計算機操作系統（第四版）

編著：湯小丹，梁紅兵，哲鳳屏，湯子瀛

1、考試題型

-.選擇題（15題，每題2分）

二.判斷題（10題，每題2分）

三.簡答題（2題，每題10分）

四.計算題（2題，每題10分）

五.應用題（2題，每題10分）

2、考試內容分布

第一章操作系統概論

1.1.1操作系統目標*

1.1.2操作系統的作用*

1.1.3推動操作系統發展的主要動力

1.2.1未配置操作系統的計算機系統

1.2.2單道批處理系統*

1.2.3多道批處理系統多道批處理系統的優缺點*

1.2.4分時系統特征

1.2.5實時系統概念

1.3操作系統基本特征并行，并發，共享，虛擬

1.4.1處理機管理功能

1.4.2存儲管理系統

1.4.3設備管理功能

1.4.4文件管理功能

1.4.5操作系統與用戶之間的接口

習題：1.2.11

第二章進程的描述和控制

2.1.1前趨圖

2.1.2程序順序執行

2.2進程的描述*進程的基本狀態及轉化*

2.3進程控制進程的創建*

2.4進程同步臨界資源同步機制應遵循的規則*

2.4.3信號量機制*

2.4.4信號量的應用

2.5經典進程同步問題

2.6進程通信

2.7線程的基本概念

2.8.3線程的創建和終止*

習題：6.22

第三章處理機調度與死鎖

3.1.1處理機調度的層次*

3.1.2處理機調度算法的目標

3.2作業和作業調度3.2.3先來先服務和短作業優先調度算法

3.2.4優先級調度算法和高響應比優先調度算法

3.3進程調度

3.3.2輪轉調度算法*

33.4優先級調度算法

3.5死鎖概述

3.5.3死鎖的定義、必要條件和處理方法

3.6預防死鎖

3.7避免死鎖

3.8死鎖的檢測與解除

習題:12,13.27.31

第四章存儲器管理

4.1.1多層結構的存儲器系統*

4.1.3高速緩存和磁盤緩存*

4.2.1程序的裝入*

4.3連續分配存儲管理方式*分區分配操作*

4.3.4基于順序搜索的動態分區分配算

4.3.6動態可重定位位分區分配

4.4對換

4.5分頁存儲管理方式

4.6分段存儲管理方式

習題：9.24

第五章虛擬存儲器

5.1虛擬存儲器概述

5.2請求分頁存儲管理方式

5.3頁面置換算法最佳置換算法*和先進先出置換算法*

5.3.2最近最久未使用和最少使用置換算法*

5.4抖動產生“抖動”的原因*

5.5請求分段存儲管理方式請求段表機制*缺頁中斷機構*

習題：8

第六章輸入輸出系統

6.21/0設備和設備控制器

6.3中斷機構和中斷處理程序

6.7緩沖區管理

6.8.2早起的磁盤調度算法

6.8.3基于掃描的磁盤調度算法SCAN

第七章文件管理

7.1.1數據項、記錄和文件

7.1.2文件名和類型

7.2文件的邏輯結構

7.3文件目錄FCB文件控制快*

第九章操作系統接口

9.4系統調用的概念和類型

3、題目預測

計算不同算法的作業調度算法時間

信號量機制

頁面置換算法LRU等

銀行家算法判斷

資源分配圖，即死鎖的檢測

注：主要章節在第三章

適用于計算機專業

書籍為《計算機操作系統》第四版

個人整理。

4、以前出現的題目：以下題目是由網上提供，請參照“考試內容分布“選擇性閱讀

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）0S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）

［硬件資源：CPU、內存、外設

資源＜

‘軟件資源：系統軟件、應用軟件（軟件：計篁機執行的程序）

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高

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）多用戶操作系統多：代表是UNIX,具有更強大的功能和更多優點。

①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

②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）操作系統是一種（A）。

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（D）。

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（D）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？

A.進程調度B.時鐘管理C.地址映射D.中斷系統

5）下列操作系統中，（A）是網絡操作系統

A.Windows3.XB.DOS6.22C.CP/M2.2D.linux

6）若把操作系統看作是計算機系統資源的管理者，下列（D）不屬于操作系統所

管理的資源？

A.CPUB.內存C.程序D.中斷

7）操作系統負責管理計算機系統的（A）。

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）0S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）何渭脫機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？

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，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P10

8.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P6

10.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

⑴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PCBo

(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：

(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。

(4)如果進程不能進入自己的臨界區，則應讓出CPU,避免進程出現“忙等”現象。

9、信號?

1)信號量定義：信號量(信號燈)=<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=S-1(請求分配一資源)；

(2)如果S>0,則該進程繼續執行；如果Sv0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$=$+1(釋放一單位量資源)；

(2)如果S>0,表示有資源，則該進程繼續執行；如果S<0,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1

2)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

作業調度和調度的功能

1.作業調度的任務

后備狀態-執行狀態執行狀態f完成狀態

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

進程名到達運行開始完成周轉帶權周轉

調到達時間時間時間時間時間時伯時間度模型作

A012026262.17

業B05117173.4調度和進

時間片

"XT"03211113.67

q=l

程D06320203.33調度的區

平均周轉時間T=U5.5平均帶權周轉時間W=3.14

別012026262.17

05420204

時間片

03811113.67

q=4

061122223.67

平均周轉時間T=19?754F均帶權周轉時間W=3?38

為進程活動做準備，即有的系統不設

作業調度（宏觀調度）調度次數

有獲得處理機的資格作業調度

使進程活動起來，即分進程調度必不

進程調度（微觀調度）調度頻率高

配得到了處理機可少

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-提交時刻

2）平均周轉時間=周轉時間/n

3）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進程。各作業依次到達，相

差一個時間單位。①圖示出采用FCFS方式調度時這三個作業的執行順序

②算出各作業的周轉時間和帶權周轉時間

作到運開完周帶權

業達時間行時間始時間成時間轉時間周轉時間

1024024241

2132427268.67

3232730289.33

平均周轉時間T=26平均帶權周轉時間W=6.33

進程名到達運行開始完成周轉帶權周轉

到達時間時間時間時間時間時值時間

2.時A012026262.17間

B05117173.4

片輪轉時間片

C03211113.67

q=l

D06320203.33

(RR)平均周轉時間T=K工5平均帶權周轉時間W=3.14

012026262.17

05420204

時間片

03811113.67

調國q=4算

0~TT~22223.67

法的實現平均周轉時間T=19.753F均帝權周轉時間W=3.38思

想：房D三，所有就緒進程按先進先出的原則排成一個院列。新來的進程加到就緒隊列

1■11

■111

111■

末尾。c1■1I

1行進程調單時，進程力度程序總是選出就緒跟列的隊首港建，讓它在CPU

率Bj

■1II

上運彳At當時向片到，產生時鐘印斷

A法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

給就夕D珂的隊首磬。口口門門口

t:曷一2、的時判*修，通常f&lj）Oms濃4級/：：：

0C

殳陽吊進短入、后d和ID依工4入就緒就列入國城到拉jj四個進程分別

需要無A5、3禾p-6"!個時間^4^4■:\—!:：—!!!i-----------------

天」R；法法向匕頡自-4蕓用起以行情如:—?-!~~!~!~!---------->

①因

0510152025

②算出各進程的周轉時間和帶權周轉時間

3.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

1103

21__________1

323

414

552

①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

作業2

作業L9

D12341011131819\

②算出各作業的周轉時間和帶權周轉時間

作到運開完周帶權

業達時間行時間始時間成時間轉時間周轉時間

10100101010

21128191818.0

3221113115.5

435101188.0

54513181428

平均周轉時間T=12.2平均帶權周轉時間W=7.06

Shell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<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(jvi)d當前占有資源之和

所滿足，貝U｛P1,P2，…，Pn｝為一個安全序列。

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。

死鎖的快今

存儲器存取時間減少使系統從死鎖

程序和數據用

中恢

以被CPU直搔

存儲器存取速度增加

存取

每位存儲器成本增加

程序和數據必須先

存儲器容量減少移到內存，才能被

CPU存取

三級存赭器結構

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：番左牯生1內在

o

5).運行階段：

存儲器管理的二。。

MOVrL[500]5000

存儲器管理的:

存儲器有05000

1).邏輯地室編址。

100?|500|5000

2).物理地MOVrl,[500]

重定位5100

3).MOVrl,[500]

500

4).靜態重12345的指令和

數據的地址進550在程序裝

70012345

入時一次完成

程序A的地址空間

5700

5).動態重種變換是

靠硬件地址變程序A的內存空間

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、可重定位分區法和對換技術

3110901.分區法：把內存劃分成若

頁號P頁內地址干分區，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。

03.對換技

05OS

1k

16術：作業（或

_____

作業頁表作業2（0頁）

13k進程）在內存

頁號塊號

4k和磁盤之間交

-繇作業2（1頁）

作業1co頁）換，換出暫時

6k

作業1頁）

7k不能運行的作

作業2頁表作業2（2頁）

8k業（或進程）；

頁號塊號7M~（0^）

9k

08換入具備運行

作業3地址空間

10k-l

作業2頁表主存條件的作業

（或進程）。

虛擬存儲器

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）頁表：實現從頁號到物理塊號的地址映射

6）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）

311

0

165

3）內存分配：內存以段為單位進行分配每個段單

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P1264-23

2.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？

70120304230321201701

772222444000777

0003322211100

1110003332221

.?.缺頁次數=15次

2.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？

.?.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Oo當某一頁被訪問時，由硬件將該位置10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