【文章內(nèi)容簡介】 1 2 0 1 7 0 17 7 2 2 2 4 4 4 0 1 1 10 0 0 0 0 0 3 3 3 0 07 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 1 7 0 17 7 2 2 2 2 4 4 4 0 0 0 7 7 70 0 0 3 3 3 2 2 2 1 1 1 0 01 1 1 0 0 0 3 3 3 2 2 2 1操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)111 1 3 3 2 2 2 2 2 7∴ 缺頁次數(shù)=12 次 4. 最近未使用置換法（NUR）：是 LRU 近似方法，比較容易實(shí)現(xiàn)，開銷也比較小。　實(shí)現(xiàn)方法：在存儲分塊表的每一表項(xiàng)中增加一個引用位，操作系統(tǒng)定期地將它們置為 0。當(dāng)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?yàn)樽罱欢螘r間里它未被訪問過。第五章 設(shè)備管理 設(shè)備分類及設(shè)備標(biāo)識1. 設(shè)備分類1) 存儲設(shè)備（外存、輔助存儲器）：用于存儲信息的設(shè)備 2) 輸入 /輸出設(shè)備：用于輸入/輸出信息的設(shè)備 2. 設(shè)備標(biāo)識. 3) 設(shè)備絕對號：系統(tǒng)為設(shè)備指定的唯一代號 4) 設(shè)備相對號：用戶自己規(guī)定的設(shè)備序號 引入緩沖的目的和緩沖區(qū)的設(shè)置方式 1. 引入緩沖區(qū)的目的 1) 緩和 CPU 與外設(shè)間速度不匹配的矛盾 2) 提高 CPU 與外設(shè)之間的并行性 3) 減少對 CPU 的中斷次數(shù) 2. 緩沖區(qū)的設(shè)置方式 1) 單緩沖：當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)率與離去率相差很大時，可采用單緩沖方式。2) 雙緩沖：當(dāng)信息輸入和輸出率相同（或相差不大）時，可利用雙緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)兩者的并行。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)立多個緩沖區(qū)。操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)12設(shè)備管理的目標(biāo)設(shè)備管理的目標(biāo)：使用方便、與設(shè)備無關(guān)、效率高、管理統(tǒng)一。設(shè)備管理功能 1. 監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)：記住所有設(shè)備、控制器和通道的狀態(tài)，以便有效的調(diào)度和使用它們。2. 進(jìn)行設(shè)備分配：按照設(shè)備的類型和系統(tǒng)中采用的分配算法，實(shí)施設(shè)備分配。這一功能由設(shè)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(shè)備驅(qū)動程序。系統(tǒng)按照用戶的要求調(diào)用具體的設(shè)備驅(qū)動程序，啟動相應(yīng)的設(shè)備，進(jìn)行 I/O 操作；并且處理來自設(shè)備的中斷。操作系統(tǒng)中每類設(shè)備都有自己的設(shè)備驅(qū)動程序。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)。因此系統(tǒng)應(yīng)對緩沖區(qū)進(jìn)行管理。此外，用戶程序應(yīng)與實(shí)際使用的物理設(shè)備無關(guān)，這就需要將用戶在程序中使用的邏輯設(shè)備轉(zhuǎn)換成物理設(shè)備的地址。常用設(shè)備分配技術(shù) 1. 根據(jù)設(shè)備的使用性質(zhì)，可將設(shè)備分成：獨(dú)占設(shè)備、共享設(shè)備和虛擬設(shè)備1) 獨(dú)占設(shè)備：不能共享的設(shè)備，即：在一段時間內(nèi)，該設(shè)備只允許一個進(jìn)程獨(dú)占。如打印機(jī)。2) 共享設(shè)備：可由若干個進(jìn)程同時共享的設(shè)備。如磁盤機(jī)。3) 虛擬設(shè)備：是利用某種技術(shù)把獨(dú)占設(shè)備改造成可由多個進(jìn)程共享的設(shè)備。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。 1) 獨(dú)占分配技術(shù)：是把獨(dú)占設(shè)備固定地分配給一個進(jìn)程，直至該進(jìn)程完成 I/O操作并釋放它為止。2) 共享分配技術(shù)：通常適用于高速、大容量的直接存取存儲設(shè)備。由多個進(jìn)程共享一臺設(shè)備，每個進(jìn)程只用其中的一部分。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。實(shí)現(xiàn)虛擬分配的最有名的技術(shù)是 SPOOLing 技術(shù)，也稱作假脫機(jī)操作。操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)13處理 I/O 請求的步驟 1. 用戶進(jìn)程發(fā)出 I∕O請求；2. 系統(tǒng)接受這個 I∕O請求；3. 轉(zhuǎn)去執(zhí)行操作系統(tǒng)的核心程序；4. 設(shè)備驅(qū)動程序具體完成 I∕O操作；5. I∕O完成后，系統(tǒng)進(jìn)行 I∕O中斷處理；然后用戶進(jìn)程重新開始執(zhí)行。UNIX 系統(tǒng)中打印機(jī)的主要安裝步驟打印機(jī)的主要安裝步驟：配置端口（串口或并口），連接打印機(jī)與主機(jī)，將打印機(jī)添加到系統(tǒng)中，進(jìn)行必要的打印機(jī)配置等。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．文件系統(tǒng)：就是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)操縱和管理文件的一整套設(shè)施，它實(shí)現(xiàn)文件的共享和保護(hù)，方便用戶“按名存取” 。UNIX 系統(tǒng)中文件類型 1. 普通文件：由程序、數(shù)據(jù)或正文的字符串構(gòu)成。包括一般用戶建立的源程序文件、數(shù)據(jù)文件、目標(biāo)代碼文件、各種系統(tǒng)文件和庫文件。2. 目錄文件：由下屬文件的目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。3. 特別文件：特指各種外部設(shè)備，為了便于統(tǒng)一管理，把所有 I/O 設(shè)備都按文件格式供用戶使用。特別文件分為字符特別文件和塊特別文件，前者是有關(guān)輸入/輸出的設(shè)備，后者是存儲信息的設(shè)備。文件系統(tǒng)的功能 文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：文件管理、目錄管理、文件空間管理、文件共享和保護(hù)、提供方便的接口。文件的邏輯組織和文件的物理組織 操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)141．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。這種從用戶觀點(diǎn)出發(fā)所見到的文件組織形式稱為文件的邏輯組織。　1) 有結(jié)構(gòu)文件（記錄式文件）：邏輯上可被看成一組連續(xù)順序的記錄的集合?！?) 無結(jié)構(gòu)文件：指文件內(nèi)部不再劃分記錄，它是由一組相關(guān)信息組成的有序字符流，即流式文件。2．文件的物理組織：文件在存儲設(shè)備上的存儲組織形式稱為文件的物理組織?！?) 文件的物理組織形式主要有： 　　連續(xù)文件：所占盤塊是連續(xù)的。 　　串聯(lián)文件：所占盤塊不連續(xù)，前后鏈接。目錄和目錄結(jié)構(gòu) 1. 文件控制塊和文件目錄 　1) 文件控制塊：在文件系統(tǒng)內(nèi)部給每個文件惟一地設(shè)置一個文件控制塊，它用于描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與文件一一對應(yīng)。　　2) 文件目錄：文件控制塊的有序集合?！?) 目錄項(xiàng)：文件目錄中的一個文件控制塊?！?) 目錄文件：完全由目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。 2. 目錄結(jié)構(gòu) 　1) 單級目錄： 版本以下采用，全部文件都登記在同一目錄中。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。　2) 二級目錄：為每個用戶單獨(dú)建立一個目錄，各管轄自己下屬的文件。產(chǎn)生于多用戶分時系統(tǒng)， 版本以上采用，文件主目錄（ MFD）的表目按用戶分，每個用戶有一個用戶文件目錄（UFD）。優(yōu)點(diǎn)是允許重名，提高搜索速度，缺點(diǎn)是不太適合大量用戶和大量文件的大系統(tǒng)。　3) 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。產(chǎn)生于 UNIX操作系統(tǒng)，巳被現(xiàn)代操作系統(tǒng)廣泛采用。目錄與文件在一起，目錄也做成文件。操作系統(tǒng)中每一名字由“ 全路徑 ”能確定唯一文件，有根 /莖/葉（端頭）層次關(guān)系概念?！?) 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。UNIX 的文件系統(tǒng)是樹型結(jié)構(gòu)，而且是帶鏈接的樹型結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)153. 路徑名在樹型目錄中，同一目錄中的各個文件不能同名，但不同目錄中的文件可以同名。例如樹型圖中目錄/usr 中都有名字為 fp 的項(xiàng)，但是它們代表了不同的文件。文件路徑名有兩種表示形式：絕對路徑名和相對路徑名?！?) 絕對路徑名（全路徑名）：是從根目錄開始到達(dá)所要查找文件的路徑。例如，在 UNIX 系統(tǒng)中，以“/” 　表　示根目錄。圖中兩個 fp 文件的絕對路徑名是：（root） /usr/fp；（root ） /usr/m1/prog/fp；　2)相對路徑名：系統(tǒng)為每個用戶設(shè)置一個當(dāng)前目錄（又稱工作目錄），訪問某個文件時，就從當(dāng)前目錄開始向下順次檢索。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)接口程序啟動方式，程序結(jié)束時系統(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)安裝與啟動一、程序的啟動和結(jié)束1. 程序的啟動程序開始執(zhí)行時必須滿足兩個前提條件：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，$，%操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)16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：啟動中文環(huán)境需要多條命令：裝入字庫啟動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。（b）釋放所用資源（空間、設(shè)備），記錄使用情況，記帳等異常結(jié)束：發(fā)生了某些錯誤而導(dǎo)致程序在沒有完成預(yù)定功能時提前結(jié)束二、 用戶與操作系統(tǒng)的接口作業(yè)級接口程序級接口1. 作業(yè)級接口操作系統(tǒng)為用戶對作業(yè)運(yùn)行全過程控制提供的功能(1) 聯(lián)機(jī)接口（交互式）(2) 脫機(jī)接口2. 程序級接口系統(tǒng)為用戶在程序一級提供有關(guān)服務(wù)而設(shè)置操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)17由一組系統(tǒng)調(diào)用命令組成。負(fù)責(zé)管理和控制運(yùn)行的程序并在這些程序與系統(tǒng)控制的資源和提供的服務(wù)間實(shí)現(xiàn)交互作用用匯編語言：在程序中直接用系統(tǒng)調(diào)用命令用高級語言：可在編程時使用過程調(diào)用語句系統(tǒng)為用戶在程序一級提供有關(guān)服務(wù)而設(shè)置由一組系統(tǒng)調(diào)用命令組成。負(fù)責(zé)管理和控制運(yùn)行的程序并在這些程序與系統(tǒng)控制的資源和提供的服務(wù)間實(shí)現(xiàn)交互作用用匯編語言：在程序中直接用系統(tǒng)調(diào)用命令用高級語言：可在編程時使用過程調(diào)用語句 三、 系統(tǒng)調(diào)用1. 系統(tǒng)調(diào)用介系統(tǒng)調(diào)用是用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)提供的子功能這是特殊的過程調(diào)用, 由特殊的機(jī)器指令實(shí)現(xiàn)。這個調(diào)用指令還將系統(tǒng)轉(zhuǎn)入系統(tǒng)態(tài)系統(tǒng)調(diào)用程序是一個低級過程,由匯編語言或 C 語言直接訪問。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給編程人員的唯一接口,利用系統(tǒng)調(diào)用, 動態(tài)請求和釋放系統(tǒng)資源, 完成與硬件相關(guān)的工作以及控制程序的執(zhí)行等。處理器的狀態(tài)根據(jù)運(yùn)行程序?qū)Y源和機(jī)器指令的使用權(quán)限將處理器設(shè)置為不同狀態(tài)多數(shù)系統(tǒng)將處理器工作狀態(tài)劃分為系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)系統(tǒng)態(tài)：操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，較高的特權(quán)級別, 又稱為特權(quán)態(tài)(特態(tài))、管態(tài)用戶態(tài)：用戶程序運(yùn)行時的狀態(tài), 較低的特權(quán)級別, 又稱為普通態(tài)(普態(tài))、目態(tài)系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)的差別處理器處于系統(tǒng)態(tài)時：全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)18可使用所有資源并具有改變處理器狀態(tài)的能力處理器處于用戶態(tài)時：只有非特權(quán)指令能執(zhí)行特權(quán)級別不同可運(yùn)行指令集合也不同特權(quán)級別越高，可以運(yùn)行指令集合越大高特權(quán)級別對應(yīng)的可運(yùn)行指令集合包含低特權(quán)級的系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)例編程序例子：在屏幕上顯示一字符串查系統(tǒng)調(diào)用表得知，調(diào)用號為 09H，出口參數(shù)無, 入口參數(shù): DS:DX＝輸出字串所在緩沖區(qū)首址：…MOV AH, 09HMOV DX, SEG MystringMOV DS, DXMOV DX, OFFSET MystringINT 21H…Mystring DB ‘Hello World’ 高級語言例子：打印 5 個字符char buff[4]=“abcde”。for(i=4。i=0。i)print(buff[i])。高級語言例子：讀硬盤文件 f1 的第 10 到 20 個字節(jié)seek(fd,10,0)。read(fd,buff,11)。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)知識點(diǎn)總結(jié)19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。不同點(diǎn)：一般過程調(diào)用:調(diào)用程序和被調(diào)用程序都運(yùn)行在相同狀態(tài) (系統(tǒng)態(tài)或用戶態(tài)), 調(diào)用時不涉及系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)調(diào)用: 調(diào)用程序在用戶態(tài)，被調(diào)用程序在系統(tǒng)態(tài),調(diào)用時涉及系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換, 不允許由調(diào)用過程直接轉(zhuǎn)向被調(diào)用過程, 先通過軟中斷機(jī)制由用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài), 在 OS 核心分析后, 再轉(zhuǎn)向相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用處理子程序。系統(tǒng)調(diào)用的分類將系統(tǒng)的功能分為兩部分：系統(tǒng)自身所需要的作為服務(wù)提供給用戶的OS 的系統(tǒng)調(diào)用:進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用文件操作類系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程通信類系統(tǒng)調(diào)用設(shè)備管理類系統(tǒng)調(diào)用信息維護(hù)類系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)DOS: 21h 號中斷的系統(tǒng)服務(wù)功能以及參數(shù)列表Linux: 0x80 (或 128)中斷向量用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用現(xiàn)代操作系統(tǒng)一般不直接提供系統(tǒng)調(diào)用指令接口, 通常做法: 提供一套方便、實(shí)用的應(yīng)用程序函數(shù)庫 (應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口 API )從應(yīng)用層面重新封裝系統(tǒng)調(diào)用、屏蔽復(fù)雜的系統(tǒng)調(diào)用傳參問題、提供高級語言接口, 有助于快速開發(fā)操作系統(tǒng)知識點(diǎn)總結(jié)20在更高層面提供系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模板庫和類庫, 如: Windows 2022/XP 提供封裝系統(tǒng)用 Win32 API 和高層編程設(shè)施 MFC 以及 ATLLinux 提供封裝系統(tǒng)調(diào)用、符合 POSIX 標(biāo)準(zhǔn) API 和 C 運(yùn)行庫2. 系統(tǒng)調(diào)用的處理過程為了保證 OS 不被用戶程序破壞, 不允許用戶程序直接訪問 OS 的系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。用戶怎樣得到系統(tǒng)服務(wù)的呢？需要有一個類似于硬件中斷處理的處理機(jī)構(gòu)。當(dāng)用戶使用操作系統(tǒng)調(diào)用時, 產(chǎn)生一條相應(yīng)的指令, 處理機(jī)在執(zhí)行到該指令時發(fā)生相應(yīng)的中斷, 并發(fā)出有關(guān)的信號給