【文章內(nèi)容簡介】 能強占該資源，只有等其完成任務并釋放資源?！? 　循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個進程鏈，其中每個進程至少占有其它進程所必需的資源，從而形成一個等待鏈。 處理死鎖問題的三種方式：? 　可使用協(xié)議預防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會進入死鎖狀態(tài)。? 可允許系統(tǒng)進入死鎖狀態(tài)，然后檢測出死鎖狀態(tài)，并加以恢復。? 可忽略進程死鎖問題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來不會發(fā)生。即沒有必要把精力花在小概率事件上。處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預防和避免　　再檢測和恢復 內(nèi)存管理內(nèi)存是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心。內(nèi)存用于容納操作系統(tǒng)和各種用戶進程，是可以被CPU和I/O設備所共同訪問的數(shù)據(jù)倉庫。計算機的所有程序運行時都要調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存管理的主要工作是：為每個用戶進程合理地分配內(nèi)存，以保證各個進程之間在存儲區(qū)不發(fā)生沖突；當內(nèi)存不足時，如何把內(nèi)存和外存結合起來，給用戶提供一個比實際內(nèi)存大得多的虛擬內(nèi)存，使得程序能順利執(zhí)行。內(nèi)存管理包括內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護和擴充。 用戶程序執(zhí)行與地址映射用戶編寫程序在執(zhí)行前，需要多個處理步驟，這些步驟可將源程序轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制機器代碼，然后在內(nèi)存中等待執(zhí)行。當然有時并非每個步驟都是必需的。通常，將指令和數(shù)據(jù)的地址映射成內(nèi)存地址可以發(fā)生在以下三個執(zhí)行階段。(了解) :如果在編譯時就知道進程將在內(nèi)存中的什么位置駐留，那么編譯器就可以直接以生成絕對地址代碼。 : 不知道進程將駐留在什么位置，那么編譯器就必須生成程序的邏輯地址，在加載階段再轉(zhuǎn)變成內(nèi)存的絕對地址。 :如果進程在執(zhí)行時可以從一個內(nèi)存段移動到另一個內(nèi)存段，那么進程的絕對地址映射工作只能延遲到執(zhí)行時進行。 物理地址空間與邏輯地址空間 物理地址:是計算機內(nèi)存單元的真實地址。 物理地址空間:由物理地址所構成的地址范圍。 邏輯地址:用戶程序地址，從0開始編址。 邏輯地址空間:由邏輯地址所構成的地址范圍。 地址映射:用戶程序在運行時要裝入內(nèi)存，這就需要將邏輯地址變換成物理地址，這個過程稱為地址映射，也稱重定位?！　∮脩艟帉懙脑闯绦蚴遣豢紤]地址的，源程序經(jīng)CPU編譯后產(chǎn)生邏輯地址。從CPU產(chǎn)生的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的物理地址的映射是由計算機中被稱為內(nèi)存管理單元的硬件設備來實現(xiàn)的，將邏輯地址與內(nèi)存管理單元中存放的內(nèi)存基址相加就得到了物理地址。 　 進程使用內(nèi)存的交換技術　 為了更加有效地使用內(nèi)存，進程在不運行時，可以暫時從內(nèi)存移至外存上，直到需要再運行時再重新調(diào)回到內(nèi)存中。也就是說內(nèi)存管理程序可將剛剛運行過的進程從內(nèi)存中換出以釋放出占用的內(nèi)存空間，然后將另一個要運行的進程占據(jù)前者釋放的內(nèi)存空間。 計算機工作時，為了將多個進程放入到內(nèi)存就必須考慮在內(nèi)存中如何放置這些進程。 內(nèi)存分配方案連續(xù) 對于連續(xù)內(nèi)存分配方案，開始時所有內(nèi)存是一個大的孔，隨著內(nèi)存分配的進行就會形成位置上不連續(xù)的大小不一的孔。在連續(xù)內(nèi)存分配方案中，當新進程需要內(nèi)存時，為其尋找合適的孔，實現(xiàn)內(nèi)存分配 。該方案為每個進程所分配的內(nèi)存物理地址空間在位置上是連續(xù)的。 內(nèi)存分配方案分頁式分頁管理基本思想：o 內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個大小相等的塊(頁框) o 進程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊(頁面)o 內(nèi)存分配時每個頁面對應地分配一個頁框，而一個進程所分得頁框在位置上不必是連續(xù)的。頁表：操作系統(tǒng)為每個用戶程序建立一張頁表，該表記錄用戶程序的每個邏輯頁面存放在哪一個內(nèi)存物理頁框。 虛擬內(nèi)存方案　　虛擬內(nèi)存是一個容量很大的存儲器的邏輯模型，它不是任何實際的物理存儲器，它一般是借助硬盤來擴大主存的容量?！　√摂M內(nèi)存：對于一個進程來講，如果僅將當前要運行的幾個頁面裝入內(nèi)存便可以開始運行，而其余頁面可暫時留在磁盤上，待需要時再調(diào)入內(nèi)存，并且調(diào)入時也不占用新的內(nèi)存空間，而是對原來運行過的頁面進行置換。這樣，就可以在計算機有限的內(nèi)存中同時駐留多個進程并運行。而對用戶來講感覺到系統(tǒng)提供了足夠大的物理內(nèi)存，而實際上并非真實的，這就是虛擬內(nèi)存。 頁面請求與頁面置換算法頁面請求:在虛擬內(nèi)存技術中，進程運行時并沒有將所有頁面裝入到內(nèi)存，在運行過程中進程會不斷地請求頁面，如果訪問的頁面已在內(nèi)存，就繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問的頁面尚未調(diào)入到內(nèi)存，便請求操作系統(tǒng)將所缺頁面調(diào)入內(nèi)存，以便進程能繼續(xù)運行下去。 頁面置換:如果請求頁面調(diào)入內(nèi)存時，分配給該進程的頁框已用完，就無法立即裝入所請求頁面。此時，必須將進程中的某個頁面從內(nèi)存的頁框調(diào)出到磁盤上，再從磁盤上將所請求的頁面調(diào)入到內(nèi)存的該頁框中。這個過程叫做頁面置換。 文件管理文件管理是操作系統(tǒng)最常見的組成部分。文件管理主要提供目錄及其文件的管理。　 文件的概念文件：保存在外部存儲設備上的相關信息的集合。 文件命名：文件主名+擴展名　　文件存取屬性：　? 只讀：只允許授權用戶進行讀操作。 ? 讀寫：只允許授權用戶進行讀和寫的操作。 ? 文檔：允許任何用戶進行讀寫操作。 ? 隱藏：不允許用戶直接看到文件名。 文件系統(tǒng)：是對文件進行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間的接口。這個系統(tǒng)將所有文件組織成目錄結構保存在外存，一個文件對應其中的一個目錄條。目錄條記錄有文件名、文件位置等信息。 　　操作系統(tǒng)對文件的基本操作包括：創(chuàng)建文件、文件寫、文件讀、文件重定位、文件刪除、文件截短。 對文件的其它操作包括：文件復制、重命名、更改屬性等。 文件的物理結構和邏輯結構 文件結構分物理和邏輯結構。其中物理結構是文件在外存上的存儲組織形式，它與具體的存儲設備有關。文件邏輯結構是指用戶能直接感受到的文件組織結構，它與具體的存儲設備無關。文件的邏輯結構　　無結構文件　　有結構文件　　流式文件　　索引順序文件　　　順序文件　　　索引文件　　　無結構的流式文件：是一維的、連續(xù)的、無結構的字符序列，可以看成是由一條無結構的記錄組成的文件。有結構的記錄式文件：是帶有結構的、性質(zhì)相同的記錄的集合。順序文件：文件所包含的一系列記錄按照某種順序依次連續(xù)存儲。索引文件：由主文件和索引表構成?？梢詫崿F(xiàn)快速訪問。 　　(1) 按輸入記錄的先后次序建立數(shù)據(jù)區(qū)和索引表。 　 (2) 待全部記錄輸入完畢后對索引表進行排序，排序后的索引表和主文件一起就形成了索引文件。索引順序文件：順序文件和索引文件特點的結合。順序文件是按主關鍵字有序排列的，將順序文件的所有記錄分組，索引表中為每組的首記錄建立一索引項，組與組之間按關鍵字大小有序排列，組內(nèi)記錄順序查找。 文件的訪問方式1. 順序訪問方式順序訪問方式主要適合于對順序文件的訪問。其訪問的位置是由指針定位的。讀操作是讀取指針所指示位置的內(nèi)容，并自動將指針向后移動，以指示下一次讀的位置。而對寫操作，所寫的內(nèi)容總是添加到文件的尾部。 順序訪問方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲設備(如磁盤)，對直接存儲設備(如磁盤)也適合。 2. 直接訪問方式 直接訪問也稱隨機訪問，它指的是允許跳躍式地隨意存取文件中的任何記錄，而不需要任何順序限制。直接訪問是最為常見和高效的文件訪問方式。直接訪問方式是基于磁盤的模型。 在進行文件訪問時，首先對索引文件按關鍵字進行檢索，查找到指向數(shù)據(jù)記錄的指針，根據(jù)該指針實現(xiàn)對具體數(shù)據(jù)記錄的訪問。 文件的目錄結構通常，一個磁盤至少應包含一個分區(qū)，每個分區(qū)用來保存文件和目錄結構 。文件目錄的組成：每個文件有一個文件控制塊FCB，它是文件存在的標志，存放了為管理文件所需的所有有關信息。把所有的文件控制塊組織在一起，就構成了文件目錄，每個文件控制塊就是其中的一個目錄項。文件的目錄系統(tǒng)可以組織成單層目錄結構、雙層目錄結構、樹型目錄結構、無環(huán)路目錄結構和通用圖目錄結構。 樹型目錄結構是目前使用最為廣泛的一種目錄結構。這種目錄結構在邏輯上的構成是一棵樹，子目錄是樹枝，而文件是樹葉。一個用戶所擁有的子目錄位置不需要統(tǒng)一，在一個子目錄下可以再創(chuàng)建子目錄。 輸入／輸出系統(tǒng)管理 每臺計算機都配備了許多外部設備，它們的性能和操作方式都不一樣。操作系統(tǒng)對設備(即輸入/輸出系統(tǒng))管理的主要目標是：方便用戶使用外部設備，提高CPU和設備的利用率。 基本概念 （port）：I/O設備與計算機通信的連接點被稱為端口。　 (controller)：用于操作端口、總線和設備的一組電子器件，是設備與總線的連接裝置?！? 輸入/輸出控制方式CPU通過端口對外設進行控制的方式有以下幾種： (1) 程序控制方式 早期計算機采用的方式。CPU向設備控制器發(fā)出一條I/O指令啟動設備進行一個字節(jié)的輸入或輸出，然后CPU就等待I/O設備進行數(shù)據(jù)傳送，直到一個字節(jié)傳送完畢。接下來，CPU按以上方式處理下一個字節(jié)的輸入或輸出。 CPU絕大部分時間都用于循環(huán)等待及測試I/O是否完成，造成CPU資源的極大浪費。CPU和外圍設備只能串行工作。 (2) 中斷驅(qū)動方式 當某進程要啟動某個I/O設備工作時，首先由CPU向相應設備的控制器發(fā)出一條I/O命令，然后CPU立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來的任務，設備控制器則按照命令的要求去控制I/O設備工作。這時，CPU與I/O設備并行工作。 這種方式CPU的利用率較高。但這種方式的缺點是在一次數(shù)據(jù)傳送過程中，發(fā)生中斷次數(shù)較多(每次只傳送一個字節(jié))，這將耗去大量CPU處理時間。 (3) 直接存儲器訪問方式 引入設備DMA控制器，在其控制下，以數(shù)據(jù)塊為單位，將數(shù)據(jù)從設備直接送入內(nèi)存或相反，當一個或多個數(shù)據(jù)塊傳送完畢時才需要CPU干預。該方式CPU的利用率高。 (4) 通道控制方式 通道控制方式是DMA的發(fā)展，它把對每一塊數(shù)據(jù)的讀寫變成對一組數(shù)據(jù)塊的讀寫，可以進一步減少CPU的干預。更大程度地提高了系統(tǒng)資源的利用率。 I/O緩沖管理現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，I/O設備與CPU(實際指內(nèi)存)交換數(shù)據(jù)時，需要使用緩沖技術。也就是為I/O設備設置緩沖區(qū)暫存數(shù)據(jù)，等到數(shù)據(jù)積累到一定程度時，再做批量處理。 引入緩沖： (1) 緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾； (2) 減少對CPU中斷頻率； (3) 提高CPU與I/O設備間的并行性。 設備驅(qū)動程序設備驅(qū)動程序與具體設備有關，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅(qū)動程序，計算機才能識別和使用該設備。每個外部設備都有相應的設備驅(qū)動程序，它也是硬件的身份識別標志，負責完成設備具體的各種動作(輸入/輸出操作)。 一旦為I/O設備安裝了驅(qū)動程序，那么應用程序在使用I/O設備時，就不必關心設備的特性、I/O控制方式，這樣就實現(xiàn)了應用程序與設備的無關性。 　　 典型操作系統(tǒng) UnixUnix是一個通用、交互式、分時多用戶并支持網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)，是可以運行在各種機型(從微機到巨型機在內(nèi))上的通用操作系統(tǒng)。主要適用于網(wǎng)絡、大中小型機。 缺點：軟件少，價格貴，難掌握。 DOS DOS是單用戶、單任務和字符界面的操作系統(tǒng)，主要為16位微型計算機而設計，DOS目前仍在一些微型計算機上運行， 但屬于淘汰產(chǎn)品。 Windowsl 界面圖形化，操作便捷　l 采用多任務機制　　　 l 支持網(wǎng)絡功能　　　l 出色的多媒體功能l 硬件更容易使用l 具有眾多應用程序的支持 Linux Linux是一個免費、源代碼開放、自由傳播、類似于Unix的操作系統(tǒng)。它既可以做各種服務器操作系統(tǒng)，也可以安裝在微機上，并提供上網(wǎng)軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、動畫軟件等，它除了命令操作外還提供了類似Windows風格的圖形界面，我國自行開發(fā)的有紅旗、藍點Linux、麒麟Linux等。缺點是兼容性差，應用軟件安裝困難，操作性差，使用不習慣。 Mac OS Mac OS是一運行于蘋果系列微型計算機上的操作系統(tǒng)。蘋果機多用于圖形領域，它往往代表了潮流和時尚，代表精美的工業(yè)設計，但它不兼容Windows軟件，所以叫好不叫座。第七章 多媒體技術 多媒體計算機技術概述 多媒體計算機的概念從一般意義上講，在計算機或通訊領域，媒體是指信息的載體或者信息的存儲實體，信息載體包括數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像、視頻，信息的存儲實體包括磁盤、磁帶、光盤、U盤等。而就多媒體計算機而言，媒體則是指信息載體。 根據(jù)國際電信聯(lián)盟的定義，媒體可分為5種：感覺媒體、 表示媒體、顯示媒體 存儲媒體、傳輸媒體 多媒體：通常所指的多媒體就是文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等各種媒體在計算機統(tǒng)一管理下的有機結合。 多媒體計算機技術：計算機綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫)，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統(tǒng)且具有交互性。 多媒體技術的發(fā)展歷史 1984年，Apple公司推出Machintosh圖形操作系統(tǒng)。 1985年，世界上第一臺多媒體計算機問世。 1986年，推出光盤系統(tǒng)。 1990年，多媒體個人計算機協(xié)會制定MPC1標準。 1995年，Windows95操作系統(tǒng)問世。 多媒體技術的特點和關鍵技術多媒體特點是： (1) 多樣性：多媒體不只處理一種媒體，而是綜合處理多種媒體，包括圖文聲像信息。 (2) 集成性：多媒體不是多種媒體簡單的收集，而是被有機地集成為系統(tǒng)。 (3) 交互性：多種媒體系統(tǒng)可以實現(xiàn)人機互動，用戶可以根據(jù)需要來使用系統(tǒng)。關鍵技術，包括： ① 音頻視頻信號的獲取技術 ② 多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼技術 ③ 音頻視