【正文】 系統(tǒng)課程組信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系75第1章 操作系統(tǒng)引論 知識點(diǎn)總結(jié)什么是操作系統(tǒng)? 操作系統(tǒng)：是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。它是整個(gè)系統(tǒng)的控制管理中心，既管硬件，又管軟件，它為其它軟件提供運(yùn)行環(huán)境。 3) 異步性：每個(gè)程序什么時(shí)候執(zhí)行，向前推進(jìn)速度快慢，是由執(zhí)行的現(xiàn)場所決定。共享的時(shí)間單位稱為時(shí)間片?！　　∵m于普及：滿足一般的工作需求，價(jià)格低廉。（分布式系統(tǒng)無本地操作系統(tǒng)運(yùn)行在各個(gè)機(jī)器上）　　分布式系統(tǒng)特征：分布式處理、模塊化結(jié)構(gòu)、利用信息通信、實(shí)施整體控制 　　分布式操作系統(tǒng)特點(diǎn)：透明性、靈活性、可靠性、高性能、可擴(kuò)充性 習(xí)題練習(xí)選擇題 1) 操作系統(tǒng)是一種（ ）。 9) 操作系統(tǒng)采用最多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是（ ）。（ ）4) 從用戶的角度,操作系統(tǒng)可以看成計(jì)算機(jī)硬件的擴(kuò)充。（ ）8) 多道程序設(shè)計(jì)既在內(nèi)存中的多個(gè)程序并行運(yùn)行。（ ）12) 分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片越長越好。2) 從管理角度看，操作系統(tǒng)是管理資源的 。2) 分時(shí)系統(tǒng)提供兩種接口:命令接口和系統(tǒng)調(diào)用,主機(jī)在中斷結(jié)構(gòu)和時(shí)鐘系統(tǒng)的支持下,把CPU時(shí)間 分成時(shí)間片,每個(gè)程序只運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片,就產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘中斷,控制轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)選 擇另一個(gè)用戶程序。良好的開發(fā)環(huán)境5. 操作系統(tǒng)有以下幾種類型：多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 和分布式操作系統(tǒng)。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。：是指兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)在同一給定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。實(shí)時(shí)：表示及時(shí)或既時(shí)。2) 進(jìn)程：程序在并發(fā)環(huán)境下的執(zhí)行過程?！?1) 每個(gè)進(jìn)程有唯一的PCB。PCB組織方式 　線性隊(duì)列、鏈接表、索引表進(jìn)程的同步與互斥 1) 同步：是進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。3) 互斥進(jìn)入臨界區(qū)的準(zhǔn)則： 　(1) 如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入。 　 (4) 如果進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出CPU，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。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S＞0，表示有資源，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行； 　如果S≤0，則釋放信號量隊(duì)列上的第一個(gè)PCB所對應(yīng)的進(jìn)程（阻塞態(tài)改為就緒態(tài)），執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。 用于進(jìn)程調(diào)度：從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的進(jìn)程投入運(yùn)行。 ① 圖示出采用FCFS方式調(diào)度時(shí)這三個(gè)作業(yè)的執(zhí)行順序 　　② 算出各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 作業(yè) 到達(dá)時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間開始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間1024024241213242726323273028平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=26 　　　平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=2. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（RR）　　調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想：系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先進(jìn)先出的原則排成一個(gè)隊(duì)列。時(shí)間片：是一個(gè)小的時(shí)間單位,通常10~100ms數(shù)量級。2. 判對錯(cuò)：判斷命令是否正確，若有錯(cuò)則發(fā)出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息?！狈?，表明是后臺(tái)命令，則立即轉(zhuǎn)（8），發(fā)提示符。子進(jìn)程從系統(tǒng)中消失。產(chǎn)生死鎖的根本原因 產(chǎn)生死鎖的根本原因：資源有限且操作不當(dāng)。解決死鎖的一般方法 解決死鎖的三種方法：死鎖的預(yù)防、避免、檢測與恢復(fù)?！?) 資源有序分配策略：打破循環(huán)等待條件，把資源事先分類編號，按序分配，使進(jìn)程在申請、占用資源時(shí)不會(huì)形成環(huán)路。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. 總之：如果資源分配圖中不存在環(huán)路，則系統(tǒng)不存在死鎖；反之如果資源分配圖中存在環(huán)路，則系統(tǒng)可能存在死鎖，也可能不存在死鎖。2). 物理地址：內(nèi)存中各物理單元的地址是從統(tǒng)一的基地址順序編址?！　?). 動(dòng)態(tài)重定位：在程序執(zhí)行期間，每次訪問內(nèi)存之間進(jìn)行重定位，這種變換是靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)點(diǎn)：管理方式簡單。2. 可重定位分區(qū)分配：通過緊縮可解決碎片問題；作業(yè)在內(nèi)存中可以移動(dòng)。虛擬存儲(chǔ)器 1. 虛擬存儲(chǔ)器：是由操作系統(tǒng)提供的一個(gè)假想的特大存儲(chǔ)器 2. 虛擬存儲(chǔ)器的基本特征： 1) 虛擬擴(kuò)充：不是物理上，而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量 2) 部分裝入：每個(gè)作業(yè)不是全部一次性地裝入內(nèi)存，而是只裝入一部分3) 離散分配：不必占用連續(xù)的空間，而是“見縫插針”。3) 作業(yè)所占的各塊不連續(xù)。分段存儲(chǔ)管理技術(shù) 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(yīng)一個(gè)相應(yīng)的程序模塊，有完整的邏輯意義。當(dāng)某一頁被訪問時(shí)，由硬件將該位置1。3) 多緩沖：對于陣發(fā)性的輸入、輸出，為了解決速度不匹配問題，可以設(shè)立多個(gè)緩沖區(qū)。這一功能由設(shè)備分配程序完成。4. 緩沖管理與地址轉(zhuǎn)換：由于外設(shè)與主機(jī)間的速度差異，大多數(shù)I/O操作都涉及到緩沖區(qū)。如打印機(jī)。2. 針對三種設(shè)備采用三種分配技術(shù)：獨(dú)占分配、共享分配和虛擬分配。3) 虛擬分配技術(shù)：利用共享設(shè)備去模擬獨(dú)占設(shè)備，從而使獨(dú)占設(shè)備成為可共享的、快速I/O的設(shè)備。第六章 文件系統(tǒng) 文件、文件系統(tǒng)的概念 1．文件：是被命名的數(shù)據(jù)的集合體。2. 目錄文件：由下屬文件的目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。文件的邏輯組織和文件的物理組織 1．文件的邏輯組織：用戶對文件的觀察和使用是從自身處理文件中數(shù)據(jù)是采用的組織方式來看待文件組織形式。2．文件的物理組織：文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)組織形式稱為文件的物理組織。　　2) 文件目錄：文件控制塊的有序集合。優(yōu)點(diǎn)是簡單，缺點(diǎn)是無法防止重名或被刪，安全保密性差，目前已淘汰?！?) 樹形目錄：多級目錄結(jié)構(gòu)的一種形式，形同一棵倒置的樹?！?) 非循環(huán)圖目錄：以稱帶鏈接的樹形目錄，訪問同一文件（或目錄）可以有多條路徑。文件路徑名有兩種表示形式：絕對路徑名和相對路徑名。例如，如圖當(dāng)前目錄是usr，則有：（root）/usr/fp； （絕對路徑名）　fp；（當(dāng)前路徑省略路徑名）（root）/usr/m1/prog/fp； （絕對路徑名）　m1/prog/fp；（相對路徑名）第七章 操作系統(tǒng)接口 　操作系統(tǒng)接口程序啟動(dòng)方式，程序結(jié)束時(shí)系統(tǒng)所做的工作用戶與操作系統(tǒng)的接口系統(tǒng)調(diào)用：用戶程序提出服務(wù)請求的手段， 基本思想，實(shí)現(xiàn)方法操作系統(tǒng)安裝與啟動(dòng)一、程序的啟動(dòng)和結(jié)束1. 程序的啟動(dòng)程序開始執(zhí)行時(shí)必須滿足兩個(gè)前提條件：程序已裝入內(nèi)存程序計(jì)數(shù)器PC中已置入該程序在內(nèi)存的入口地址第一種方式：命令方式命令提示符下打入程序名和參數(shù)，回車　c，$，%命令解釋程序 （根目錄下）SHELL （BSH，CSH，KSH…）Windows：窗口菜單顯示和鼠標(biāo)操作 第二種方式：批處理方式.BAT 文件例子：啟動(dòng)中文環(huán)境需要多條命令：裝入字庫啟動(dòng)主程序裝入漢字輸入法第三種方式： EXEC方式2. 程序的結(jié)束正常結(jié)束：程序按自身的邏輯有效地完成預(yù)定功能后結(jié)束（a）返回父程序并回送結(jié)果信息。這個(gè)調(diào)用指令還將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入系統(tǒng)態(tài)系統(tǒng)調(diào)用程序是一個(gè)低級過程,由匯編語言或C語言直接訪問。i=0。凡是與硬件相關(guān)、與應(yīng)用無關(guān)的工作，都通過操作系統(tǒng)程序來完成用戶程序函數(shù)操作系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用與一般過程調(diào)用的對比相同點(diǎn): 改變指令流程、重復(fù)執(zhí)行和公用、要返回原處。用戶怎樣得到系統(tǒng)服務(wù)的呢？需要有一個(gè)類似于硬件中斷處理的處理機(jī)構(gòu)。步驟：（1）關(guān)掉系統(tǒng)中斷，以保證系統(tǒng)順利引導(dǎo)（2）對當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行檢查, 對系統(tǒng)的配置進(jìn)行認(rèn)定, 保存檢測的結(jié)果作為系統(tǒng)的初始配置條件。在題目安排上，以需要掌握和理解的內(nèi)容為主，一般了解的內(nèi)容為輔，但所占比例很小。選擇題(1)死鎖預(yù)防是保證系統(tǒng)不進(jìn)入死鎖狀態(tài)的靜態(tài)策略，其解決辦法是破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件之一。用于互斥的P操作應(yīng)在用于同步的P操作之前Ⅲ。當(dāng)因資源競爭可能會(huì)引起死鎖時(shí), 可以有兩種策略對付：(死鎖的避免和預(yù)防_)__D__　和_(死鎖的檢測和修復(fù))_E__，其中(重新啟動(dòng))__D__付出的代價(jià)較高。填空題進(jìn)程有獨(dú)立性，能并發(fā)執(zhí)行；程序不能并發(fā)執(zhí)行。2． 進(jìn)程有幾種工作狀態(tài)？分別是那些狀態(tài)運(yùn)行態(tài)、阻塞態(tài)、就緒態(tài)3． 為什么要引入進(jìn)程的概念？ 在操作系統(tǒng)中，由于多道程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)共享系統(tǒng)資源，共同決定這些資源的狀態(tài)，因此系統(tǒng)中各程序在執(zhí)行過程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系，程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停?！钡男聽顟B(tài)。4． 從資源使用的角度說明進(jìn)程狀態(tài)相互裝換的原因？（1） 從運(yùn)行態(tài)到阻塞態(tài)的轉(zhuǎn)換，缺少除CPU以外的其他資源，迫使進(jìn)程放棄CPU和其他資源（2） 從阻塞態(tài)到就緒態(tài)的轉(zhuǎn)換,其他進(jìn)程放棄某些資源,本進(jìn)程除CPU以外獲得所有的資源（3） 從就緒態(tài)到運(yùn)行態(tài)的轉(zhuǎn)換,由操作系統(tǒng)CPU調(diào)度程序調(diào)度,分配給CPU給本進(jìn)程,使它所獲得的全部資源處于運(yùn)作推進(jìn)狀態(tài).（4）由運(yùn)行態(tài)到就緒態(tài)的轉(zhuǎn)換, 由操作系統(tǒng)CPU調(diào)度程序調(diào)度,如時(shí)間片結(jié)束,放棄CPU 返回就緒等待5． 什么是“管態(tài)”，什么是用戶態(tài)？他們與進(jìn)程狀態(tài)存在什么關(guān)系？執(zhí)行核心程序時(shí)稱為核心態(tài)或管態(tài).，能夠存取核心和用戶的指令和數(shù)據(jù)，執(zhí)行特權(quán)指令執(zhí)行用戶程序時(shí)稱為用戶態(tài)，存取自己的指令和數(shù)據(jù)。PCB中有表明進(jìn)程狀態(tài)的信息：該進(jìn)程的狀態(tài)是運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)還是阻塞態(tài)，利用狀態(tài)信息來描述進(jìn)程的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。② 任何時(shí)候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個(gè)。8．什么叫進(jìn)程同步和互斥？舉例說明進(jìn)程同步是在幾個(gè)進(jìn)程合作完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)，體現(xiàn)各進(jìn)程相互連續(xù)相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。操作前S=0，表示已有進(jìn)程占用了臨界資源，進(jìn)程不能使用，本進(jìn)程需插入阻塞隊(duì)列等待操作后，表明無進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，本進(jìn)程可進(jìn)入臨界區(qū)繼續(xù)運(yùn)行。它有兩個(gè)重要特點(diǎn)，程序的封閉性和再現(xiàn)性，系統(tǒng)資源的利用率非常低并發(fā)執(zhí)行是指多道程序在執(zhí)行時(shí)間有重疊的程序運(yùn)行方式。問：這三個(gè)進(jìn)程間有什么樣的制約關(guān)系？試用P，V操作寫出這些進(jìn)程使用打印機(jī)的算法18．設(shè)有一臺(tái)計(jì)算機(jī) ，有兩條I/O通道，分別接一臺(tái)卡片輸入機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)。設(shè)有三個(gè)批處理作業(yè)， 若對這三個(gè)批處理作業(yè)采用調(diào)試算法S1，其執(zhí)行情況如下：作業(yè)號 　　到達(dá)時(shí)間 　開始執(zhí)行時(shí)間 執(zhí)行結(jié)束時(shí)間 1 　　　　　　6：00 　6：00 　　　　8：00 2 　　　　　　6：10 　8：00 　　　　9：003 　　　　　　6：25　 9：00　　　　 9：25若對這三個(gè)批處理作業(yè)采用調(diào)試算法S2，其執(zhí)行情況如下：作業(yè)號 到達(dá)時(shí)間 開始執(zhí)行時(shí)間 執(zhí)行結(jié)束時(shí)間1 　　　6：00 　　7：50 　　　　9：502　　　 6：10 　　6：50 　　　　7：503 　　　6：25　　 6：25　　　　 6：50則調(diào)試算法S1屬于(先來先服務(wù))，調(diào)試算法S2屬于(最短作業(yè)優(yōu)先數(shù))。 在有一臺(tái)處理機(jī)CPU和兩臺(tái)輸入輸出設(shè)備IO1和IO2，且能夠?qū)崿F(xiàn)搶先式多任務(wù)并行工作的多道程序內(nèi)， 投入運(yùn)行優(yōu)先級由高到低P1，P2，P3三個(gè)作業(yè) 。 供選擇的答案 A~E：① 60 ② 67 ③ 70 ④ 78⑤ 80 ⑥ 89 ⑦ 90 ⑧ 100?、?110 ⑩ 120 是非題　　　 (系統(tǒng)調(diào)用)是由硬件設(shè)備來執(zhí)行的 語言有會(huì)話和命令文件兩種輸入方式應(yīng)答題1 作業(yè)的調(diào)度算法有幾種?簡述各自的優(yōu)缺點(diǎn)? :周轉(zhuǎn)時(shí)間,平均周轉(zhuǎn)時(shí)間,帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間,平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間,響應(yīng)比,作業(yè),作業(yè)步,作業(yè)流,作業(yè)控制,及各自的特點(diǎn) SHELL命令解釋和控制語言和UNIX SHELL 的理解請參看書后練習(xí)題第四章 存儲(chǔ)器管理選擇題程序的_A_表現(xiàn)在_C_和_D_上。工作集是進(jìn)程運(yùn)行時(shí)被頻繁地訪問的頁面集合。D在多道程序環(huán)境下，每道程序還南要一個(gè)_C_作為用戶標(biāo)志號。假設(shè)總長度為22位的邏輯地址格式分配如下：2120位 X；1914位s；13 11倍；若p；10－0倍d。1． 虛擬存儲(chǔ)器的容量是無限大的 2． 靜態(tài)重定位后不可能使用緊縮技術(shù)解決碎片問題3． FIFO淘汰換頁算法通常適合順序結(jié)構(gòu)程序4． OPT算法是一種理想算法，不能應(yīng)用于實(shí)際中5． 頁式和段式算法都能實(shí)現(xiàn)內(nèi)存共享6． 在OS中，每個(gè)作業(yè)都有多張頁表7． 在頁表中，虛頁號不可以大于內(nèi)存塊號8． 在各種存儲(chǔ)管理技術(shù)中，內(nèi)存的保護(hù)技術(shù)是不一樣的9． 在可變式分區(qū)分配中最壞適應(yīng)法是最差的分配算法10． WINDOWS的實(shí)模式下可以管理4GB的內(nèi)存11． CPU只能與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換12． 增加內(nèi)存片夠，用戶可以使用的內(nèi)存容量一定會(huì)擴(kuò)大13． 多道的含義是指CPU同時(shí)并行運(yùn)行多個(gè)程序14． 內(nèi)存在工作時(shí)是線性空間15． 可重定位分區(qū)分配方法可以使用軟件和硬件兩中方法實(shí)現(xiàn)16． 將邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址的過程只需借助于軟件實(shí)現(xiàn)17． 在UNIX請求調(diào)頁管理不村在作業(yè)管理的概念18． 快表是軟件結(jié)構(gòu)19． 段頁式管理方法是指用分段方法管理作業(yè)，用分頁方法管理內(nèi)存 20． 在邏輯地址空間中通常采用不連續(xù)編址方式21． 在分頁管理系統(tǒng)中，頁的大小與機(jī)器型號