【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能強(qiáng)占該資源，只有等其完成任務(wù)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(gè)進(jìn)程鏈，其中每個(gè)進(jìn)程至少占有其它進(jìn)程所必需的資源，從而形成一個(gè)等待鏈。 處理死鎖問(wèn)題的三種方式：? 　可使用協(xié)議預(yù)防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。? 可允許系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測(cè)出死鎖狀態(tài)，并加以恢復(fù)。? 可忽略進(jìn)程死鎖問(wèn)題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來(lái)不會(huì)發(fā)生。即沒(méi)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(yù)防和避免　　再檢測(cè)和恢復(fù) 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(jìn)程，是可以被CPU和I/O設(shè)備所共同訪問(wèn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。計(jì)算機(jī)的所有程序運(yùn)行時(shí)都要調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存管理的主要工作是：為每個(gè)用戶進(jìn)程合理地分配內(nèi)存，以保證各個(gè)進(jìn)程之間在存儲(chǔ)區(qū)不發(fā)生沖突；當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，如何把內(nèi)存和外存結(jié)合起來(lái)，給用戶提供一個(gè)比實(shí)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(hù)和擴(kuò)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(gè)處理步驟，這些步驟可將源程序轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制機(jī)器代碼，然后在內(nèi)存中等待執(zhí)行。當(dāng)然有時(shí)并非每個(gè)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(gè)執(zhí)行階段。(了解) :如果在編譯時(shí)就知道進(jìn)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(duì)地址代碼。 : 不知道進(jìn)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(duì)地址。 :如果進(jìn)程在執(zhí)行時(shí)可以從一個(gè)內(nèi)存段移動(dòng)到另一個(gè)內(nèi)存段，那么進(jìn)程的絕對(duì)地址映射工作只能延遲到執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。 物理地址空間與邏輯地址空間 物理地址:是計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元的真實(shí)地址。 物理地址空間:由物理地址所構(gòu)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(gòu)成的地址范圍。 地址映射:用戶程序在運(yùn)行時(shí)要裝入內(nèi)存，這就需要將邏輯地址變換成物理地址，這個(gè)過(guò)程稱為地址映射，也稱重定位。　　用戶編寫的源程序是不考慮地址的，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(jì)算機(jī)中被稱為內(nèi)存管理單元的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)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(jìn)程使用內(nèi)存的交換技術(shù)　 為了更加有效地使用內(nèi)存，進(jìn)程在不運(yùn)行時(shí)，可以暫時(shí)從內(nèi)存移至外存上，直到需要再運(yùn)行時(shí)再重新調(diào)回到內(nèi)存中。也就是說(shuō)內(nèi)存管理程序可將剛剛運(yùn)行過(guò)的進(jìn)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(gè)要運(yùn)行的進(jìn)程占據(jù)前者釋放的內(nèi)存空間。 計(jì)算機(jī)工作時(shí)，為了將多個(gè)進(jìn)程放入到內(nèi)存就必須考慮在內(nèi)存中如何放置這些進(jìn)程。 內(nèi)存分配方案連續(xù) 對(duì)于連續(xù)內(nèi)存分配方案，開始時(shí)所有內(nèi)存是一個(gè)大的孔，隨著內(nèi)存分配的進(jìn)行就會(huì)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(dāng)新進(jìn)程需要內(nèi)存時(shí)，為其尋找合適的孔，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配 。該方案為每個(gè)進(jìn)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(yè)式分頁(yè)管理基本思想：o 內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個(gè)大小相等的塊(頁(yè)框) o 進(jìn)程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊(頁(yè)面)o 內(nèi)存分配時(shí)每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)地分配一個(gè)頁(yè)框，而一個(gè)進(jìn)程所分得頁(yè)框在位置上不必是連續(xù)的。頁(yè)表：操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張頁(yè)表，該表記錄用戶程序的每個(gè)邏輯頁(yè)面存放在哪一個(gè)內(nèi)存物理頁(yè)框。 虛擬內(nèi)存方案　　虛擬內(nèi)存是一個(gè)容量很大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，它不是任何實(shí)際的物理存儲(chǔ)器，它一般是借助硬盤來(lái)擴(kuò)大主存的容量?！　√摂M內(nèi)存：對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)講，如果僅將當(dāng)前要運(yùn)行的幾個(gè)頁(yè)面裝入內(nèi)存便可以開始運(yùn)行，而其余頁(yè)面可暫時(shí)留在磁盤上，待需要時(shí)再調(diào)入內(nèi)存，并且調(diào)入時(shí)也不占用新的內(nèi)存空間，而是對(duì)原來(lái)運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換。這樣，就可以在計(jì)算機(jī)有限的內(nèi)存中同時(shí)駐留多個(gè)進(jìn)程并運(yùn)行。而對(duì)用戶來(lái)講感覺(jué)到系統(tǒng)提供了足夠大的物理內(nèi)存，而實(shí)際上并非真實(shí)的，這就是虛擬內(nèi)存。 頁(yè)面請(qǐng)求與頁(yè)面置換算法頁(yè)面請(qǐng)求:在虛擬內(nèi)存技術(shù)中，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)并沒(méi)有將所有頁(yè)面裝入到內(nèi)存，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)程會(huì)不斷地請(qǐng)求頁(yè)面，如果訪問(wèn)的頁(yè)面已在內(nèi)存，就繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問(wèn)的頁(yè)面尚未調(diào)入到內(nèi)存，便請(qǐng)求操作系統(tǒng)將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，以便進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行下去。 頁(yè)面置換:如果請(qǐng)求頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，分配給該進(jìn)程的頁(yè)框已用完，就無(wú)法立即裝入所請(qǐng)求頁(yè)面。此時(shí)，必須將進(jìn)程中的某個(gè)頁(yè)面從內(nèi)存的頁(yè)框調(diào)出到磁盤上，再?gòu)拇疟P上將所請(qǐng)求的頁(yè)面調(diào)入到內(nèi)存的該頁(yè)框中。這個(gè)過(guò)程叫做頁(yè)面置換。 文件管理文件管理是操作系統(tǒng)最常見(jiàn)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(chǔ)設(shè)備上的相關(guān)信息的集合。 文件命名：文件主名+擴(kuò)展名　　文件存取屬性：　? 只讀：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀操作。 ? 讀寫：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀和寫的操作。 ? 文檔：允許任何用戶進(jìn)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(duì)文件進(jìn)行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間的接口。這個(gè)系統(tǒng)將所有文件組織成目錄結(jié)構(gòu)保存在外存，一個(gè)文件對(duì)應(yīng)其中的一個(gè)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(duì)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(duì)文件的其它操作包括：文件復(fù)制、重命名、更改屬性等。 文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu) 文件結(jié)構(gòu)分物理和邏輯結(jié)構(gòu)。其中物理結(jié)構(gòu)是文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備有關(guān)。文件邏輯結(jié)構(gòu)是指用戶能直接感受到的文件組織結(jié)構(gòu)，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備無(wú)關(guān)。文件的邏輯結(jié)構(gòu)　　無(wú)結(jié)構(gòu)文件　　有結(jié)構(gòu)文件　　流式文件　　索引順序文件　　　順序文件　　　索引文件　　　無(wú)結(jié)構(gòu)的流式文件：是一維的、連續(xù)的、無(wú)結(jié)構(gòu)的字符序列，可以看成是由一條無(wú)結(jié)構(gòu)的記錄組成的文件。有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：是帶有結(jié)構(gòu)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(chǔ)。索引文件：由主文件和索引表構(gòu)成?？梢詫?shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。 　　(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(duì)索引表進(jìn)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(diǎn)的結(jié)合。順序文件是按主關(guān)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(xiàng)，組與組之間按關(guān)鍵字大小有序排列，組內(nèi)記錄順序查找。 文件的訪問(wèn)方式1. 順序訪問(wèn)方式順序訪問(wèn)方式主要適合于對(duì)順序文件的訪問(wèn)。其訪問(wèn)的位置是由指針定位的。讀操作是讀取指針?biāo)甘疚恢玫膬?nèi)容，并自動(dòng)將指針向后移動(dòng)，以指示下一次讀的位置。而對(duì)寫操作，所寫的內(nèi)容總是添加到文件的尾部。 順序訪問(wèn)方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤)，對(duì)直接存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤)也適合。 2. 直接訪問(wèn)方式 直接訪問(wèn)也稱隨機(jī)訪問(wèn)，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(wèn)是最為常見(jiàn)和高效的文件訪問(wèn)方式。直接訪問(wèn)方式是基于磁盤的模型。 在進(jìn)行文件訪問(wèn)時(shí)，首先對(duì)索引文件按關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，查找到指向數(shù)據(jù)記錄的指針，根據(jù)該指針實(shí)現(xiàn)對(duì)具體數(shù)據(jù)記錄的訪問(wèn)。 文件的目錄結(jié)構(gòu)通常，一個(gè)磁盤至少應(yīng)包含一個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)用來(lái)保存文件和目錄結(jié)構(gòu) 。文件目錄的組成：每個(gè)文件有一個(gè)文件控制塊FCB，它是文件存在的標(biāo)志，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息。把所有的文件控制塊組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，每個(gè)文件控制塊就是其中的一個(gè)目錄項(xiàng)。文件的目錄系統(tǒng)可以組織成單層目錄結(jié)構(gòu)、雙層目錄結(jié)構(gòu)、樹型目錄結(jié)構(gòu)、無(wú)環(huán)路目錄結(jié)構(gòu)和通用圖目錄結(jié)構(gòu)。 樹型目錄結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的一種目錄結(jié)構(gòu)。這種目錄結(jié)構(gòu)在邏輯上的構(gòu)成是一棵樹，子目錄是樹枝，而文件是樹葉。一個(gè)用戶所擁有的子目錄位置不需要統(tǒng)一，在一個(gè)子目錄下可以再創(chuàng)建子目錄。 輸入／輸出系統(tǒng)管理 每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備了許多外部設(shè)備，它們的性能和操作方式都不一樣。操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備(即輸入/輸出系統(tǒng))管理的主要目標(biāo)是：方便用戶使用外部設(shè)備，提高CPU和設(shè)備的利用率。 基本概念 （port）：I/O設(shè)備與計(jì)算機(jī)通信的連接點(diǎn)被稱為端口。　 (controller)：用于操作端口、總線和設(shè)備的一組電子器件，是設(shè)備與總線的連接裝置?！? 輸入/輸出控制方式CPU通過(guò)端口對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制的方式有以下幾種： (1) 程序控制方式 早期計(jì)算機(jī)采用的方式。CPU向設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O指令啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出，然后CPU就等待I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，直到一個(gè)字節(jié)傳送完畢。接下來(lái)，CPU按以上方式處理下一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出。 CPU絕大部分時(shí)間都用于循環(huán)等待及測(cè)試I/O是否完成，造成CPU資源的極大浪費(fèi)。CPU和外圍設(shè)備只能串行工作。 (2) 中斷驅(qū)動(dòng)方式 當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)I/O設(shè)備工作時(shí)，首先由CPU向相應(yīng)設(shè)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(lái)的任務(wù)，設(shè)備控制器則按照命令的要求去控制I/O設(shè)備工作。這時(shí)，CPU與I/O設(shè)備并行工作。 這種方式CPU的利用率較高。但這種方式的缺點(diǎn)是在一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，發(fā)生中斷次數(shù)較多(每次只傳送一個(gè)字節(jié))，這將耗去大量CPU處理時(shí)間。 (3) 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 引入設(shè)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(shè)備直接送入內(nèi)存或相反，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送完畢時(shí)才需要CPU干預(yù)。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(duì)每一塊數(shù)據(jù)的讀寫變成對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀寫，可以進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)。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(shè)備與CPU(實(shí)際指內(nèi)存)交換數(shù)據(jù)時(shí)，需要使用緩沖技術(shù)。也就是為I/O設(shè)備設(shè)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(shí)，再做批量處理。 引入緩沖： (1) 緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾； (2) 減少對(duì)CPU中斷頻率； (3) 提高CPU與I/O設(shè)備間的并行性。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體設(shè)備有關(guān)，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和使用該設(shè)備。每個(gè)外部設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它也是硬件的身份識(shí)別標(biāo)志，負(fù)責(zé)完成設(shè)備具體的各種動(dòng)作(輸入/輸出操作)。 一旦為I/O設(shè)備安裝了驅(qū)動(dòng)程序，那么應(yīng)用程序在使用I/O設(shè)備時(shí)，就不必關(guān)心設(shè)備的特性、I/O控制方式，這樣就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與設(shè)備的無(wú)關(guān)性。 　　 典型操作系統(tǒng) UnixUnix是一個(gè)通用、交互式、分時(shí)多用戶并支持網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)，是可以運(yùn)行在各種機(jī)型(從微機(jī)到巨型機(jī)在內(nèi))上的通用操作系統(tǒng)。主要適用于網(wǎng)絡(luò)、大中小型機(jī)。 缺點(diǎn)：軟件少，價(jià)格貴，難掌握。 DOS DOS是單用戶、單任務(wù)和字符界面的操作系統(tǒng)，主要為16位微型計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)，DOS目前仍在一些微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)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(wù)機(jī)制　　　 l 支持網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用程序的支持 Linux Linux是一個(gè)免費(fèi)、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(wù)器操作系統(tǒng)，也可以安裝在微機(jī)上，并提供上網(wǎng)軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、動(dòng)畫軟件等，它除了命令操作外還提供了類似Windows風(fēng)格的圖形界面，我國(guó)自行開發(fā)的有紅旗、藍(lán)點(diǎn)Linux、麒麟Linux等。缺點(diǎn)是兼容性差，應(yīng)用軟件安裝困難，操作性差，使用不習(xí)慣。 Mac OS Mac OS是一運(yùn)行于蘋果系列微型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)。蘋果機(jī)多用于圖形領(lǐng)域，它往往代表了潮流和時(shí)尚，代表精美的工業(yè)設(shè)計(jì)，但它不兼容Windows軟件，所以叫好不叫座。第七章 多媒體技術(shù) 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)概述 多媒體計(jì)算機(jī)的概念從一般意義上講，在計(jì)算機(jī)或通訊領(lǐng)域，媒體是指信息的載體或者信息的存儲(chǔ)實(shí)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(chǔ)實(shí)體包括磁盤、磁帶、光盤、U盤等。而就多媒體計(jì)算機(jī)而言，媒體則是指信息載體。 根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的定義，媒體可分為5種：感覺(jué)媒體、 表示媒體、顯示媒體 存儲(chǔ)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(dòng)畫、視頻等各種媒體在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的有機(jī)結(jié)合。 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)：計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫)，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)系統(tǒng)且具有交互性。 多媒體技術(shù)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(tái)多媒體計(jì)算機(jī)問(wèn)世。 1986年，推出光盤系統(tǒng)。 1990年，多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)制定MPC1標(biāo)準(zhǔn)。 1995年，Windows95操作系統(tǒng)問(wèn)世。 多媒體技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)多媒體特點(diǎn)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(jiǎn)單的收集，而是被有機(jī)地集成為系統(tǒng)。 (3) 交互性：多種媒體系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，用戶可以根據(jù)需要來(lái)使用系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)，包括： ① 音頻視頻信號(hào)的獲取技術(shù) ② 多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼技術(shù) ③ 音頻視