤等V

存儲(chǔ)介質(zhì)的物理單位：卷V

塊是主存與物理設(shè)備進(jìn)行信息交換的物理單位。V

磁帶就是一種典型的順序存取設(shè)備v

磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度：移臂調(diào)度、旋轉(zhuǎn)調(diào)度

先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：是按請(qǐng)求訪問者的先后次序啟動(dòng)磁盤驅(qū)動(dòng)器，而不考慮它們要訪

問的物理位置

最短尋道時(shí)間優(yōu)先（SSTF）：讓離當(dāng)前磁道最近的請(qǐng)求訪問者啟動(dòng)磁盤鄲動(dòng)器，即是讓

查找時(shí)間最短的那個(gè)作業(yè)先執(zhí)行，而不考慮請(qǐng)求訪問者到來(lái)的先后次序，這樣就克服了先來(lái)

先服務(wù)調(diào)度算法中磁臂移動(dòng)過大的問題

掃描算法（SCAN）或電梯調(diào)度算法：總是從磁臂當(dāng)前位置開始，沿磁臂的移動(dòng)方向去

選擇離當(dāng)前磁臂最近的那個(gè)柱面的訪問者。如果沿磁臂的方向無(wú)請(qǐng)求訪問M，就改變磁臂的

移動(dòng)方向。在這種調(diào)度方法下磁臂的移動(dòng)類似于電梯的調(diào)度，所以它也稱為電梯調(diào)度算法。

循環(huán)掃描算法（CSCAN）：循環(huán)掃描調(diào)度算法是在掃描算法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。磁臂改

為單項(xiàng)移動(dòng)，由外向里。當(dāng)前位置開始沿磁臂的移動(dòng)方向去選擇離當(dāng)前磁臂最近的哪個(gè)柱面

的訪問者。如果沿磁臂的方向無(wú)請(qǐng)求訪問時(shí)，再回到最外，訪問柱面號(hào)最小的作業(yè)請(qǐng)求。

6.3存儲(chǔ)空間的分配與回收

順序結(jié)構(gòu)與連續(xù)分配：連續(xù)分配要求為每一個(gè)文件分配一組相鄰接的盤塊。一組盤塊的

地址定義了磁盤上的一段線性地址。因其采用空閑文件目錄登記磁盤的空閑區(qū)，所以該分配

方法也稱為空閑文件目錄法。

鏈接結(jié)構(gòu)與鏈接分配：是將文件存放在外存的若干個(gè)物理塊中，這此物理塊不必連續(xù),

并且在每一個(gè)物理塊中設(shè)一個(gè)指針，指向卜一個(gè)物理塊的位置，從而使得存放同一個(gè)文件的

物理塊鏈接起來(lái)

索引結(jié)構(gòu)與索引分配：將文件存放在外存的若干個(gè)物理塊中，并為每個(gè)文件建立一個(gè)索

引表，索引表中的每條記錄存放文件信息的邏輯塊號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。系統(tǒng)通過文件

索引表來(lái)完成對(duì)文件的操作

6.4文件的目錄管理

文件目錄：是指存放文件有關(guān)信息的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它包含多條記錄，每條記錄

為一個(gè)文件的文件控制塊（FCB）的有關(guān)信息v

6.5文件的共享與安全

文件共享是指一個(gè)文件可以被多個(gè)授權(quán)的用戶共同使用

文件的安全是指避免合法用戶有意或無(wú)意的錯(cuò)誤操作破壞文件，或非法用戶訪問文件

文件的操作：.“建立”操作、.“打開”操作、.“讀/守操作、.“關(guān)閉”操作

第7章作業(yè)管理與系統(tǒng)接口復(fù)習(xí)

7.1作業(yè)管理概述

1.作業(yè)管理的主要任務(wù)：是完成用戶要求的全過程處理上的宏觀管理。

作業(yè)：是用戶在一次解題或一個(gè)事務(wù)處理過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的集合。它包

括用戶程序、所需要的數(shù)據(jù)及控制命令等。作業(yè)是由一系列有序的作業(yè)步組成的。

作業(yè)步：把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在完成一個(gè)作業(yè)的過程中所做的一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的工作稱為一個(gè)作

業(yè)步。

2.作業(yè)的狀態(tài)

后備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)（等待態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)）、完成狀態(tài)

作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度

3.作業(yè)控制方式：批處理方式、交互方式

7,2批處理作業(yè)管理

批處理作業(yè)管理方式：是指用戶把自己對(duì)作業(yè)執(zhí)行的控制意圖用作業(yè)控制語(yǔ)言寫成一

份說(shuō)明書，連同該作業(yè)的源程序和初始數(shù)據(jù)一起輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)就可以按照說(shuō)明

書來(lái)控制作業(yè)的執(zhí)行。采用這種處理方式的作業(yè)稱為批處理作業(yè)，或脫機(jī)作業(yè)。

作業(yè)控制語(yǔ)言的概念：是描述批處理作業(yè)控制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)用戶作業(yè)組織和管理

命令的集合，是系統(tǒng)提供給用戶用來(lái)描述其作業(yè)控制意圖的工具。

批處理作業(yè)的輸入：用戶根據(jù)自己的解題要求組織文件，把每一個(gè)作業(yè)的源程序、數(shù)

據(jù)和作業(yè)控制說(shuō)明書都定義為文件，這些文件組織在一起稱為作業(yè)信息“存儲(chǔ)到外存上。

操作員把若干個(gè)用戶的作業(yè)信息收集到一起依次排列就形成了作業(yè)流。在有SPOOLing

系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作員只需要輸入一條“預(yù)輸入”命令啟動(dòng)“輸入進(jìn)程”，就可以把作業(yè)

流中的作業(yè)信息存放到“輸入井”中等待處理。

批處理作業(yè)的調(diào)度：

采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：每個(gè)作業(yè)設(shè)置一個(gè)作業(yè)控制塊（JCB）,用來(lái)記錄作業(yè)的有關(guān)信息

作業(yè)調(diào)度算法

先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法九

短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法九

響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法九

優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法支

分類調(diào)度算法入

基本概念：

作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間（Ti）=完成時(shí)間（Tei）一提交時(shí)間（Tsi）

作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間（T）=周轉(zhuǎn)時(shí)間/作業(yè)個(gè)數(shù)

作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間（Wi）=周轉(zhuǎn)時(shí)間/運(yùn)行時(shí)間

響應(yīng)比=（等待時(shí)訶+運(yùn)行時(shí)間）/運(yùn)行時(shí)間

7.3交互式作業(yè)管理

交互式控制方式:就是用戶把自己對(duì)作業(yè)執(zhí)行的控制意圖用操作控制命令輸入到計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)中，在作業(yè)執(zhí)行過程中，用戶逐條輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)接到的命令控制作業(yè)的執(zhí)行。一

條命令所要求的工作做完后，系統(tǒng)通知用戶命令的執(zhí)行情況，且允許用戶再輸入一條命令，

以控制作業(yè)繼續(xù)執(zhí)行，直到作業(yè)執(zhí)行結(jié)束。在作業(yè)執(zhí)行過程中系統(tǒng)與用戶不斷地交換信息…

交互式作業(yè)的控制：

命令控制：這種控制方式是通過用戶使用系統(tǒng)提供的操作控制命令實(shí)現(xiàn)的。x