【正文】 外設(shè)輸出全部數(shù)據(jù)和信息，稱為緩輸出162。 實(shí)現(xiàn)了對(duì)作業(yè)輸入、組織調(diào)度和輸出的統(tǒng)一管理162。 使外設(shè)在CPU直接控制下，與CPU并行工作162。 作業(yè)調(diào)度的主要功能216。 審查系統(tǒng)是否能滿足用戶作業(yè)的資源要求216。 按照一定的算法選取作業(yè)? 設(shè)計(jì)調(diào)度算法應(yīng)考慮的原則? 選擇調(diào)度算法考慮的因素? 單道批處理系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度算法調(diào)度算法評(píng)價(jià)調(diào)度實(shí)質(zhì)上是一個(gè)策略問(wèn)題設(shè)定的目標(biāo)往往是相互沖突的 目標(biāo)：162。 單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)行盡可能多的作業(yè)162。 使處理機(jī)盡可能保持161。176。忙碌161。177。162。 使各種I/O設(shè)備得以充分利用162。 對(duì)所有的作業(yè)都是公平合理的設(shè)計(jì)調(diào)度算法時(shí)應(yīng)考慮的因素：162。 調(diào)度算法應(yīng)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)保持一致162。 注意系統(tǒng)資源均衡使用162。 保證提交的作業(yè)在截止時(shí)間內(nèi)完成162。 設(shè)法縮短作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間大多數(shù)操作系統(tǒng)都采用比較簡(jiǎn)單的調(diào)度算法作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=作業(yè)流中作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間之和/作業(yè)流中作業(yè)的個(gè)數(shù)作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間=作業(yè)的結(jié)束時(shí)間作業(yè)的提交時(shí)間 T＝（ ） 作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 調(diào)度算法162。 先來(lái)先服務(wù)算法（FCFS：First Come First Serve）162。 最短作業(yè)優(yōu)先算法（SJF：Shortest Job First）162。 最高響應(yīng)比優(yōu)先算法（HRN：Highest Response Ratio Next）162。 響應(yīng)比R = 作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間 / 作業(yè)運(yùn)行時(shí)間 =（作業(yè)運(yùn)行時(shí)間+作業(yè)等待時(shí)間）/ 作業(yè)運(yùn)行時(shí)間 = 1 +（作業(yè)等待時(shí)間 / 作業(yè)運(yùn)行時(shí)間）單道批處理系統(tǒng)作業(yè)調(diào)度算法162。 先來(lái)先服務(wù)（FCFS）：按照作業(yè)提交的先后次序進(jìn)行調(diào)度，先進(jìn)入系統(tǒng)者先調(diào)度；即啟動(dòng)等待時(shí)間最長(zhǎng)的作業(yè)。? 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、公平? 缺點(diǎn)：沒(méi)考慮資源利用率和作業(yè)的特殊性（短作業(yè)）? 先來(lái)先服務(wù)算法已很少作主要的調(diào)度策略，常被結(jié)合在其它的調(diào)度策略中使用。調(diào)度算法162。 基于優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 （HPF：Highest Priority First） （a）由用戶規(guī)定優(yōu)先數(shù)（外部?jī)?yōu)先數(shù)） 用戶提交作業(yè)時(shí)，根據(jù)急迫程度規(guī)定適當(dāng)?shù)膬?yōu)先數(shù) 作業(yè)調(diào)度程序根據(jù)JCB優(yōu)先數(shù)決定進(jìn)入內(nèi)存的次序 （b）由系統(tǒng)計(jì)算優(yōu)先數(shù)（內(nèi)部?jī)?yōu)先數(shù)）162。 均衡調(diào)度算法算例162。 假設(shè)在單道批處理環(huán)境下有四個(gè)作業(yè)，已知它們進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間、估計(jì)運(yùn)行時(shí)間 應(yīng)用先來(lái)先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先和最高響應(yīng)比優(yōu)先作業(yè)調(diào)度算法，分別計(jì)算出作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法最短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)算法最高響應(yīng)比優(yōu)先作業(yè)算法算例FCFS SJF 95 HRN 前情回顧：操作系統(tǒng)概述交互式系統(tǒng)實(shí)例161。170。161。170。分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)中的用戶控制作業(yè)的執(zhí)行大致有四個(gè)階段：162。 終端的連接162。 用戶登錄162。 控制作業(yè)執(zhí)行162。 用戶退出主要內(nèi)容162。 作業(yè)的基本概念? 定義? 作業(yè)步161。170。161。170。作業(yè)161。170。161。170。作業(yè)流? 作業(yè)控制方式：批處理和交互式162。 批處理作業(yè)的管理? 作業(yè)的組織161。170。I/O161。170?？刂疲ㄕ{(diào)度）162。 交互式作業(yè)管理? 常用操作使用接口162。 用戶和操作系統(tǒng)之間的接口? 程序一級(jí)接口（系統(tǒng)調(diào)用）? 作業(yè)控制一級(jí)接口主要內(nèi)容162。 作業(yè)的基本概念? 定義? 作業(yè)步161。170。161。170。作業(yè)161。170。161。170。作業(yè)流? 作業(yè)控制方式：批處理和交互式162。 批處理作業(yè)的管理? 作業(yè)的組織161。170。I/O161。170。調(diào)度161。170。161。170?？刂?62。 交互式作業(yè)管理? 常用操作使用接口162。 用戶和操作系統(tǒng)之間的接口? 程序一級(jí)接口（系統(tǒng)調(diào)用）? 作業(yè)控制一級(jí)接口重點(diǎn)總結(jié)作業(yè)162。 P42162。 1.（1）（2）（3）（5）（7）162。 2.操作系統(tǒng)原理Principles of Operating System第三章 進(jìn)程和處理機(jī)管理本章內(nèi)容要點(diǎn)162。 進(jìn)程的描述及控制162。 進(jìn)程調(diào)度162。 互斥與同步162。 進(jìn)程通信162。 死鎖程序傳統(tǒng)的程序是一組指令的集合，是靜態(tài)概念，無(wú)法描述程序在內(nèi)存中的執(zhí)行情況，即我們無(wú)法從程序的字面上看出它何時(shí)執(zhí)行，何時(shí)停頓，也無(wú)法看出它與其它執(zhí)行程序的關(guān)系，因此，程序這個(gè)靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過(guò)程的特征。為了深刻描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程的性質(zhì)，人們引入161。176。進(jìn)程（Process）161。177。概念。162。 因此應(yīng)該采取措施來(lái)制約、控制各并發(fā)程序段的執(zhí)行速度 162。 反映程序的運(yùn)行過(guò)程162。 程序在執(zhí)行過(guò)程中是不斷申請(qǐng)資源 ，程序作為共享資源的基本單位是不合適的162。 所以需要引入一個(gè)概念，它能動(dòng)態(tài)描述程序的執(zhí)行過(guò)程而且可以作為擁有資源的基本單位，這個(gè)概念就是進(jìn)程 。思考？162。 為什么引入進(jìn)程？162。 ，作業(yè)機(jī)制已不能滿足需要，引入了進(jìn)程機(jī)制。162。 ，制約、控制各并發(fā)程序段的執(zhí)行速度 162。 162。 4161。173。161。173。. 進(jìn)程的概念和定義162。 1. 進(jìn)程的定義162。 2. 進(jìn)程和程序的主要區(qū)別162。 3. 進(jìn)程的特征進(jìn)程與程序的關(guān)系162。 161。176。進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過(guò)程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位161。177。 162。 進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最基本、重要的概念。是多道程序系統(tǒng)出現(xiàn)后，為了刻畫(huà)系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)情況，描述系統(tǒng)內(nèi)部各道程序的活動(dòng)規(guī)律引進(jìn)的一個(gè)概念,所有多道程序設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)都建立在進(jìn)程的基礎(chǔ)上。進(jìn)程的特征引入進(jìn)程帶來(lái)的問(wèn)題162。 增加了空間開(kāi)銷：為進(jìn)程建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)162。 額外的時(shí)間開(kāi)銷：管理和協(xié)調(diào)、跟蹤、填寫(xiě)和更新有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、切換進(jìn)程、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)162。 更難控制：競(jìng)爭(zhēng)和共享資源、協(xié)調(diào)162。 進(jìn)程的概念和定義162。 進(jìn)程的狀態(tài)和進(jìn)程控制塊? 進(jìn)程的狀態(tài)? 進(jìn)程的狀態(tài)演變? 進(jìn)程控制塊思考？162。 1．如果系統(tǒng)中有N個(gè)進(jìn)程，? 運(yùn)行的進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)；? 就緒進(jìn)程最多幾個(gè)最少幾個(gè)；? 等待進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)？162。 2. 有沒(méi)有這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，為什么？ （1） 等待161。170。運(yùn)行 （2） 就緒161。170。等待前情回顧162。 為什么引入進(jìn)程？162。 進(jìn)程的定義162。 進(jìn)程和程序的區(qū)別? 同一程序同時(shí)運(yùn)行于若干個(gè)數(shù)據(jù)集合上，它將屬于若干個(gè)不同的進(jìn)程。也就是說(shuō)同一程序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程。 162。 進(jìn)程的特征? 動(dòng)態(tài)性、并行性、獨(dú)立性、異步性、結(jié)構(gòu)特征162。 進(jìn)程的狀態(tài)及狀態(tài)演變思考？162。 為什么引入進(jìn)程？162。 ，作業(yè)機(jī)制已不能滿足需要，引入了進(jìn)程機(jī)制。162。 ，制約、控制各并發(fā)程序段的執(zhí)行速度 162。 162。 4161。173。161。173。.多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)存資源162。 內(nèi)存資源緊張162。 無(wú)就緒狀態(tài)，處理機(jī)空閑：I/O速度比較慢，全部進(jìn)程都處于阻塞狀態(tài)162。 交換技術(shù)（swapping）：換出一部分162。 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)162。 掛起狀態(tài)162。 阻塞：等待事件162。 掛起：換出內(nèi)存162。 就緒狀態(tài)162。 阻塞狀態(tài)162。 就緒/掛起（靜止就緒）162。 阻塞/掛起（靜止阻塞）進(jìn)程控制塊的組成162。 進(jìn)程的概念和定義162。 進(jìn)程的狀態(tài)和進(jìn)程控制塊162。 進(jìn)程控制? 進(jìn)程家族及分類? 補(bǔ)充 操作系統(tǒng)內(nèi)核? 進(jìn)程控制的基本操作 補(bǔ)充161。170。161。170。操作系統(tǒng)內(nèi)核（kernel）162。 操作系統(tǒng)的核心，是基于硬件的第一層軟件擴(kuò)充，提供操作系統(tǒng)最基本的功能，是OS的基礎(chǔ)。162。 現(xiàn)代OS設(shè)計(jì)中，為減少系統(tǒng)本身的開(kāi)銷，往往將一些與硬件緊密相關(guān)的（如中斷處理程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等）、基本的、公共的、運(yùn)行頻率較高的模塊（如時(shí)鐘管理、進(jìn)程調(diào)度等）以及關(guān)鍵性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，使之常駐內(nèi)存，并對(duì)他們進(jìn)行特殊保護(hù)，通常把這一部份成為OS內(nèi)核。補(bǔ)充161。170。161。170。操作系統(tǒng)內(nèi)核（kernel）162。 用戶通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用訪問(wèn)操作系統(tǒng)的功能，這些功能都通過(guò)操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)。162。 一般地，操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能可以概括地劃分為資源管理功能和支撐功能。? 資源管理：進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、I/O設(shè)備管理? 支撐功能：中斷處理、統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、時(shí)鐘管理、原語(yǔ)操作等進(jìn)程控制原語(yǔ)162。 進(jìn)程創(chuàng)建與撤銷162。 進(jìn)程切換162。 進(jìn)程的阻塞與喚醒162。 進(jìn)程的掛起與激活進(jìn)程控制的基本操作162。 進(jìn)程的概念和定義162。 進(jìn)程的狀態(tài)和進(jìn)程控制塊162。 進(jìn)程控制162。 進(jìn)程的互斥與同步? 臨界區(qū)? 進(jìn)程互斥? 進(jìn)程同步162。 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)駐留內(nèi)存并發(fā)執(zhí)行。162。 問(wèn)題? 如何協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程對(duì)系統(tǒng)資源（內(nèi)存、外部設(shè)備等）的競(jìng)爭(zhēng)和共享？? 如何解決多個(gè)進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而出現(xiàn)結(jié)果異常，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、失效等問(wèn)題？? 多個(gè)進(jìn)程同時(shí)申請(qǐng)文件打印，如何有效分配？例子162。 存折和銀行卡162。 ATM和柜臺(tái)存款（1000，2000元）162。 余額5000162。 兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)讀余額并進(jìn)行修改162。 多個(gè)進(jìn)程同時(shí)修改一數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行控制162。 在多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的OS中對(duì)諸多進(jìn)程的并發(fā)控制是非常重要和必須的。 臨界區(qū)162。 進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)資源首先必須解決161。176?；コ?61。177。問(wèn)題。某些共享資源必須互斥使用，如打印機(jī)、共享變量、表格、文件等。162。 這類資源又稱為臨界資源，訪問(wèn)臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。162。 任何時(shí)刻，只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，以此實(shí)現(xiàn)進(jìn)程對(duì)臨界資源的互斥訪問(wèn)。162。 臨界資源162。 輸入機(jī)、打印機(jī)、磁盤(pán)機(jī)162。 變量、數(shù)據(jù)、表格、棧。進(jìn)程互斥進(jìn)入臨界區(qū)162。 當(dāng)進(jìn)程需要使用臨界資源時(shí)，通過(guò)獲得臨界區(qū)的使用權(quán)實(shí)現(xiàn)。162。 首先在進(jìn)入?yún)^(qū)判斷是否可以進(jìn)入臨界區(qū)，如果可以，則必須設(shè)置臨界區(qū)使用標(biāo)志，阻止其他后來(lái)的進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)。后來(lái)的進(jìn)程通過(guò)查看臨界區(qū)的使用標(biāo)志，知道自己不能進(jìn)入臨界區(qū)，就進(jìn)入阻塞隊(duì)列，將自己阻塞。162。 當(dāng)臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程使用完畢，退出臨界區(qū)時(shí)，即在退出區(qū)修改臨界區(qū)使用標(biāo)志，并負(fù)責(zé)喚醒阻塞隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程，讓其進(jìn)入臨界區(qū)。臨界區(qū)的使用原則（調(diào)度原則）162。 當(dāng)無(wú)進(jìn)程訪問(wèn)臨界區(qū)時(shí)，允許一個(gè)進(jìn)程立即訪問(wèn)其臨界區(qū)。（空閑讓進(jìn)）162。 當(dāng)某一進(jìn)程已訪問(wèn)了它的臨界區(qū)時(shí)，其他試圖訪問(wèn)臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待。（忙則等待）162。 當(dāng)某一進(jìn)程離開(kāi)臨界區(qū)時(shí)，若有等待訪問(wèn)臨界區(qū)的進(jìn)程，則允許其中的一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)訪問(wèn)。（空閑讓進(jìn)）162。 進(jìn)程只能在臨界區(qū)內(nèi)等待有限時(shí)間，不能使其他進(jìn)程在臨界區(qū)外無(wú)限等待。（有限等待）162。 進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程不能在臨界區(qū)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間阻塞等待某事件，必須在一定期限內(nèi)退出臨界區(qū)。（讓權(quán)等待） 進(jìn)程互斥161。170。161。170。實(shí)現(xiàn)方法162。 軟件方法162。 硬件方法162。 信號(hào)量方法162。 管程方法162。 消息傳遞方法162。 軟件的方法是指由進(jìn)程自己，通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的程序指令，實(shí)現(xiàn)與別的進(jìn)程的同步與互斥，無(wú)需專門(mén)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或者操作系統(tǒng)的支持162。 實(shí)踐證明，該方法很那正確控制進(jìn)程間的同步與互斥，而且可能會(huì)大大地增加系統(tǒng)的額外開(kāi)銷。162。 為了解決軟件方法的不足，有人提出了硬件解決方法，通過(guò)屏蔽中斷或采用專門(mén)的機(jī)器指令控制同步與互斥。162。 減少了系統(tǒng)額外開(kāi)銷162。 硬件約束條件太強(qiáng)，可能導(dǎo)致進(jìn)程饑餓與死鎖現(xiàn)象162。 一直沒(méi)能成為通用的解決方法。資源只能互斥地使用，而不能同步使用。n 利用加鎖實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥p 當(dāng)某個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)后，為了阻止其他進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，它將鎖上臨界區(qū)，直到退出臨界區(qū)為止。p 并發(fā)進(jìn)程在申請(qǐng)進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)，首先測(cè)試該臨界區(qū)是否是上鎖，若是，則該進(jìn)程要等到臨界區(qū)開(kāi)鎖之后才能進(jìn)入臨界區(qū)。n 缺點(diǎn)：系統(tǒng)開(kāi)銷大、不公平。前情回顧162。 進(jìn)程控制塊（PCB）162。 操作系統(tǒng)內(nèi)核162。 原語(yǔ)操作162。 臨界資源與臨界區(qū)162。 進(jìn)程互斥實(shí)現(xiàn)方法? 互斥的加鎖實(shí)現(xiàn)信號(hào)量和P、V操作162。 紅綠燈162。 阻塞，死鎖162。 紅燈161。170。161。170。阻塞等待162。 綠燈161。170。161。170。進(jìn)入臨界區(qū)基本原理162。 兩個(gè)或者多個(gè)進(jìn)程可以通過(guò)傳遞信號(hào)進(jìn)行合作，可以迫使進(jìn)程在某個(gè)位置暫時(shí)停止執(zhí)行（阻塞等待），直到它收到一個(gè)可以161。176。向前推進(jìn)161。177。的信號(hào)（被喚醒）162。 實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈作用的變量稱為信號(hào)量，常被定義為記錄型變量s，其中一個(gè)域?yàn)檎?，另一個(gè)域?yàn)殛?duì)列，其元素為等待該信號(hào)量的阻塞進(jìn)程。利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥162。 信號(hào)量：表示資源的物理實(shí)體，是一個(gè)與隊(duì)列有關(guān)的整數(shù)變量，OS系統(tǒng)利用它的狀態(tài)對(duì)進(jìn)程和資源進(jìn)行管理。162。 原語(yǔ)操作：P操作和V操作162。 wait（s）162。 signal（s）162。 公用信號(hào)量：聯(lián)系著一組并行進(jìn)程，初始值為1，每個(gè)進(jìn)程都可以對(duì)它進(jìn)行P和V操作，通常它為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥而設(shè)置。（互斥信號(hào)量）162。 私用信號(hào)量：聯(lián)系著一組共行進(jìn)程，初始值為0或者某個(gè)整數(shù)，僅允許擁有它的進(jìn)程對(duì)他進(jìn)行P和V操作，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步。（資源信號(hào)量）Procedure P(S)Begin Lock out interrupts。 關(guān)中斷 S:=S1。 信號(hào)量的值減1 If S0 then begin 如果S0，說(shuō)明已經(jīng)沒(méi)有此類資源 Status(q):=block。 q的申請(qǐng)得不到滿足，將其阻賽 Insert(Q,q)。 將q插入到該資源的等待隊(duì)列中 end Unlock interrupts。 開(kāi)中斷End。162。 P原語(yǔ)P（S）申請(qǐng)一個(gè)單位的資源，執(zhí)行一次P操作，信號(hào)量的值就減1。Procedure V(S)Begin Lock out interrupts。 關(guān)中斷 S:=S+1。 信號(hào)量的值加1 If S=0 then begin 如果S=0，說(shuō)明有等待該資源的進(jìn)程 Remove(Q,r)。 則將進(jìn)程r從等待隊(duì)列中移出