【正文】 。 均衡調(diào)度算法算例162。 先來(lái)先服務(wù)算法（FCFS：First Come First Serve）162。177。 使外設(shè)在CPU直接控制下，與CPU并行工作162。 作業(yè)步：每一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的加工步驟162。 唯一的文件名162。162。 系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供的最基本的一級(jí)服務(wù)，供用戶程序調(diào)用。 作業(yè)是指，計(jì)算機(jī)用戶在一次上機(jī)過(guò)程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為其所做工作的集合；作業(yè)中的每項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的工作稱為作業(yè)步。162。 系統(tǒng)調(diào)用162。 可重構(gòu)性（reconstruction）162。 操作系統(tǒng)的功能及特征162。分布式操作系統(tǒng)162。操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展162。162。? 實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：民航機(jī)票的預(yù)訂、查詢，銀行系統(tǒng)的借貸，情報(bào)信息檢索等系統(tǒng)。162。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請(qǐng)求，系統(tǒng)接受命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方式處理請(qǐng)求，并在終端上顯示結(jié)果。分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)162。 處理機(jī)的分配與回收162。它通常是以每小時(shí)或每天所處理的作業(yè)個(gè)數(shù)來(lái)度量。 多道批處理多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)（multiprogramming）162。 為了提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，發(fā)展了多道批處理系統(tǒng)162。 對(duì)短作業(yè)不公平162。單道批處理系統(tǒng)161。手工操作162。 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 161。162。161。文明161。 操作系統(tǒng)簡(jiǎn)歷162。 主機(jī)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)各個(gè)作業(yè)的運(yùn)行，并報(bào)告執(zhí)行結(jié)果或者錯(cuò)誤消息。170。161。161。用戶接口的視角162。 作業(yè)組織162。操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位 操作系統(tǒng)的地位 操作系統(tǒng)161。 操作系統(tǒng)的概念162。 第五章 文件管理（2）162。 第二章 進(jìn)程和處理機(jī)管理（2+9）162。 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的特征、功能、類型162。 研究操作系統(tǒng)的幾種視角l 操作系統(tǒng)：管理物理設(shè)備。 用戶接口162。170。 命令的表現(xiàn)形式：? 字符形式：比較靈活，但是繁瑣而難記? 菜單形式? 圖形形式：直觀易記，不夠靈活162。 跟蹤資源的使用狀況，滿足資源請(qǐng)求，提高資源利用率，以及協(xié)調(diào)各程序和用戶對(duì)資源的使用沖突。 操作系統(tǒng)在虛擬機(jī)種充當(dāng)管理員和協(xié)調(diào)員的角色，管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，并協(xié)調(diào)多任務(wù)、多進(jìn)程的運(yùn)行。162。操作系統(tǒng)的定義162。170。170。 不久，分時(shí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)162。 新的服務(wù)，方便使用162。170。 串行作業(yè)，周期很長(zhǎng) 操作系統(tǒng)的發(fā)展史單道批處理系統(tǒng)162。 解決了作業(yè)間自動(dòng)轉(zhuǎn)接問(wèn)題，減少了機(jī)器時(shí)間浪費(fèi)162。多道批處理系統(tǒng)162。處理機(jī)自動(dòng)切換162。 資源利用率：指在給定時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)中某一資源（如CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等）實(shí)際使用時(shí)間所占比率。各作業(yè)運(yùn)行時(shí)間分別為5分鐘、15分鐘和10分鐘。170。 分時(shí)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是，在多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，為多個(gè)用戶配置一個(gè)聯(lián)機(jī)終端。 批處理系統(tǒng)：? 目標(biāo)是提高機(jī)器的使用效率。 當(dāng)對(duì)處理機(jī)操作或數(shù)據(jù)流動(dòng)有嚴(yán)格時(shí)間要求時(shí)，就需要使用實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 （2）可靠性。170。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等功能的操作系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)在控制設(shè)備的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。170。 作業(yè)162。 協(xié)調(diào)因爭(zhēng)奪處理機(jī)或者輸入輸出設(shè)備而產(chǎn)生的沖突，解決同步、互斥和死鎖問(wèn)題。162。 任務(wù)是從系統(tǒng)資源分配的角度描述程序在系統(tǒng)中的運(yùn)行162。162。文件162。 批處理作業(yè)的管理? 作業(yè)的組織—I/O—調(diào)度——控制162。 作業(yè)執(zhí)行不必直接啟動(dòng)外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，只需將這些數(shù)據(jù)寫入輸出井中162。 使處理機(jī)盡可能保持161。 注意系統(tǒng)資源均衡使用162。? 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。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。170。I/O161。170。I/O161。 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。 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。 反映程序的運(yùn)行過(guò)程162。 162。 3. 進(jìn)程的特征進(jìn)程與程序的關(guān)系162。進(jìn)程的特征引入進(jìn)程帶來(lái)的問(wèn)題162。170。 162。 4161。 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)162。 進(jìn)程的概念和定義162。162。162。 進(jìn)程的狀態(tài)和進(jìn)程控制塊162。 余額5000162。177。 臨界資源162。162。（空閑讓進(jìn)）162。實(shí)現(xiàn)方法162。162。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。 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。 綠燈161。177。 signal（s）162。 將q插入到該資源的等待隊(duì)列中 end Unlock interrupts。 并將其狀態(tài)改為就緒 Insert(RL,r)。若S=0，表示信號(hào)量請(qǐng)求隊(duì)列中仍有請(qǐng)求該資源而被阻賽的進(jìn)程，因此應(yīng)將該隊(duì)列的第一個(gè)進(jìn)程喚醒，使之狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒。 假設(shè)三個(gè)讀者進(jìn)程并發(fā)162。170。 兩個(gè)私有信號(hào)量：? Sc：是否有可供打印的結(jié)果? Sp：緩沖區(qū)的計(jì)算結(jié)果是否取走162。 Sc:=0。 同步規(guī)則：162。 對(duì)緩沖區(qū)的互斥使用：? mutex:=1161。 如果獲得緩沖區(qū)使用權(quán)，將數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)162。 有新的空間，V(empty)begin semaphore mutex,empty,full。 V(mutex)。 進(jìn)程通信161。 幼兒園小朋友喂飯162。 關(guān)鍵161。 提高系統(tǒng)吞吐量162。170。? 非搶占（剝奪），實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，看似公平? 對(duì)于后進(jìn)入隊(duì)列，運(yùn)行時(shí)間較短的作業(yè)或I/O型的作業(yè)要長(zhǎng)時(shí)間等待。? 也可能讓長(zhǎng)作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間等待? 如何預(yù)測(cè)執(zhí)行時(shí)間？162。161。161。 那么為了改善調(diào)度性能161。162。162。 調(diào)度程序每次把CPU分配給就緒隊(duì)列首進(jìn)程使用一個(gè)時(shí)間片，例如100ms，就緒隊(duì)列中的每個(gè)進(jìn)程輪流地運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。170?？勺?62。 就緒隊(duì)列中進(jìn)程數(shù)目（最大用戶數(shù)）162。 每個(gè)隊(duì)列又分別采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度調(diào)度算法小結(jié)162。 死鎖銀行家算法假設(shè)某銀行擬將一定數(shù)量的資金供給一定數(shù)量的顧客共享使用。 多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)資源162。162。 相互通信而永久阻塞216。而進(jìn)程對(duì)資源的總需求量超過(guò)系統(tǒng)能提供的最大資源量。 消耗性資源，可以創(chuàng)造（生產(chǎn)）和撤銷（消耗）的資源，其數(shù)量不限。 死鎖產(chǎn)生的條件產(chǎn)生死鎖的條件162。162。 死鎖檢測(cè)（避免死鎖）162。 類似于下棋162。 P1，P2161。162。 實(shí)踐證明，該方法可進(jìn)一步提高資源利用率。 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的最大需求量不超過(guò)系統(tǒng)中的資源數(shù)時(shí)可以接納該進(jìn)程162。 線程 線程162。因此系統(tǒng)中同時(shí)存在的進(jìn)程數(shù)不宜過(guò)多，進(jìn)程切換的頻率也不宜過(guò)高，而這限制了并發(fā)度的進(jìn)一步提高。162。 161。 存儲(chǔ)器分類：緩存、內(nèi)存、外存162。外存的一部分162。170。170。動(dòng)態(tài)申請(qǐng)和釋放內(nèi)存空間162。162。170。P93 重定位161。 重定位161。 缺點(diǎn)：216。 2. 一個(gè)程序由若干相對(duì)獨(dú)立的目標(biāo)模塊組成時(shí)，每個(gè)目標(biāo)模塊各裝入一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，主存的使用更加靈活162。170。 缺點(diǎn)：? 存儲(chǔ)器沒(méi)有充分利用? 處理器利用率較低? 作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)? 缺乏靈活性：作業(yè)的地址空間大于主存空用空間？162。161。 處理作業(yè)之前把主存劃分成若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)大小可以相同，也可以不同。P97162。 實(shí)存管理技術(shù)? 單一連續(xù)分區(qū)分配方式? 分區(qū)式分配162。? 各分區(qū)的大小不定；? 內(nèi)存中分區(qū)的數(shù)目不定。162。與固定分區(qū)相比，解決了內(nèi)零頭問(wèn)題，存儲(chǔ)器的利用率較高。 如何分配合適的空閑區(qū)？162。碎片161。 最佳適應(yīng)算法162。 161。170。161。 回收分區(qū)162。 基址寄存器162。這一過(guò)程為161。）162。161。多重分區(qū)分配161。 多重分區(qū)的多重程度不宜過(guò)多，一般為3~4個(gè)。170。162。 通常復(fù)蓋技術(shù)主要用于系統(tǒng)程序的主存管理上。161。161。 可重定位分區(qū)分配161。161。161。 2. 作業(yè)中該部分所在頁(yè)面的頁(yè)號(hào)162。114162。 缺點(diǎn)：162。 （5）作業(yè)的地址空間受主存容量的限制 虛存管理技術(shù)161。 段頁(yè)式存儲(chǔ)管理 請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理161。 （1）當(dāng)作業(yè)的地址空間沒(méi)有全部裝入主存中時(shí)，如果作業(yè)要訪問(wèn)的地址空間的某個(gè)區(qū)域不在主存中時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該如何處理？162。 淘汰策略161。170。170。 頁(yè)面置換，如果算法不當(dāng)，會(huì)使得一個(gè)頁(yè)面在主存與外存之間頻繁調(diào)換，稱為161。161。161。 優(yōu)點(diǎn)：162。170。162。170。內(nèi)零頭162。 P132 162。 5. 對(duì)應(yīng)的物理地址=塊的起始地址+頁(yè)內(nèi)位移前情回顧162。161。161。 3. 一個(gè)程序的所有段不必全部裝入內(nèi)存就可以運(yùn)行162。 優(yōu)點(diǎn)：? 便于程序模塊化處理? 提供了內(nèi)外存統(tǒng)一管理的虛擬存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)技術(shù)? 允許動(dòng)態(tài)增加段的長(zhǎng)度? 便于對(duì)具有完整邏輯功能的信息段進(jìn)行共享? 便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接? 消除了碎片162。 特點(diǎn)：將作業(yè)分成若干段，每段用頁(yè)式管理實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配。164。 缺點(diǎn)是：162。 目的：提供用戶進(jìn)程一個(gè)巨大的虛擬存儲(chǔ)空間。程序執(zhí)行時(shí)，如果訪問(wèn)的頁(yè)（段）不存在主存，根據(jù)頁(yè)（段）表項(xiàng)的指示，將其從外存調(diào)入主存，如果此時(shí)無(wú)可用的內(nèi)存空間，則先淘汰若干頁(yè)或段。 1.（3）（5）（8）162。 I/O交通管制程序及設(shè)備分配程序? 中斷機(jī)構(gòu)162。 設(shè)備管理的目的? 對(duì)用戶，使用上，編程上? 從原始的使用方法中解脫出來(lái)? 設(shè)備之間的并行? 設(shè)備和CPU之間的并行? 提高設(shè)備和系統(tǒng)效率 I/O設(shè)備概述161。161。170。 設(shè)備的絕對(duì)號(hào)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)給出162。170。161。 在早期的計(jì)算機(jī)或現(xiàn)代小型計(jì)算機(jī)中，由于沒(méi)有設(shè)置通道與中斷機(jī)構(gòu)，經(jīng)常采用循環(huán)測(cè)試I/O方式。 它是磁盤機(jī)的一種數(shù)據(jù)傳送方式。170。170。當(dāng)通道完成了CPU委托的I/O任務(wù)后，通道向CPU發(fā)出中斷信號(hào)，請(qǐng)求CPU做下一步的處理。170。可連接多臺(tái)活動(dòng)頭磁盤機(jī)。其數(shù)據(jù)傳輸按成組方式進(jìn)行，即通道每次傳輸一批數(shù)據(jù)。162。 通道與通道之間的并行 161。P143162。 162。176。瓶頸161。 按組的方式傳輸 并行操作161。 162。 字節(jié)多路通道連接大量的低速或中速I/O 設(shè)備，如紙帶輸入機(jī)、卡片輸入機(jī)和控制臺(tái)打字機(jī)等設(shè)備，按照字節(jié)交叉方式工作。主要用來(lái)連接大量慢速設(shè)備。170。 通道是一個(gè)獨(dú)立于CPU的專管輸入/輸出控制的處理機(jī)，它控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。170。（DMA）方式161。 ? 程序循環(huán)測(cè)試I/O方式（DMA）方式161。P137162。170。 設(shè)備的相對(duì)號(hào)：161。170。P134162。161。 存儲(chǔ)設(shè)備? 磁帶、磁盤、光盤 I/O設(shè)備概述161。 如何控制輸入輸出設(shè)備？162。 存儲(chǔ)管理的目的和任務(wù)162。 手段：利用外存(磁盤)實(shí)現(xiàn)此虛空間。162。164。 對(duì)于用戶而言，段頁(yè)式管理與段式相同，用戶邏輯地址只涉及段號(hào)與段內(nèi)位移。176。 段表162。161。P121162。 虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)? 請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理? 擴(kuò)充后的頁(yè)表：中斷位、改變位、引用位、輔存地址? 抖動(dòng)現(xiàn)象? 頁(yè)面置換算法：缺頁(yè)率161。 依據(jù)：頁(yè)表162。170。170。如果頁(yè)面較多，則這一部分的浪費(fèi)仍然是很嚴(yán)重的。 其主要缺點(diǎn)是：162。162。缺頁(yè)率162。P116162。抖動(dòng)161。170。170。161。 不在內(nèi)存時(shí)161。161。161。 （2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)存儲(chǔ)空間的占用，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的管理162。 分頁(yè)存儲(chǔ)管理解決了存儲(chǔ)器的零頭問(wèn)題，可以同時(shí)為更多的作業(yè)提供主存空間，更有利于進(jìn)行多道程序設(shè)計(jì)，提高了主存的利用率以及處理機(jī)的效率。 4. 找出頁(yè)號(hào)對(duì)應(yīng)的塊號(hào)162。P110162。P109162。161。P109162。109162。 [例]磁盤操作系統(tǒng)分為兩部分，一部分是操作系統(tǒng)中經(jīng)常用到的基本部分，常駐主存且占有固定區(qū)域。 顯然，覆蓋段與覆蓋區(qū)一一對(duì)應(yīng)。170。 162。161。P104162。 解決了161。緊縮161。170。162。161。170。最佳適應(yīng)算法實(shí)際上并不佳161。162。162。 回收？分配算法162。但可采用拼接技術(shù)解決）。l 將該作業(yè)占用的已分配區(qū)表目置為空。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)? 已分配區(qū)狀態(tài)表? 空閑區(qū)狀態(tài)表分配步驟162。 可變式分區(qū)：原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（已分配區(qū)狀態(tài)表、空閑區(qū)表）可變式分區(qū)161。缺點(diǎn)：作業(yè)大小受到最大分區(qū)大小的限制主存利用不充分。162。多用戶多道程序? 多個(gè)作業(yè)共享主存空間162。170。 單一連續(xù)分區(qū)分配方式162。170。 占用連續(xù)的存儲(chǔ)空間，使內(nèi)存不能充分利用p 動(dòng)態(tài)重定位216。161。161。170。162。170。 基本任務(wù)：管理內(nèi)存空間的分配與回收162。 系統(tǒng)區(qū)? OS和硬件的接口信息、OS的管理信息、程序等162。 存儲(chǔ)管理的任務(wù)162。 主存儲(chǔ)器：主存或內(nèi)存162。輕型進(jìn)程161。 進(jìn)程創(chuàng)建線程線程應(yīng)用舉例線程的屬性162。 如何既提高并發(fā)度，又減少額外開銷？162。162。 當(dāng)系統(tǒng)現(xiàn)有的資源不能滿足進(jìn)程尚需資源數(shù)時(shí)，對(duì)進(jìn)程的請(qǐng)求可以推遲分配，但總能使進(jìn)程在優(yōu)先的時(shí)間里得到資源162。 解除死鎖? 資源剝奪? 撤銷進(jìn)程銀行家算法假設(shè)某銀行擬將一定數(shù)量的資金供給一定數(shù)量的顧客共享使用。 避免死鎖。Pn就稱為安全序列162。162。 預(yù)防死鎖：進(jìn)程申請(qǐng)資源時(shí)必須遵守某些預(yù)先制定的限制條件，以破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè)，防止死鎖發(fā)生。 第四個(gè)條件實(shí)際上是前三個(gè)條件的可能導(dǎo)致的結(jié)果，即只有存在互斥、請(qǐng)求和保持、非剝奪條件，就可能出現(xiàn)循環(huán)等待。 請(qǐng)求和保持：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程占有一些資源，同時(shí)又申請(qǐng)新的資源。 中斷、信號(hào)、消息、Buffer中的數(shù)據(jù)162。 永久性資源（可重用資源）162。162。 進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)引起死鎖162。162。176。 短進(jìn)程（作業(yè)）優(yōu)先162。 系統(tǒng)效率等可變時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法162。170。170。162。從系統(tǒng)中來(lái)看他們是交替執(zhí)行的，但每個(gè)終端用戶而言，都感覺(jué)是在獨(dú)占主機(jī)，不受其他用戶的影響，這是通過(guò)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的。 響應(yīng)比高者優(yōu)先? 作業(yè)（進(jìn)程）的響應(yīng)時(shí)間=作業(yè)（進(jìn)