操作系統(tǒng)(整理自老師上課所講考點(diǎn)及所講例題)(編輯修改稿)
2025-08-31 17:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Optimal）、先進(jìn)先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU） Clock置換（簡單的Clock、改進(jìn)的Clock）第五章 設(shè)備管理 分類問題（1）I/O設(shè)備：使用特性（存儲設(shè)備、輸入輸出）、傳輸速率（低、中、高）、信息交換單位（塊設(shè)備、字符設(shè)備）、共享屬性（獨(dú)占、共享、虛擬）（2）設(shè)備與控制器間接口：通常，設(shè)備不是直接與CPU進(jìn)行通信，而是與設(shè)備控制器通信。該接口三種類型信號：數(shù)據(jù)、控制、狀態(tài)（3）設(shè)備控制器：主要職責(zé)是控制一個或多個I/O設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換。由設(shè)備控制器與處理機(jī)的接口、設(shè)備控制器與設(shè)備的接口和I/O邏輯三部分組成。 I/O通道（1）定義：是一種特殊的處理機(jī)，具有執(zhí)行I/O指令的能力，并通過執(zhí)行I/O程序來控制I/O操作。（2）引入目的：為了建立獨(dú)立的I/O操作，不僅是數(shù)據(jù)的傳送能獨(dú)立于CPU，而且也希望有關(guān)對I/O操作的組織、管理及其結(jié)束處理盡量獨(dú)立，以保證CPU有更多的時間去進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（3）為什么通道是特殊的處理機(jī)：一是其指令類型單一，由于通道硬件比較簡單，所能執(zhí)行的命令主要局限于與I/O操作有關(guān)的指令；二是通道沒有自己的內(nèi)存，通道與CPU共享內(nèi)存。 直接存儲器訪問（DMA）（1）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，所傳送的數(shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的，僅在傳送數(shù)據(jù)塊結(jié)束時才需CPU干預(yù)，整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的。（2）DMA控制器組成：主機(jī)與DMA控制器的接口、DMA控制器與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。（2）DMA控制器工作過程：P170 Spooling技術(shù)：P191 磁盤調(diào)度：先來先服務(wù)（FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（SSTF）、掃描（SCAN）第六章 文件管理 分類問題（1）文件系統(tǒng)：可把數(shù)據(jù)組成分為數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄（一組相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合）、文件（由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件兩種）三級。（2）文件類型：用途（系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件）、數(shù)據(jù)形式（源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件）、存取控制（只執(zhí)行、只讀、讀寫）、組織形式和處理方式（普通、目錄、特殊）。（3）文件控制塊（FCB）：包含基本信息、存儲控制信息和使用信息三類。 外存分配方式 （1）連續(xù)分配方式 （2）鏈接分配：隱式分配、顯式分配（P216圖69） （3）FAT技術(shù)（圖610） （4）混合索引分配方式（直接地址、一次簡介地址、多次間接地址）目錄結(jié)構(gòu) （1）單級目錄結(jié)構(gòu)（一張目錄表） （2）兩級目錄（主文件目錄MFD、用戶目錄）文件存儲空間的管理：位示圖（P232）、成組鏈接法（P233）文件共享與文件保護(hù)（基于索引結(jié)點(diǎn)或符號鏈的共享方式）第七章 操作系統(tǒng)接口（1）命令解釋程序接口功能 等待用戶輸入命令；接收并識別命令；執(zhí)行相應(yīng)的命令處理程序、處理結(jié)果輸出到終端顯示。（2）系統(tǒng)調(diào)用與一般調(diào)用的不同運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài)：調(diào)用程序—用戶態(tài)；被調(diào)用程序—系統(tǒng)態(tài)通過軟中斷機(jī)制進(jìn)入：調(diào)用過程—軟中斷—被調(diào)用過程返回問題：被調(diào)用過程執(zhí)行完畢，返回后調(diào)用過程需根據(jù)算法重新調(diào)度。嵌套調(diào)用：可嵌套調(diào)用，但深度有限。（3）系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)傳遞方式（4）系統(tǒng)調(diào)用的過程算法：【例1】生產(chǎn)者消費(fèi)者問題在多道程序環(huán)境下，進(jìn)程同步是一個十分重要又令人感興趣的問題，而生產(chǎn)者消費(fèi)者問題是其中一個有代表性的進(jìn)程同步問題。下面我們給出了各種情況下的生產(chǎn)者消費(fèi)者問題，深入地分析和透徹地理解這個例子，對于全面解決操作系統(tǒng)內(nèi)的同步、互斥問題將有很大幫助。（1）一個生產(chǎn)者，一個消費(fèi)者，公用一個緩沖區(qū)。定義兩個同步信號量：empty——表示緩沖區(qū)是否為空，初值為1。full——表示緩沖區(qū)中是否為滿，初值為0。（2）一個生產(chǎn)者，一個消費(fèi)者，公用n個環(huán)形緩沖區(qū)。定義兩個同步信號量：empty——表示緩沖區(qū)是否為空，初值為n。full——表示緩沖區(qū)中是否為滿，初值為0。 設(shè)緩沖區(qū)的編號為1～n，定義兩個指針in和out，分別是生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程使用的指針，指向下一個可用的緩沖區(qū)。（3）一組生產(chǎn)者，一組消費(fèi)者，公用n個環(huán)形緩沖區(qū) 在這個問題中，不僅生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間要同步，而且各個生產(chǎn)者之間、各個消費(fèi)者之間還必須互斥地訪問緩沖區(qū)。
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