1、操作系統輔導綱要第一章操作系統概述內容提要：本章主要講述操作系統的基本概念，具體包括操作系統的目標和作用，操作系統的發展過程、操作系統的基本特征和功能、操作系統的結構設計等內容。1操作系統的定義的掌握從計算機系統的組成角度看，計算機系統由硬件系統和軟件系統組成。而計算機軟件系統又分為系統軟件和應用軟件。在所有的系統軟件中，最重要的系統軟件是操作系統（operating system，簡稱os），它是其他系統軟件和應用軟件正常工作的基礎。因此可把操作系統看成是一個程序的集合體，其作用是管理計算機系統中的各種資源，其目標是為用戶提供一個友好的操作界面，方便用戶使用計算機，并提高計算機系統的性能。2

2、操作系統的發展主要從推動操作系統發展的主要動力因素上來學習操作系統的發展歷程，并注意每一階段都解決上了什么問題，還存在什么問題。1）手工操作階段2）單道批處理系統（simple batch processing system）3）多道批處理系統4）分時系統（time-sharing system）5）實時系統（real-time system）6）通用操作系統4操作系統的分類注意了解每一種操作系統所具有的特點及其優缺點。1）批處理操作系統2）分時操作系統3）實時操作系統4）通用操作系統5）網絡操作系統6）分布式操作系統5操作系統的特征注意理解每一種特征的實際含義。1）并發性2）共享性3）虛擬性

3、4）異步性6操作系統的功能這是對本課程所有主體內容的簡略描述，因此關系操作系統功能描述的內容請仔細閱讀，為課程后續內容的學習打下良好的基礎。1）處理機管理（第二章、第三章）2）存儲器管理（第四章）3）設備管理（第五章）4）文件管理（第六章）5）用戶接口（第七章）重點掌握：操作系統的分類、功能、操作系統的特征第二章進程管理內容提要：本章主要講述進程和線程的基本概念及其控制，具體包括進程的基本概念、組成及其實現、進程的狀態及其轉換、進程的互斥與同步、進程之間通信原理和機制、線程的基本概念、線程的狀態及其轉換、進程與線程的關系等內容。1進程概念的引入多道程序設計技術雖然提高了系統的吞吐量，但也帶來了

4、一系列的問題，如程序執行過程出現間斷性、程序執行環境的封閉性被打破、程序執行結果可能失去再現性。基于這些問題，需要引入某種機制來描述程序的執行過程，以及分配相關資源，這就是“進程”。1)引入進程的原因2)進程與程序的差別3)進程與作業的差別4)進程與線程的差別2進程的概念及其特征1)進程的概念一個具有獨立功能的程序對某個數據集在處理機上的執行過程和資源分配的基本單位。2)進程的組成每一個進程都是由程序段、數據段和pcb三部分構成。3)pcb的定義4)pcb的作用5)pcb中的基本信息6)進程的基本狀態:就緒態、等待態（阻塞態）、執行態（運行態）、掛起狀態、激活狀態、靜止阻塞狀態、活動阻塞狀態、

5、靜止就緒狀態、活動就緒狀態、睡眠狀態、僵尸狀態等。重點要掌握pcb的作用，進程的其他狀態以及生命期間都是通過pcb來表示的。7)什么是管態？什么是目態？8)進程與其pcb是一一對應的嗎？9)進程與程序是一一對應的嗎？10)psw是什么意思？psw有什么作用？11)進程的順序執行及其特征（順序性、封閉性、可再生性）12)什么是進程的并發執行？13)什么是進程的并行執行？14)進程的并發執行與并行執行是相同的嗎？15)進程并發執行的基本特征是什么？3要弄清作業與進程的區別與聯系，程序與進程的區別與聯系。4要了解進程的三種基本狀態及其轉換過程。1)弄清每一種狀態轉換產生的原因和條件。2)哪些狀態可以

6、直接轉換，哪些狀態不可以直接轉換。3)進程狀態發生改變時，其資源（比如cpu）占用情況。5要了解進程上下文與進程空間的概念1)進程上下文的定義進程上下文：進程執行活動全過程的靜態描述。包括計算機中與執行該進程有關的各寄存器的值、程序段在經過編譯之后形成的機器指令代碼集（正文段）、數據集、各種堆棧和pcb結構。2)進程空間的定義進程空間：進程中所有能使用的地址集合。6關于進程的實現1)進程創建的時機2)進程的創建3)進程切換4)進程阻塞及其原因、類型5)進程創建、阻塞、喚醒、掛起、激活、撤消原語6)進程的創建過程7)進程的撤消過程要了解進程的創建時機與創建者，還包括進程創建的過程。關于進程的撤消

7、、阻塞、喚醒、掛起、激活等狀態的轉換，要了解引起這些狀態發生改變的原因，及其處理過程。7進程互斥與同步1）進程互斥與同步的引入這是本章的重點，也是難點部分。由于多道程序的引入，使得內存中同時存在多個程序，并且這些程序在并發的執行，另一方面，計算機系統中的資源是有限的，由于資源的數量遠不及進程的需求量，因此，在多道程序環境中，進程之間在向前推進的同時，它們必然會競爭系統中的資源，從而進程彼此相互制約。因此提出了直接制約、間接制約、臨界資源、臨界區的概念。如何讓多個進程能夠有條不紊的使用系統中的資源，操作系統必然要引入進程互斥和同步的機制。2)進程控制相關概念l 進程互斥的概念；l 進程同步的概念

8、；l 臨界資源的概念；l 臨界區的概念；l 信號量的概念；l 原語的概念；3）要掌握進程互斥與同步的實現方法。l 實現進程同步機制的原則是：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權等待。l wait(s)中關于s值的修改是如何進行的？l signal(s)中關于s值的修改是如何進行的？l p(s)操作與wait(s)的關系是什么樣的？l v(s)操作與signal(s)的關系是什么樣的？l p(s)對信號量s是如何操作的？l v(s)對信號量s是如何操作的？l 如何利用wait(s)和signal(s)實現進程同步與互斥？l 信號量的物理意義是什么？信號量的作用是什么？l 如何利用wai(s)和si

9、gnal(s)實現進程互斥？l 如何利用wai(s)和singal(s)實現進程同步？l 在利用wait(s)和signal(s)實現進程同步和互斥時，如何注意wait(s)和signal(s)的使用順序？l 如何利用p、v操作使用進程的互斥與同步？l 如何利用wait(s)、signal(s)或p、v操作實現生產者-消費者問題、哲學家就餐問題、讀者-寫者問題？必須讀懂相應的程序段，要求會使用這些控制機制實現進程的互斥與同步。l 如何利用wait(s)、signal(s)或p、v操作編程解決現實生活中的互斥與同步問題？l 在處理實際問題中，如何明確需要多少個信號量？如何明確每一種信號量的物理意

10、義？如何給信號量初始值？3）在實際問題分析中，必須要分析該涉及多少個進程，這些進程之間存在著什么關系，然后才著手設定信號量和賦初值。從生產者-消費者問題、讀者-寫者問題以及哲學家就餐問題中要學會如何利用信號量來實現進程的互斥與同步。8關于管程1)管程的定義2)引入管程的目的是什么？有什么好處？3)管程的組成4)管程的訪問特性5)管理是如何實現進程互斥與同步的，它有什么好處?6)如何創建一個管程？7)如何利用管程解決生產者-消費者問題？8)如何利用管程解決讀者-寫者問題？9進程的幾種通信方式中，要重點了解消息通信的原理及其特點。1)進程通信的概念2)進程通信的級別及其特點:低級通信、高級通信3)

11、進程通信的類型：l 共享存儲器系統的特點及原理。l 消息傳遞系統的特點及原理。l 管道的定義。l 管道通信的特點及原理。10關于線程：1)線程的概念。2)引入線程的原因。3)線程與進程的區別與聯系。重點掌握：1進程的組成，進程與程序區別，進程的基本狀態及其轉換。2如何實現進程互斥，信號量機制，如何用pv操作實現進程的同步和互斥。3管程的組成與實現，如何利用管程實現進程同步。4進程通信原理和特點，著重郵箱通信。第三章作業與處理機調度內容提要：本章主要講述操作系統中的作業與處理機調度以及死鎖的概念，具體包括作業的概念與組織、處理機調度的概念、作業與進程調度的目標和算法、實時系統中的調度特點與調度算

12、法、死鎖的概念和處理方法等內容。1關于作業：l 作業的概念。l 作業的應用范圍，即作業一般用于什么樣的操作系統中？l 作業與jcb的關系l 作業的建立包括作業的輸入與jcb的建立，其中作業的輸入方式有哪幾種？l 作業的四種狀態及其轉換。即提交狀態、后備狀態、執行狀態和完成狀態。l 作業與進程的區別與聯系n 作業是用戶向計算機系統提交任務的任務實體，而進程則是完成用戶任務的執行實體，是向系統申請分配資源的基本單位。n 作業在沒有進入執行狀態時被存入外存的后備作業隊列中等待調度執行，進程一旦被創建，總有相應總分放入內存。n 一個作業可由多個進程組成，且必須至少由一個進程組成，反之不成立。n 作業的

13、概念應用范圍主要局限于批處理系統中，而進程的概念則應用到幾乎所有的多道程序系統中。2關于處理機調度：l 處理機調度的概念l 處理機調度的類型n 高級調度的功能：也稱為作業調度、長程調度、接納調度。n 中級調度的功能：也稱為交換調度、中程調度。n 低級調度的功能：也稱為進程調度、短程調度。l 三級調度模型是什么？l 處理機調度算法好壞的評價標準，即處理機調度準則。n 面向用戶的準則u 周轉時間短：什么是周轉時間、平均周轉時間、帶權周轉時間、平均帶權周轉時間及它們的計算？u 響應時間快：什么是響應時間？u 截止時間保證：什么是截止時間？n 面向系統的準則u 什么是吞吐量？3關于作業調度：l 作業調

14、度的功能是什么？l 作業調度的目標是什么？l 不同系統中作業調度性能的衡量標準是什么？l 必須要會根據選擇的調度算法正確作業的完成時間、周轉時間、平均周轉時間、帶權周轉時間以及平均帶權周轉時間。l 進程調度的功能是什么？l 進程調度的時機是什么？4關于處理機調度算法：l 需要清楚每一種調度算法的思想、特點以及優缺點。l 先來先服務調度算法（first come first serve，fcfs）l 最短作業優先調度算法（shortest job first,sjf）l 優先級調度算法n 優先數（優先級）的類型1靜態優先數：在進程創建時確定，在進程運行過程中其優先數不會發生改變。2動態優先數：在

15、進程創建時確定，但進程的優先數會在進程推進過程中或隨其等待時間的增加而改變。n 優先級的確定原則1.作業優先級的確定(靜態)1)根據用戶要求或用戶身份確定作業的優先級。2)根據作業的類型確定作業的優先級：一般情況下，i/o型作業的優先級高于cpu型作業的優先級。3)根據作業需要資源的多少來確定其優先級，原則上需要資源多的作業的優先級低于需要資源少的作業的優先級。2.進程優先級的確定(靜態)1)按進程的屬性把進程分為系統進程和用戶進程。其中，系統進程的優先級高于用戶進程的優先級。2)按進程的類型把進程分為i/o型進程、cpu型進程以及i/o與cpu均衡的進程，一般情況下，i/o型進程的優先級最高

16、，i/o與cpu均衡的進程優先級次之，cpu型的優先級最低。3)其他方法。3進程優先級的確定(動態)1)根據進程占用cpu的時間長短來決定，進程占用cpu時間越長，其優先級就越低。2)根據進程等待cpu的時間長短來決定，進程等待cpu的時間越長，其優先級就越高。l 最高響應比優先調度算法（highest response ration next，hrrn）n 什么是響應比？響應比如何計算？l 時間片輪轉調度算法（round robin，rr）l 多級反饋隊列輪轉法（round robin with multiple feedback）5關于實時系統：l 實時系統的概念。是指產生系統輸入的時間對

17、系統至關重要的系統。從輸入到輸出的滯后時間必須足夠小到一個可接受的時限內。因此，實時邏輯的正確性不僅依賴于計算結果的正確性，還取決于輸出結果的時間。l 實時系統的特點。1實時性2并行性3多路性4獨立性5可預測性6可靠性l 實時系統的分類n 硬實時（強實時）n 軟實時（弱實時）l 實時系統中的調度方式。n 非搶占式調度n 搶占式調度l 實時系統調度算法。n 最早截止時間優先(earlist deadline first，edf)算法n 最低松弛度優先級（least laxity first,llf）算法6死鎖問題一直是操作系統系統中必須著重解決的一個問題，因而它既是重點，也是難點。要求學生在學習

18、死鎖概念的基礎上，理解死鎖產生的原因和條件，并將其與現實生活中的一些現象聯系起來理解。注意區別處理死鎖問題的各種方法的優缺點。要求能夠利用銀行家算法在資源分配時避免死鎖的產生。為進一步理解銀行家算法的精髓，還可以上機編程模擬實現銀行家算法。這部分的驗證在實驗內容會有所體現。l 死鎖及其相關概念n 死鎖：是指多個進程在運行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局,當進程處于這種僵持狀態時，若無外力作用，它們都將無法再向前推進。n 可剝奪資源：指某進程在獲得這類資源后，該資源還可以被其他進程或系統剝奪。例如，“處理機”和“內存”等均屬于可剝奪資源。n 不可剝奪資源：當系統把這類資源分配給某進程后再不能強行

19、收回，只能在進程用完后自行釋放。如“磁帶機”、“打印機”等。n 永久性資源：可重復使用型資源。n 臨時性資源：由一個進程產生，被另一個進程使用一短暫時間后便無用的資源，也稱為“消耗性資源”。l 死鎖產生的原因n 競爭資源引起進程死鎖n 進程推進順序不當引起死鎖l 死鎖產生的必要條件（重點掌握）n 互斥條件：任意時刻只允許一個進程使用資源。n 請求和保持條件：進程在請求其他資源時，不主動釋放已經占用的資源。n 不剝奪條件：進程已經占用的資源不會被強制剝奪。n 環路等待條件：其中環路中的每一條邊是進程在請求另一進程已經占有的資源。l 死鎖的處理方法n 預防死鎖u 特點：容易實現，但可能會導致系統資

20、源利用率和吞吐量降低，屬于預先預防策略。這種方法設置的限制條件比較嚴格，不利于進程的并發執行。n 避免死鎖u 特點：只需事先加以較弱的限制條件，便可獲得較高的資源利用率及系統吞吐量，但實現時比較難。這種方法設置的限制條件比較寬松，有利于進程的并發執行。u 安全狀態的概念是什么？u 什么叫安全序列？u 銀行家算法的內容，利用銀行家算法解題u 安全檢測算法n 檢測死鎖u 死鎖定理：s為死鎖狀態的充分條件是當且僅當s狀態的資源分配圖是不可完全簡化的。n 解除死鎖的方法u 剝奪資源u 撤消進程重點掌握：1作業生命期中四種狀態轉換。2調度層次(作業調度、交換調度、進程調度)。3作業調度功能與目標。4進程

21、調度功能及時機、進程上下文切換。5幾種典型調度算法：先來先服務算法（fcfs），時間片輪轉算法（rr），短作業優先算法（sjf），最高響應比優先算法（hrrn），優先數算法（hpf）。6死鎖的問題，如何利用銀行家算法避免死鎖。死鎖的檢測與解除。第四章存儲器管理內容提要：本章主要講述內存的各種管理方式，具體包括分區式、分頁式、分段式、段頁式存儲管理方式，以及虛擬存儲器的基本概念和請求調頁、請求調段存儲管理方式、分頁與分段系統中信息的共享與保護等內容。1基本概念的掌握：n 地址映射n 物理地址n 物理地址空間n 邏輯地址n 邏輯地址空間n 重定位n 靜態重定位n 假定程序裝入內存的首地址為br，程

22、序中某指令的地址為vr，指令所對應的內存地址為mr，則地址映射按下式進行：mr=br+vr 。n 例如：程序裝入內存的首地址為1000，則裝配程序就按mr=1000+vr對程序中所有地址部分進行修改，修改后指令load a，200就變為load a，1200。n 動態重定位n 靜態鏈接n 動態鏈接n 緊湊n 抖動n 對換n 頁面n 物理塊2關于程序的裝入：n 絕對裝入方式n 靜態重定位裝入方式n 動態重定位裝入3關于程序的鏈接：l 靜態鏈接（裝入前）l 裝入時動態鏈接（運行前）l 運行時動態鏈接（運行中）4內存的連續分配：l 單一連續分配：將內存分為系統區和用戶區兩部分。只能用于單用戶、單任務

23、的操作系統中。l 固定分配：操作系統或系統管理員在操作系統啟動時，將內存用戶空間劃分成若干個固定大小相等或不等的區域，分區一旦劃定，在整個執行過程中就不能改變，每個作業占用一個分區，且占用一片連續的內存區域。固定分區也屬于連接分配。缺乏靈活性，小作業浪費空間，大作業無法裝入。l 可變分區：作業運行前系統中不建立分區，分區的建立是在作業的處理過程中進行的，是根據進程對內存的要求而為作業或進程分配相應大小的分區。分區算法如下：n 首次適應算法：在組織空閑區表（隊列）時，要求空閑分區以地址遞增的次序排序。特點是每次都從空閑分區表的首地址開始查找。n 循環首次適應算法：特點是每次不從空閑鏈表首地址開始

24、查找，而是從上次找到的空閑分區的下一個空閑分區開始查找。該算法能使內存中的空閑分區分布得比較均勻，從而減少了查找空閑分區的時間開銷。缺點是同樣會產生碎片，會導致缺乏大的空閑分區，從而導致大作業無法裝入。n 最佳適應算法：要求將所有的空閑分區按容量大小遞增順序排列。優點是在系統中若存在一個與申請分區大小相等的空閑區，必定會被選中，而首次適應法則不一定。另外，若系統中不存在與申請分區大小相等的空閑區，則選中的空閑區是滿足要求的最小空閑區，而不致于毀掉較大的空閑區。缺點是空閑區的大小一般與申請分區大小不相等，因此將其一分為二，留下來的空閑區一般情況下是很小的，以致無法使用。隨著時間的推移，系統中的小

25、空閑區會越來越多，從而造成存儲區的大量浪費。n 最壞適應算法：要求將所有的空閑分區按容量大小遞減順序排列。優點是當程序裝入內存中最大的空閑區后，剩下的空閑區還可能相當大，還能裝下較大的程序，另一方面每次僅作一次查詢工作，從而減少查找空閑分區的時間開銷。l 可重定位可變分區l 內存的回收：分為以下四種情況。n 回收區與插入點的前一空閑分區f1相鄰接，將回收區與插入點的前一分區合并，不用建立新表項，只需修改前一分區f1的大小。n 回收分區與插入點的后一空閑分區f2相鄰接，也可將兩分區合并，形成新的空閑分區，但用回收區的首址作為新空閑區的首址，大小為兩者之和。n 回收區同時與插入點的前、后兩個分區鄰

26、接，將三個分區合并，使用前一分區的首址和表項，取消后一分區的表項，大小為三者之和。n 回收區既不與f1鄰接，又不與f2鄰接。這時應為回收區單獨建立一個新表項，填寫回收區的首址和大小，并根據其首址插入到空閑鏈中的適當位置。5內存的離散分配：為解決連續分配方式中所產生的“碎片”問題，引入離散分配方式。l 分頁管理：若離散分配的基本單位是頁，則為基本分頁管理。分頁是從操作系統的角度出發，主要是為了操作系統好管理，進一步提高內存的利用率。n 重要概念：頁表。l 分段管理：若離散分配的單位是段，則為基本的分段管理。分段則是從用戶的用度考慮問題，主要是為方便用戶編程。n 重要概念：段表l 段頁式管理：為充

27、分利用分頁和分段的優點，進而引入段頁式存儲管理。l 要求學生重點學習分頁管理、分段管理以及段頁式管理中的地址映射過程，越界保護、地址映射機構等內容。l 重點掌握物理地址的映射過程，即物理地址的計算。l 重點掌握分頁和分段的區別。其區別如下：n 頁是信息的物理單位，是為減少內存的碎片，出于系統管理需要；段是信息的邏輯單位，是出于用戶的需要出發。n 頁的大小固定，由系統決定；段的長度不固定，由用戶決定。n 分頁的地址空間是一維的，從0開始編址，而分段的地址空間是二維的，每個段的段內地址是連續的，也從0開始編址，但段間可以不連續，它們離散地分布在內存的各個分區中。6虛擬存儲器技術：了解虛擬存儲技術引

28、入的原因及優勢。虛擬存儲器技術的特點及其實現。l 虛擬存儲器的概念l 什么是抖動？產生抖動的原因是什么？l 常規存儲器管理方式的特征：一次性，駐留性。l 虛擬存儲器的主要特征：多次性，對換性，虛擬性。7請求分頁分段管理：l 比較請求分頁與基本分面管理中頁表內容的不同。n 請求分頁管理的基本原理n 請求分頁的調頁策略u 請求調頁策略u 預調頁策略u 最小物理塊數的確定n 頁面置換算法（重點）u 最佳（opt）置換算法：掌握置換順序，缺頁次數和缺頁率。u 先進先出（fifo）頁面置換算法：掌握置換順序，缺頁次數和缺頁率。u 最近最久未使用（lru）算法：掌握置換順序，缺頁次數和缺頁率。u cloc

29、k置換算法：（了解）u 最少使用（lfu）置換算法：（了解）u 頁面緩沖算法（pba）：（了解）l 同樣也要比較請求分段與基本分段管理中的段表的不同。8關于信息的共享與保護：l 注意區分在分頁和分段系統中信息的共享方式的不同之處。l 了解信息的保護的方式，并聯系進程空間來理解為什么要保護，以防止進程訪問越界。重點掌握：1動態分區管理原理。2頁式管理原理，特點，地址映射機構及越界保護，缺頁中斷及其處理過程。3段式管理原理，特點，地址映射機構及越界保護，缺段中斷及其處理過程。4段頁式管理原理，特點，地址映射機構及越界保護。5請求分頁中的頁面轉換算法。第五章設備管理內容提要：本章主要介紹i/o的控制

30、方式和設備的分配和處理，具體包括i/o系統的硬件組成、i/o的控制方式、緩沖技術、設備分配、spooling技術，設備驅動程序和i/o中斷處理程序、磁盤存儲器的管理等內容。1了解設備的分類及其性能評價指標。l 分類n 按傳輸速率分類：低速設備，中速設備，高速設備。n 按信息交換的單位分類：字符設備，塊設備。n 按設備的共享屬性分類：獨占設備，共享設備，虛擬設備。l 性能指標：數據傳輸速率、數據的傳輸單位、設備共享屬性。2了解設備管理的功能。l 緩沖區管理：解決cpu的高速性與i/o設備低速性之間的矛盾。l 設備分配：根據用戶進程的i/o請求、系統的現有資源情況以及按照某種設備分配策略，為之分配

31、其所需的設備。l 設備處理：設備處理程序又稱為設備驅動程序。其基本任務是實現cpu和設備控制器之間的通信，即由cpu向設備控制器發出i/o命令，要求它完成指定的i/o操作；反之由cpu接收從控制器發來的中斷請求，并給予迅速的響應和相應的處理。l 虛擬設備及實現設備獨立性：3掌握i/o設備的四種控制方式l 程序控制方式：在程序i/o方式中，由于cpu的高速性和i/o設備的低速性，致使cpu的絕大部分時間都處于等待i/o設備完成數據i/o的循環測試中，造成對cpu的極大浪費。l 中斷控制方式：由于cpu可以與設備并行工作，比較程序i/o方式來，中斷驅動方式成百倍地提高了cpu的利用率，但它每傳送幾

32、個字節（具體字節數由數據緩沖寄存器的大小決定）便請求一次中斷，故cpu仍需花費大量的時間來處理頻繁的i/o中斷。l dma方式：減少了中斷次數。l 通道方式：是dma方式的發展，它可進一步減少cpu對i/o的干預，它把以一個數據塊的讀（或寫）為單位的干預，減少為以一組數據塊的讀（或寫）為單位的干預。實現了cpu、通道和i/o設備三者的并行操作，從而更有效地提高了整個系統的資源利用率。4在i/o硬件系統中，重點要掌握設備控制器的組成及其與外界的接口。l i/o硬件組成：i/o系統主要由i/o設備、設備控制器、i/o通道和總線等部分組成。l 設備控制器n 設備控制器的概念：是計算機中的一個實體，是

33、cpu與i/o設備之間的接口，它接收從cpu發來的命令，并去控制一個或多個i/o設備工作。n 設備控制器的組成u 設備控制器與處理機的接口u 設備控制器與設備的接口u i/o邏輯5緩沖管理l 引入緩沖的目的是什么？n 緩和cpu與i/o設備間速度不匹配的矛盾。n 減少對cpu的中斷頻率，放寬對cpu中斷響應時間的限制。n 提高cpu和i/o設備之間的并行性。l 緩沖有哪幾種？它們各自的特點是什么？n 單緩沖n 雙緩沖n 循環緩沖n 緩沖池l 緩沖區的工作方式n 收容輸入：在輸入進程需要輸入數據時，從空緩沖隊列的隊首摘下一個空緩沖區，把它作為收容輸入工作緩沖區，把數據輸入其中，裝滿后將該緩沖區掛

34、在輸入隊列上。n 提取輸入：當計算進程需要輸入數據時，從輸入隊列的隊首取得一個緩沖區，作為提取輸入工作緩沖區，計算進程從中取得數據，計算進程用完數據后，再將該緩沖區掛到空緩沖隊列上。n 收容輸出：當計算進程需要輸出時，從空緩沖隊列的隊首取得一個空緩沖區，作為收容輸出工作緩沖區，當其中裝滿輸出數據后，又將該緩沖區掛在輸出隊列末尾。n 提取輸出：由輸出進程從輸出隊列的隊首取得一個裝滿輸出數據的緩沖區，作為提取輸出工作緩沖區，在數據提取完后，再將該緩沖區掛在空緩沖隊列末尾。6設備分配：l 掌握與設備分配與去配相關的數據結構：n 系統設備表（sdt）。n 設備控制器。n 控制器控制表(dct)。n 通

35、道控制表(chct)。l 注意它們的內存聯系。7設備獨立性l 了解設備獨立性的含義：應用程序獨立于具體使用的物理設備。在應用程序中使用邏輯設備名稱來請求使用某類設備，系統在實際執行時使用物理設備名稱。故系統須具有將邏輯設備名稱轉換為某物理設備名稱的功能。l 設備分配的算法。n 先來先服務n 優先級高者優先l 為什么要引入設備獨立性？如何實現設備獨立性？8設備驅動程序l 什么是設備驅動程序？n 是i/o進程與設備控制器之間的通信程序，其主要任務是接收上層軟件發來的抽象要求，并將其轉換為具體要求后，發送給設備控制器，啟動設備去執行。此外，它也將由設備控制器發來的信號傳送給上層軟件。l 設備驅動程序

36、有什么功能？n 接收由i/o進程發來的命令和參數，并將命令中的抽象要求轉換為具體要求。例如，將磁盤塊號轉換為磁盤的盤面、磁道號及扇區號。n 檢查用戶i/o請求的合法性，了解i/o設備的狀態，傳遞有關參數，設置設備的工作方式。n 發出i/o命令，如果設備空閑，便立即啟動i/o設備去完成指定的i/o操作；如果設備處于忙碌狀態，則將請求者的請求塊掛在設備隊列上等待。n 及時響應由控制器或通道發來的中斷請求，并根據其中斷類型調用相應的中斷處理程序進行處理。n 對于設置有通道的計算機系統，驅動程序還應能夠根據用戶的i/o請求，自動地構成通道程序。l 設備驅動程序的處理過程如何？n 將抽象要求轉換為具體要

37、求n 檢查i/o請求的合法性n 讀出和檢查設備的狀態n 傳送必要的參數n 工作方式的設置：主要是針對有多個工作方式的設備。n 啟動i/o設置l 設備驅動程序與應用程序有什么區別？（僅了解）9了解spooling技術。l 什么是spooling：聯機情況下實現的同時外圍操作。l spooling系統的組成n 輸入井和輸出井n 輸入緩沖區和輸出緩沖區n 輸入進程spi和輸出進程spol spooling系統的特點n 提高了i/o的速度。n 將獨占設備改造為共享設備。n 實現了虛擬設備功能。10重點掌握磁盤調度的算法。l 磁盤訪問的時間n 尋道時間tsn 旋轉延遲時間tn 傳輸時間ttl 磁盤調度算

38、法（重點）n 先來先服務(fcfs)算法：掌握尋道次數的計算以及平均尋道長度的計算，描述磁道的訪問過程。n 最短尋道時間優先(sstf)算法：掌握尋道次數的計算以及平均尋道長度的計算，描述磁道的訪問過程。n 掃描（scan）算法：掌握尋道次數的計算以及平均尋道長度的計算，描述磁道的訪問過程。n 循環掃描（cscan）算法：僅了解n n-step-scan算法：僅了解n fscan算法：僅了解n 目前常用的磁盤調度算法有哪幾種？每種算法優先考慮的問題是什么？重點掌握：1i/o控制方式：中斷技術、dma、通道技術。2設備分配相關的數據結構、分配算法以及分配過程。3設備驅動程序的處理。4磁盤調度算法

39、。第六章文件管理內容提要：本章主要介紹操作系統如何通過文件系統來管理程序、數據等信息資源，具體包括文件和文件系統的基本概念、文件的邏輯結構和物理組織、文件存儲空間的管理、目錄的管理、文件的共享和保護以及數據一致性控制等內容。1基本概念l 數據項l 記錄l 文件l 文件系統2了解文件的分類、文件系統模型。l 文件的分類n 文件結構類型：有結構文件、無結構文件。n 按用途分類：系統文件、用戶文件、庫文件。n 按文件中數據的形式分類：源文件、目標文件、可執行文件。n 按存取控制屬性分類：只執行文件、只讀文件、可讀寫文件。l 文件系統模型n 最底層是對象及其屬性；n 中間層是對對象進行操縱和管理的軟件集合；n 最高層是文件系統提供給用戶的接口。3注意區分文件的邏輯結構與文件的物理結構。掌握文件的組織方式以及文件邏輯結構的類型。按文件的物理結構可將文件分為哪幾類？4了解順序文件與索引文件各自的特點。5掌握外存分配的幾種方式及其各自的特點。l 連續分配l 鏈接分配l 索引分配6文件目錄的組織與文件目錄的檢索是重點，學習時要將這部分知識與windows等操作系統的目錄結構聯系起來，做到理論聯系實際，以加深理解。l 目錄管理的要求1. 實現“按名存取”。2. 提高對目錄的檢索速度。3. 文件共享。4. 允許文件重名。l