1、第1章操作系統引論1.1知識點總結1、什么是操作系統？操作系統：是控制和管理計算機系統內各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程 序運行的系統軟件（或程序集合），是用戶與計算機之間的接口。1）OS是什么：是系統軟件（一整套程序組成，如 UNIX由上千個模塊組成）2）管什么：控制和管理系統資源（記錄和調度）碩徉費源:噸內存、外誥資源軟件資源；系統歎件、應用訛件（軟件；計豊機執M程序）2、操作系統的主要功能？操作系統的功能：存儲器管理、處理機管理、設備管理、文件管理和用戶接口管理。1）存儲器管理：內存分配，地址映射，內存保護和內存擴充2）處理機管理：作業和進程調度，進程控制和進程通信3）設備管理：緩沖

2、區管理，設備分配，設備驅動和設備無關性4）文件管理：文件存儲空間的管理，文件操作的一般管理，目錄管理，文件的 讀寫管理和存取控制5）用戶接口：命令界面/圖形界面和系統調用接口3、操作系統的地位操作系統是裸機之上的第一層軟件，是建立其他所有軟件的基礎。它是整個系統 的控制管理中心，既管硬件，又管軟件，它為其它軟件提供運行環境。4、操作系統的基本特征？操作系統基本特征：并發，共享和異步性。1）并發：并發性是指兩個或多個活動在同一給定的時間間隔中進行。2）共享：共享是指計算機系統中的資源被多個任務所共用。3) 異步性：每個程序什么時候執行，向前推進速度快慢，是由執行的現場所決 定。但同一程序在相同的

3、初始數據下，無論何時運行都應獲得同樣的結果。5、操作系統的主要類型？多道批處理系統、分時系統、實時系統、個人機系統、網絡系統和分布式系統1) 多道批處理系統(1) 批處理系統的特點：多道、成批(2) 批處理系統的優點：資源利用率高、系統吞吐量大(3) 批處理系統的缺點：等待時間長、沒有交互能力2) 分時系統(1) 分時：指若干并發程序對CPU時間的共享。它是通過系統軟件實現的。共 享的時間單位稱為時間片。(2) 分時系統的特征：同時性：若干用戶可同時上機使用計算機系統 交互性：用戶能方便地與系統進行人-機對話 獨立性：系統中各用戶可以彼此獨立地操作，互不干擾或破壞 及時性：用戶能在很短時間內得

4、到系統的響應(3) 優點主要是：響應快，界面友好多用戶，便于普及 便于資源共享3) 實時系統(1) 實時系統：響應時間很快，可以在毫秒甚至微秒級立即處理(2) 典型應用形式：過程控制系統、信息查詢系統、事務處理系統(3) 與分時系統的主要區別：分時系統實時系統交互能力強(通用系統)弱(專用系統)響應時間秒級及時，毫秒/微妙級可靠性一般要求要求更咼4) 個人機系統(1) 單用戶操作系統單用戶操作系統特征：個人使用：整個系統由一個人操縱，使用方便。界面友好：人機交互的方式，圖形界面。 管理方便：根據用戶自己的使用要求，方便的對系統進行管理。 適于普及：滿足一般的工作需求，價格低廉。（2）多用戶操作

5、系統多：代表是 UNIX ，具有更強大的功能和更多優點。 網絡操作系統計算機網絡 = 計算機技術 +通信技術計算機網絡的特征：分布性、自治性、互連性、可見性網絡操作系統功能本機+網絡操作系統：本地OS之上覆蓋了網絡OS,可以是同構的也可以是 異構的。功能：實現網絡通信、資源共享和保護、提供網絡服務和網絡接口等 分布式操作系統定義：運行在不具有共享內存的多臺計算機上, 但用戶眼里卻像是一臺計算機。（分布式系統無本地操作系統運行在各個機器上）分布式系統特征：分布式處理、模塊化結構、利用信息通信、實施整體控制 分布式操作系統特點：透明性、靈活性、可靠性、高性能、可擴充性1.2 習題練習1、選擇題1）

6、操作系統是一種（ ）。A. 系統軟件 B.系統硬件C.應用軟件D.支援軟件2）多道程序設計是指（ ）。A .在實時系統中并發運行多個程序B. 在分布系統中同一時刻運行多個程序C. 在一臺處理機同一時刻運行多個程序D. 在一臺處理機上并發運行多個程序3）操作系統的設計目標之一是正確性,下列（）因素不會影響該目標 ?A.并發性B.共享性C.高效性 D.隨機性4）在下列操作系統的各個功能組成部分中,哪一個不需要有硬件的支持？5）下列操作系統中，（）是網絡操作系統A.Win dows 3.XB.DOS 6.22 C.CP/M 2.2D.li nux6）若把操作系統看作是計算機系統資源的管理者，下列（）

7、不屬于操作系 統所管理的資源?A.CPU B.內存 C.程序 D.中斷7）操作系統負責管理計算機系統的（）。A.程序B.文件C.資源D.進程8）沒有下列設備（），計算機無法工作。A.硬盤B.軟盤C.內存D.打印機9）操作系統采用最多的數據結構是（）。A.隊列B.表格C.樹D.堆棧2、判斷題1）OS的最終目標是管理好軟件和硬件資源。（）2）系統軟件指的就是操作系統。（）3）操作系統是存在ROM上的軟件。（）4）從用戶的角度，操作系統可以看成計算機硬件的擴充。（）5）虛擬機是指硬件外層的軟件。（）6）用戶使用計算機，不必知道內部數據是如何存放的。（）7）操作系統的兩大使命，服務用戶和管理資源是統一

8、的。（）8）多道程序設計既在內存中的多個程序并行運行。（）9）多用戶系統一定采用多道技術。（）10）只有多重處理系統可以為多用戶服務。（）11）多用戶必須使用多終端。（）12）分時系統中時間片越長越好。（）13）用戶可以完全按照自己的意愿生成操作系統。（）14）操作系統的冷，熱啟動差別只在于是否有加電自檢的過程。（）3、填空題1）從人機交互方式來看，操作系統是用戶與機器的 。2）從管理角度看，操作系統是管理資源的 。3）計算機操作系統是 ，管理和控制的系統軟件4、簡答題1) 何謂脫機I/O,聯機I/O ?2) 分時系統為什么能實現人機交互的操作?為什么主機間斷的服務 ,用戶卻覺得在連續地工作

9、?3) 批處理系統及分時系統中各用戶均能共享系統資源,在共享系統資源的方法上有什么不同 ?4) 為什么 UNIX 系統是小型機的主導操作系統 ?從系統功能的角度說明之5) 操作系統的五大類型的特點6) 簡述操作系統的功能7) 多道程序設計的基本思想8) 操作系統一般為用戶提供了哪三種界面 ?各有什么特點 ?9) 解釋下列術語：并發，吞吐量，分時，實時1.3 習題解答1 、選擇題4、簡答題1) 脫機 I/O 是指輸入輸出工作不受主機直接控制，而由衛星機專門負責完成 I/O， 主機專門完成快速計算任務，從而二者可以并行操作。聯機 I/O 是指作業的輸入、調入內存以及結果輸出都在 CPU 直接控制下

10、進行。2) 分時系統提供兩種接口 :命令接口和系統調用 ,主機在中斷結構和時鐘系統的 支持下,把 CPU 時間 分成時間片 ,每個程序只運行一個時間片 ,就產生一個時鐘中斷 控制轉向操作系統 ,操作系統選 擇另一個用戶程序。 它提供命令接口 ,交互性好 ,用戶 在終端上操作 ,即可得到系統的即時響應在交互環境下 ,一個用戶使用終端 ,大部分時間用于操作鍵盤輸入字符,或閱讀思考系統送回顯示 的信息 .這個階段終端可獨立完成 ,無需主機直接的服務 .用戶感覺主 機在不間斷地為自己服務 , 因此這種系統也稱為聯機系統 .各用戶在自己享用的時間 片內,取得主機的服務3) 批處理系統采用并發處理方式，作

11、業搭配，利用外設申請中斷的功能，通過 系統調度程序進行 操作。分時系統各用戶按時間片分享CPU，使系統具備共享能力4.核心層提供基本功能，具有較強的進程管理、存儲管理和文件管理的功能，實 用層有命令的解釋和語言系統等實用軟件， 也有大量的應用軟件， 系統便于掌握， 也 便于擴展，代碼采用 C 語言 移植性強。很強的文件處理能力，以文件方法實現 I/O 功能，管理十分方便。良好的開發環 境5. 操作系統有以下幾種類型：多道批處理系統、分時系統、實時系統、網絡操 作系統 和分布式操作系統。多道批處理系統的特點：多道、成批分時系統的特點： 同時性、交互性、獨立性、及時性實時系統的特點：交互能力較弱，

12、系統專用，響應時間更嚴格、及時、可靠性要 求更高網絡操作系統的特點：分布性、自治性、互連性、可見性 分布式操作系統的特點：透明性、靈活性、可靠性、高性能、可擴充性6. 存儲器管理：包括內存分配、址映射、內存保護和內存擴充。 作業管理：包括作業的創建 ,撤消 ,用戶界面的設計 進程管理 : 進程控制和進程通信。 設備管理：包括緩沖管理、設備分配、和設備無關性。文件管理：包括文件存空間的管理、文件操作的一般管理、目錄管理、文件的讀 寫管理和存取控制。7. 教材 P108. 操作系統一般為用戶提供的三種界面是：命令界面、圖形界面和系統調用界面 命令界面 -在提示符之后用戶從鍵盤上輸入命令，系統提供相

13、應服務。圖形界面 -用戶利用鼠標、窗口、菜單、圖標等圖形用戶界面工具，可以直觀、 方便、有效地 使用系統服務和各種應用程序及實用工具。系統調用界面-用戶在自己的C程序中使用系統調用，從而獲取系統更基層的服 務。9. 教材 P610. 并發：是指兩個或多個活動在同一給定的時間間隔中進行。是宏觀上的概念。 吞吐量：在一段給定的時間內，計算機所能完成的總工作量。 分時：主要是指若干并發程序對 CPU 時間的共享。實時：表示 及時或既時 第2章進程管理1程序順序執行與并發執行比較順序執行并發執行程序順序執行間斷執行，多個程序各自在 走走停停”種進行程序具有封閉性程序失去封閉性獨享資源共享資源具有可在現

14、性失去可再現性有直接和簡接的相互制約2、多道程序設計概念及其優點1）多道程序設計：是在一臺計算機上同時運行兩個或更多個程序。2）多道程序設計的特點：多個程序共享系統資源、多個程序并發執行3）多道程序設計的優點：提高資源利用率、增加系統吞吐量3、什么是進程，進程與程序的區別和關系1）進程的引入由于多道程序的特點，程序具有了并行、制約和動態的特征，就使得原來程序的 概念已難以刻劃和反映系統中的情況了。2）進程：程序在并發環境下的執行過程。3）進程與程序的主要區別：（1）程序是永存的，進程是暫時的（2）程序是靜態的觀念，進程是動態的觀念（3）進程由三部分組成：程序+數據+進程控制塊（描述進程活動情況

15、的數據 結構）（4）進程和程序不是一一對應的一個程序可對應多個進程即多個進程可執行同一程序 一個進程可以執行一個或幾個程序4）進程特征：動態性、并發性、調度性、異步性、結構性4、進程的基本狀態及其轉換1）進程基本狀態運行態(Running)：進程正在占用 CPU;(2) 就緒態(Ready):進程具備運行條件，但尚未占用 CPU;(3) 阻塞態(Blocked):進程由于等待某一事件不能享用CPU。2) 進程狀態的轉換(1) 就緒態 -運行態(2) 運行態 -就緒態(3) 運行態 -阻塞態(4) 阻塞態 -就緒態5、進程是由哪些部分組成 , 進程控制塊的作用1) 進程的組成：由程序、數據集合和

16、 PCB 三部分組成。2) 進程控制塊的作用：進程控制塊是進程組成中最關鍵的部分。(1) 每個進程有唯一的 PCB。(2) 操作系統根據 PCB 對進程實施控制和管理。(3) 進程的動態、并發等特征是利用 PCB 表現出來的。(4) PCB 是進程存在的唯一標志。6、PCB 組織方式 線性隊列、鏈接表、索引表7、進程的同步與互斥1) 同步：是進程間共同完成一項任務時直接發生相互作用的關系。2) 互斥：排它性訪問即競爭同一個物理資源而相互制約。8、什么是臨界資源、臨界區？1) 臨界資源：一次僅允許一個進程使用的資源。2) 臨界區：在每個進程中訪問臨界資源的那段程序。3) 互斥進入臨界區的準則：(

17、1) 如果有若干進程要求進入空閑的臨界區，一次僅允許一個進程進入。(2) 任何時候，處于臨界區內的進程不可多于一個。如已有進程進入自己的 臨界區，則其它所有試圖進入臨界區的進程必須等待。(3) 進入臨界區的進程要在有限時間內退出，以便其它進程能及時進入自己 的臨界區。 如果進程不能進入自己的臨界區，貝U應讓出CPU，避免進程出現 忙等現象。9、信號量1) 信號量定義：信號量(信號燈)=v信號量的值，指向PCB的指針2) 信號量的物理意義：(1) 信號量的值大于 0：表示當前資源可用數量小于 0：其絕對值表示等待使用該資源的進程個數(2) 信號量初值為非負的整數變量，代表資源數。(3) 信號量值

18、可變，但僅能由P、V操作來改變。10、P/V 操作原語1) P操作原語P(S)(1) P操作一次，S值減1,即S= Sl(請求分配一資源)；(2) 如果SR,則該進程繼續執行；如果Sv 0表示無資源，則該進程的狀態置為阻塞態， 把相應的 PCB 連入該信號量隊列的末尾， 并放棄處理機， 進行等待(直 至另一個進程執行V (S)操作)。2) V 操作原語(荷蘭語的等待) V(S)(1) V操作一次，S值加1,即S= S+1 (釋放一單位量資源)；(2) 如果S0,表示有資源，則該進程繼續執行；如果S0則釋放信號量隊列上的第一個 PCB 所對應的進程(阻塞態改為就緒態)，執行 V 操作的進 程繼續

19、執行。11、進程間簡單同步與互斥的實現1) 用P, V原語實現互斥的一般模型設互斥信號量 mutex 初值為 12) 用 P、 V 原語操作實現簡單同步的例子S1 緩沖區是否空( 0表示不空， 1 表示空)，初值 S1=0；S2緩沖區是否滿(0表示不滿，1表示滿)，初值S2=0；3) 生產者消費者問題( OS 典型例子)： mutex 互斥信號量，初值為 1 ； full 滿緩沖區數，初值為 0； empty 空緩沖區數，初值為 N；第三章處理機調度與死鎖處理機調度級別1. 調度：選出待分派的作業或進程、低級調度2. 處理機調度：分配處理機3. 三級調度：高級調度（作業調度）、中級調度（內存對

20、換）（進程調度）作業狀態1作業狀態分為四種：提交、后備、執行和完成2. 作業狀態變遷圖：澳卞機澳卞機惟業惟業元應 作業作業打印提交作業調度和調度的功能執行狀態f完成狀態1作業調度的任務后備狀態執行狀態2作業調度的功能1）記錄系統中各個作業的情況2）按照某種調度算法從后備作業隊列中挑選作業3）為選中的作業分配內存和外設等資源4）為選中的作業建立相應的進程5）作業結束后進行善后處理工作進程調度和調度的功能1. 進程調度：后備狀態執行狀態2. 進程調度時機：任務完成后、等待資源時、運行到時了、發現重調標志3. 進程調度的功能：保存現場、挑選進程、恢復現場兩級調度模型 作業調度和進程調度的區別作業調度

21、（宏觀調度）為進程活動做準備，即有獲得處理 機的資格調度次數有的系統不設作業調度進程調度（微觀調度）使進程活動起來，即分配得到了處 理機調度頻率咼進程調度必不可少評價調度算法的指標調度性能評價準則：CPU利用率、吞吐量、周轉時間、就緒等待時間和響 應時間1. 吞吐量：單位時間內CPU完成作業的數量2. 周轉時間：1）周轉時間=完成時刻一提交時刻2）平均周轉時間=周轉時間/ n3）帶權周轉時間=周轉時間/實際運行時間4）平均帶權周轉時間=帶權周轉時間/ n簡單的調度算法1. 先來先服務（FCFS）調度算法的實現思想：按作業（進程）到來的先后次序進行調度，即先來 的先得到運行。 用于作業調度：從作

22、業對列（按時間先后為序）中選擇隊頭的 一個或幾個作業運行。用于進程調度：從就緒隊列中選擇一個最先進入該隊列 的進程投入運行。 例如設有三個作業，編號為1, 2, 3。各作業分別對應一個圖示出米用FCFS方式調度時進程。各作業依次到達，相差一個時間單位 這三個作業的執行順序程ir轉舊周司 權時AO12721L 間戶 肝IIBO5LJn743C-321- i673-*-JIH-U5JLI3333- 14AO12O?2片4BO5420204CO3111 673DO 5122一673 S-S?-*算出各作業的周轉時間和帶權周轉時間作業到達時間運行時間開始時間宀完成時間周轉時間帶權周轉時間1024024

23、2412132427268.673232730289.33平均周轉時間T=26平均帶權周轉時間 W=6.332. 時間片輪轉（RR）調度算法的實現思想：系統把所有就緒進程按先進先出的原則排成一個 隊列。新來的進程加到就緒隊列末尾。每當執行進程調度時，進程調度程序總是選出就緒隊列的隊首進程，讓它在 CPU上運行一個時間片的時間。當時間片到，產生時鐘中斷,調度程序便停止該進程的運行，并把它放入就緒隊列末尾，然后，把CPU 分給就緒隊列的隊首進程。時間片：是一個小的時間單位，通常10100ms數量級。例如 設四個進程A、B、C和D依次進入就緒隊列（同時到達），四個進 程分別需要運行12、5、3和6個

24、時間單位。 圖示RR法時間片q=1和q=4示進程運行情況算出各進程的周轉時間和帶權周轉時間進程名 到達時間到達 時間運行亦可完成 時問帶權周轉 時間A012026262 ” 17時間片 q=iB05117173.4C03211113.67D0祈320203 33平均周韓時間 3 平均帶權周轉吋間W=314A0120菱2 ” 17時間片 q=4B054203D4C03E11113 . &7D061122223.57平均周轉時間T=1975円卩均蒂權周轉時問=3.333. 優先級調度算法的實現思想：從就緒隊列中選出優先級最高的進程到 CPU上運行。1）兩種不同的處理方式：非搶占式優先級法、搶占式優

25、先級法2）兩種確定優先級的方式：靜態優先級、動態優先級例如假定在單CPU條件下有下列要執行的作業：作業運行時間優先級1103211323414552 用執行時間圖描述非強占優先級調度算法執行這些作業的情況算出各作業的周轉時間和帶權周轉時間作業到達時間運行時間開始時間宀完成時間周轉時間帶權周轉時間1010010101021128191818.03221113115.5435101188.054513181428平均周轉時間T=12. 2 平均帶權周轉時間 W=7 . 06Shell命令執行過程1. 讀命令：shell命令解釋程序將命令行讀到自己的工作區中。2. 判對錯：判斷命令是否正確，若有錯則

26、發出相應的錯誤信息3. 建子進程：終端進程調用系統調用 fork，創建一個子進程4. 等待完成：終端進程將等待自己創建的子進程完成工作，變成睡眠態如果用戶鍵入的命令行末尾有 “&”符號，表明是后臺命令，則立即轉( 8)， 發提示符。5. 子進程運行：子進程被創建后處于就緒態，進入就緒隊列排隊。當進程 調度程序選中它之后，就把 CPU 分給它使用。6. 子進程終止：子進程完成工作后，一方面釋放它所占用的資源；另一方 面喚醒父進程。子進程從系統中消失。7. 父進程運行：子進程喚醒父進程。8. 發提示符：終端進程發提示符，讓用戶鍵入新的命令。什么是死鎖 死鎖：多個進程循環等待它方占有的資源而無限期地

27、僵持下去的局面。產生死鎖的根本原因產生死鎖的根本原因 ：資源有限且操作不當。產生死鎖的必要條件產生死鎖的必要條件：互斥條件、不可強占條件、占有且申請條件、循環等 待條件。如果在計算機系統中同時具備上面四個必要條件時，那么會發生死鎖。 即四個條件中有一個不具備，系統就不會發生死鎖。解決死鎖的一般方法 解決死鎖的三種方法：死鎖的預防、避免、檢測與恢復。 死鎖預防的基本思想和可行的解決辦法1. 死鎖預防的基本思想：打破產生死鎖的四個必要條件的一個或幾個。2. 預防死鎖的策略：資源預先分配策略、資源有序分配策略。1) 資源預先分配策略：打破占有且申請條件，進程在運行前一次性地向 系統申請它所需要的全部

28、資源， 如果所序言的全部資源得不到滿足， 則不分配任 何資源，此進程暫不運行。2) 資源有序分配策略：打破循環等待條件，把資源事先分類編號，按序 分配，使進程在申請、占用資源時不會形成環路。什么是進程的安全序列，死鎖與安全序列的關系1. 安全序列的定義：所謂系統是安全的，是指系統中的所有進程能夠按照 某一種次序分配資源，并且依次地運行完畢，這種進程序列 P1 , P2,，Pn 就是安全序列。2. 安全序列P1 , P2,，Pn是這樣組成的：若對于每一個進程 Pi(1 i手n) 它需要的附加資源可以被系統中當前可用資源加上所有進程 Pj(ji)d 當前占有資 源之和所滿足，則P1，P2，Pn為一

29、個安全序列。3. 安全序列與死鎖的關系：雖然存在安全序列一定不會有死鎖發生，但是 系統進入不安全狀態 (四個死鎖的必要條件同時發生) 也未必會產生死鎖， 當然， 產生死鎖后，系統一定處于不安全狀態。死鎖的避免與銀行家算法1. 避免死鎖的方法：銀行家算法。2 .銀行家算法的基本思想：分配資源之前，判斷系統是否是安全的；若是， 才分配。死鎖檢測1. 死鎖的檢測算法：是當進程進行資源請求時檢查并發進程組是否構成資 源的請求和占用環路。如果不存在這一環路，則系統中一定沒有死鎖。2. 總之：如果資源分配圖中不存在環路，則系統不存在死鎖；反之如果資 源分配圖中存在環路，則系統可能存在死鎖，也可能不存在死鎖

30、。死鎖的恢復1. 死鎖的恢復思想：一旦在死鎖檢測時發現死鎖，就要消除死鎖，使系統 從死鎖中恢復過來。2. 死鎖的恢復方法：1) 系統重新啟動2) 撤消進程、剝奪資源第四章存儲器管理存儲器的層次存祐器有駅時間減少 冉楠盟存取速厘増加 毎橙存赭黑咸奉増m 存赭黠容晝減少程序和甄捋可鍍CPU亙接存取程序和麴洗歴須先 棉剽向存才誥檢 cw存取用戶程序的主要處理階段1) .編輯階段：創建源文件2) .編譯階段：生成目標文件3) .連接階段：生成可執行文件4) .裝入階段：重定位，裝入內存5) .運行階段：得到結果存儲器管理的功能存儲器管理的功能：內存分配、地址映射、內存保護、內存擴充。存儲器有關概念1)

31、 .邏輯地址：用戶程序經編譯之后的每個目標模塊都以0為基地址順序編址。2) .物理地址：內存中各物理單元的地址是從統一的基地址順序編址。3) .重定位：把邏輯地址轉變為內存的物理地址的過程。4) .靜態重定位：是在目標程序裝入內存時，由裝入程序對目標程序中的指 令和數據的地址進行修改，即把程序的邏輯地址都改成實際的內存地址。 重定位 在程序裝入時一次完成。5) .動態重定位：在程序執行期間，每次訪問內存之間進行重定位，這種變 換是靠硬件地址變換機構實現的。| 500 |動態重定位示意圖6) .碎片：內存中容量太小、無法被利用的小分區存儲管理基本技術三種基本的存儲管理技術：分區法、可重定位分區法

32、和對換技術1. 分區法：把內存劃分成若干分區，每個分區里容納一個作業。1) 固定分區：分區的個數、分區的大小固定不變； 每個分區只能放一道作 業。優點：管理方式簡單。缺點：內存空間利用率低。2) 動態分區法：分區大小和個數依作業情況而定；作業進入內存時才建分 區。優點：按需分配內存缺點：產生大量碎片。2. 可重定位分區分配：通過緊縮可解決碎片問題；作業在內存中可以移動。 優點：解決了碎片的問題，提高了主存利用率； 缺點：增加了開銷。，但須消耗大量的 CPU 時間。3. 對換技術：作業(或進程)在內存和磁盤之間交換，換出暫時不能運行 的作業(或進程)；換入具備運行條件的作業(或進程)。虛擬存儲器

33、1. 虛擬存儲器：是由操作系統提供的一個假想的特大存儲器2. 虛擬存儲器的基本特征：1) 虛擬擴充：不是物理上，而是邏輯上擴充了內存容量2) 部分裝入：每個作業不是全部一次性地裝入內存，而是只裝入一部分3) 離散分配：不必占用連續的空間，而是 “見縫插針 ”。4) 多次對換：所需的全部程序和數據要分成多次調入內存3. 虛擬存儲器受到的限制：1) 指令中表示地址的字長2) 外存的容量分頁存儲管理技術1. 分頁的概念1) 邏輯空間等分為頁；2) 物理空間等分為塊，與頁面大小相同；3) 邏輯地址表示：(如，頁面大小為 1K)4）內存分配原則：以塊為單位，邏輯上相鄰的頁可以分配在不相鄰的內存塊中5）頁

34、表：實現從頁號到物理塊號的地址映射件業3地處空聞05 ，16作業1頁表 頁號塊號作業2頁表頁號映號06作業左貫轟4k7k49kQk10k-l6）地址映射：由硬件完成。2請求分頁的基本思想1）地址空間分頁，內存分塊，頁與塊大小相同;2）作業部分裝入內存。3）作業所占的各塊不連續。4）硬件通過頁表生成訪內地址。5）若缺頁，進行缺頁中斷處理，換入內存。6）利用快表可加速地址轉換。分段存儲管理技術1. 分段的概念1）邏輯空間分段：段是信息的邏輯單位，每段對應一個相應的程序模塊, 有完整的邏輯意義。2）程序的地址結構：邏輯地址表示：（二維的地址空間）31161503）內存分配：內存以段為單位進行分配，每

35、個段單獨占用一塊連續的內存 分區。4）段表：實現每個邏輯段到物理內存中分區位置的映射5）地址轉換：見圖 P126 4-232.分頁與分段的區別分頁信息的物理單位大小一樣，由系統固定地址空間是一維的分段信息的邏輯單位大小不等，由用戶確定地址空間是二維的虛存中的置換算法1. 先進先出法（FIFO）:將最先進入內存的頁換出內存。例如 內存塊數量為3時，采用FIFO頁面置換算法，下面頁面走向情況 下，缺頁次數是多少？701 2030423032 1 2 0 1 7017 77 222 4 44 00 077700 033 3 22 21 11001 110 0 03 33 2221缺頁次數=14次2.

36、 最佳置換法（OPT）:將將來不再被使用或是最遠的將來才被訪問的頁 例如 內存塊數量為3時，采用OPT頁面置換算法，下面頁面走向情況下,缺頁次數是多少?1 20304230321 2017 7 7 22 2 20 0 00 4 0113 3 3缺頁次數=9次3. 最近最少使用置換法（LRU）:將最近一段時間里最久沒有使用過的頁面換出內存。例如 內存塊數量為3時，采用LRU頁面置換算法，下面頁面走向情況下,缺頁次數是多少？缺頁次數=12次4. 最近未使用置換法（NUR）:是LRU近似方法，比較容易實現，開銷也 比較小。實現方法：在存儲分塊表的每一表項中增加一個引用位， 操作系統定期地 將它們置為

37、0。當某一頁被訪問時，由硬件將該位置 1。需要淘汰一頁時，把該位為0的頁淘汰出去，因為最近一段時間里它未被訪問 過。第五章設備管理設備分類及設備標識1. 設備分類1）存儲設備（外存、輔助存儲器）：用于存儲信息的設備2）輸入/輸出設備：用于輸入/輸出信息的設備2. 設備標識.3）設備絕對號：系統為設備指定的唯一代號4）設備相對號：用戶自己規定的設備序號引入緩沖的目的和緩沖區的設置方式1. 引入緩沖區的目的1) 緩和 CPU 與外設間速度不匹配的矛盾2) 提高 CPU 與外設之間的并行性3) 減少對 CPU 的中斷次數2. 緩沖區的設置方式1) 單緩沖：當數據到達率與離去率相差很大時，可采用單緩沖

38、方式。2) 雙緩沖：當信息輸入和輸出率相同(或相差不大)時，可利用雙緩沖區， 實現兩者的并行。3) 多緩沖：對于陣發性的輸入、輸出，為了解決速度不匹配問題，可以設 立多個緩沖區。設備管理的目標 設備管理的目標：使用方便、與設備無關、效率高、管理統一。設備管理功能1. 監視設備狀態：記住所有設備、控制器和通道的狀態，以便有效的調度 和使用它們。2. 進行設備分配：按照設備的類型和系統中采用的分配算法，實施設備分 配。這一功能由設備分配程序完成。3. 完成 I/O 操作：通常完成這一部分功能的程序叫做設備驅動程序。 系統按 照用戶的要求調用具體的設備驅動程序，啟動相應的設備，進行 I/O 操作；并

39、且 處理來自設備的中斷。操作系統中每類設備都有自己的設備驅動程序。4. 緩沖管理與地址轉換： 由于外設與主機間的速度差異， 大多數 I/O 操作都 涉及到緩沖區。 因此系統應對緩沖區進行管理。 此外，用戶程序應與實際使用的 物理設備無關，這就需要將用戶在程序中使用的邏輯設備轉換成物理設備的地 址。常用設備分配技術1. 根據設備的使用性質，可將設備分成：獨占設備、共享設備和虛擬設備1) 獨占設備：不能共享的設備，即：在一段時間內，該設備只允許一個進 程獨占。如打印機。2) 共享設備：可由若干個進程同時共享的設備。如磁盤機。3) 虛擬設備： 是利用某種技術把獨占設備改造成可由多個進程共享的設備。2

40、. 針對三種設備采用三種分配技術：獨占分配、共享分配和虛擬分配。1) 獨占分配技術：是把獨占設備固定地分配給一個進程，直至該進程完成 I/O 操作并釋放它為止。2) 共享分配技術：通常適用于高速、大容量的直接存取存儲設備。由多個 進程共享一臺設備，每個進程只用其中的一部分。3) 虛擬分配技術：利用共享設備去模擬獨占設備，從而使獨占設備成為可 共享的、快速 I/O 的設備。實現虛擬分配的最有名的技術是 SPOOLing 技術，也 稱作假脫機操作。處理 I/O 請求的步驟1. 用戶進程發出I /O求；2. 系統接受這個I /請求；3. 轉去執行操作系統的核心程序；4. 設備驅動程序具體完成I /操作；5. I完成后，系統進行I /中斷處理；然后用戶進程重新開始執行UNIX 系統中打印機的主要安裝步驟 打印機的主要安裝步驟：配置端口(串口或并口)，連接打印機與主機，將 打印機添加到系統中，進行必要的打印機配置等。第六章 文件系統文件、文件系統的概念1 文件：是被命名的數據的集合體。2文件系統：就是操作系統中負責操縱和管理文件的一整套設施，它實現 文件的共享和保護，方便用戶 “按名存取UNIX 系統中文件類型1. 普通文件：由程序、數據或正文的字符串構成。包括一般用戶建立的源 程序文件、數據文件、目標代碼文件、各種系