【正文】 件名是字母和數(shù)字組成的字母數(shù)字串，格式和長度因系統(tǒng)而異。 3 當(dāng)有若干等待進(jìn)程請求訪問磁盤上的信息時，旋轉(zhuǎn)調(diào)度應(yīng)考慮如下情況： ① 進(jìn)程請求訪問的是同一磁道上的不同編號的扇區(qū)； ② 進(jìn)程請求訪問的是不同磁 道上的不同編號的扇區(qū)； ③ 進(jìn)程請求訪問的是不同磁道上的相同編號的扇區(qū)。 磁盤調(diào)度 1 操作系統(tǒng)采用一種適當(dāng)?shù)恼{(diào)度算法，使各進(jìn)程對磁盤的平均訪問（主要是尋道）時間最小，磁盤調(diào)度分為：移臂調(diào)度、旋轉(zhuǎn)調(diào)度。 6 輸入井中的作業(yè)有 4 種狀態(tài)：輸入狀態(tài)、收容狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、完成狀態(tài)。 4 預(yù)輸入程序的主要任務(wù)是控制信息從輸入設(shè)備輸入到輸入井存放，并填寫好輸入表以便在作業(yè)執(zhí)行中要求輸入信息量，可以隨時找到它們的存放位置。 2“ 井管理程序 ” 控制作業(yè)和輔助存儲器緩沖區(qū)域之間交換信息。 3 由設(shè)備無關(guān)軟件完成的功能：對設(shè)備驅(qū)動程序的統(tǒng)一接口；設(shè)備命名；設(shè)備保護(hù)；提供獨(dú)立于設(shè)備的塊大小；緩沖區(qū)管理；塊設(shè)備的存儲分配；獨(dú)占性外圍設(shè)備的分配和釋放；錯誤報告。 I/O 軟件原 理 1 操作系統(tǒng)通常把 I/O 軟件組織成 4 個層次： I/O 中斷處理程序（底層）、設(shè)備驅(qū)動程序、與硬件無關(guān)的操作系統(tǒng) I/O 軟件、用戶層的 I/O 軟件。 4DMA，直接存儲器存取方式。 2 按 I/O 控制器功能的強(qiáng)弱以及和 CPU 之間聯(lián)系方式的不同， I/O 設(shè)備控制方式可分為：詢問方式、中斷方式、 DMA 方式、通道方式。 2 設(shè)備管理應(yīng)具有以下功能：外圍設(shè)備中斷處理；緩沖區(qū)處理；外圍設(shè)備的分配；外圍設(shè)備驅(qū)動調(diào)度。 分頁式存儲管理 分段式存儲管理的基本原理 虛擬存儲管理基本概念 以上 3 部分需要理解記憶，見書中 P3842。 分區(qū)存儲管理 1 分區(qū)存儲管理分為：固定和可變分區(qū)管理。 2 邏輯地址轉(zhuǎn)化為物理地址，稱為地址轉(zhuǎn)換或重定位。 存儲管理 1 存儲管理的功能： ① 主存空間的分配與回收 ② 地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù) ③ 主存空間的共享 ④ 主存空間的擴(kuò)充。 死鎖 1 死鎖：兩個進(jìn)程分別等待對方占用的一個資源，于是兩者都不能執(zhí)行而處于永遠(yuǎn)等待。 4 最常用的同步機(jī)制：信號量即 PV，管程。進(jìn)程的互斥是一種特殊的進(jìn)程同步關(guān)系，即逐次使用互斥共享資源。 進(jìn)程的同步與互斥 1 進(jìn)程之間存在兩種基本關(guān)系：競爭關(guān)系和協(xié)作關(guān)系。 4 常用的 現(xiàn)場信息包括：通用寄存器的內(nèi)容、控制寄存器（ PSW）的內(nèi)容、用戶堆棧指針、系統(tǒng)堆棧指針。 進(jìn)程的描述 1 進(jìn)程上下文：操作系統(tǒng)中把進(jìn)程物理實體和支持進(jìn)程運(yùn)行的環(huán)境合稱為上下文（ context） . 2 一個進(jìn)程映像包括：進(jìn)程程序塊、進(jìn)程數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng) /用戶堆棧、進(jìn)程控制塊（ PCB）。 2 進(jìn)程屬性：結(jié)構(gòu)性、共享性、動態(tài)性、獨(dú)立性、制約性、并發(fā)性。 4 實時操作系統(tǒng)組成：數(shù)據(jù)采集、加工處理、操作控制、反饋處理。 2 批處理系統(tǒng)的主要特征：用戶脫機(jī)工作、成批處理作業(yè)、多道程序設(shè)計、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間長。 2從資源 管理的觀點(diǎn)來了解操作系統(tǒng)的 6個主要功能： ① 處理器管理 ② 存儲管理 ③ 設(shè)備管理 ④ 文件管理 ⑤ 作業(yè)管理 ⑥ 網(wǎng)絡(luò)與通信管理。 共享性：指操作系統(tǒng)中的資源，可被多個并發(fā)的程序使用。 操作系統(tǒng)的功能特征 1 操作系統(tǒng)的主要特性：并發(fā)性、共享性和異步性。 3 資源：在計算機(jī)系統(tǒng)中，能分配給用戶使用的各種硬件和軟件設(shè)施。 7 8 計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 1計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域包括： 1 科學(xué)計算 2 信息管理 3 計算機(jī)圖形學(xué)與多媒體技術(shù) 4 語言與文字的處理 5 人工智能 科學(xué)計算 信息管理 計算機(jī)圖形學(xué)與多媒體技術(shù) 語言與文字的處理 人工智能 第二章 操作系統(tǒng)知識 操作系統(tǒng)簡介 操作系統(tǒng)的定義與作用 1 操作系統(tǒng)是管理軟硬件資源，控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面、合理組織計算機(jī)工作流程和為用戶使用計算機(jī)提供良好運(yùn)行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。 5 磁盤存儲器由磁記錄介質(zhì)、磁盤存儲器、磁盤控制器 3 部分組成；磁盤控制器包括控制邏輯、時序電路、“ 并 — 串 ” 轉(zhuǎn)換和 “ 串 — 并 ” 轉(zhuǎn)換電路；磁盤驅(qū)動器包括：讀 寫電路、讀寫轉(zhuǎn)換開關(guān)、讀寫磁頭和磁頭定位伺服系統(tǒng)。 3 磁頭由高導(dǎo)磁率的軟磁材料（如坡莫合金和具有高頻特性的帖氧體）做鐵心，在鐵心上開有縫隙并繞有線圈。 輔助存儲器 1 常用的輔助存儲器包括： 磁帶、磁盤、光盤。 Tm（存儲周期）＞ Ta（讀出時間）， Tm＞ Tw（寫入時間）。 3 存儲器主要技術(shù)指標(biāo)：存儲容量、存取速度、可靠性。 計算機(jī)存儲系統(tǒng) 存儲系統(tǒng)概述及分類 存儲器層次結(jié)構(gòu) 主存儲器 1 半導(dǎo)體讀寫存儲器簡稱 RWM，習(xí)慣上稱為 RAM，按工藝不同可分為：雙極型 RAM和 MOS 型 RAM。 2 多處理機(jī)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)靈活性、程序并行性、并行任務(wù)派生、進(jìn)程同步、資源分配和進(jìn)程調(diào)度。 多處理機(jī)系統(tǒng) 1 多處理機(jī)屬于 MIMD 計算機(jī) 。并行處理機(jī)通常有一個控制器 CU， N 個處理單元（ PE）（包括處理器和存儲模塊），以及一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)部件（ IN）組成。 流水線處理機(jī)系統(tǒng) 若假定圖中取指令、分析指令、執(zhí)行指令的時間相同，均為 t，則完成 n 條指令的時間 T 分別為 T=3nt； T=（ n+2） t。 3 指令流：計算機(jī)執(zhí)行的指令序列； 數(shù)據(jù)流：指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列；多重性：計算機(jī)同時可處理的指令或數(shù)據(jù)的個數(shù)。 計算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 并行處理的概念 1 并行性包括同時性和并發(fā)性兩種含義。 分辨率要求越高，為保證圖像不閃爍，則時間要求越高（每一像素讀出顯示的時間越短）。 30kHz=33μ s 每一像素讀出的時間 =33μ s 80%247。 16 計算題舉例：如當(dāng)分辨率為 640 480，幀頻為 50幀 /秒，且水平回掃期和垂直回掃期各占水平掃描周期和垂直掃描周期的 20%，則 行頻 =480 線 247。監(jiān)視器由陰極射線管（ CRT）、亮度控制電路（控制柵）、掃描偏轉(zhuǎn)電路（水平 /垂直掃描偏轉(zhuǎn)線圈）組成。 13 非擊打式打印機(jī)類型：激光印字機(jī)、噴墨打印機(jī)、熱敏打印機(jī)。 11 打印機(jī)以印字原理可分為：擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)；以輸出方式可分為串行打印機(jī)和并行打印機(jī)。 9 鼠標(biāo)與主機(jī)相連有兩種方式：總線接口和通信接口。 7 鍵盤控制器的構(gòu)成方式不同，可分為編碼鍵盤和非編碼 鍵盤兩類。 5 輸入輸出設(shè)備按功能分為三類：用于人機(jī)接口、用于存儲信息、機(jī) — 機(jī)聯(lián)系。 3 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、語音輸出設(shè)備、卡片穿孔機(jī)、紙帶穿孔機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備。 分為兩類：媒體輸入設(shè)備和交互式輸入設(shè)備。 常用 I/O 設(shè)備 1 按信息的傳輸方向來分可分為：輸入、輸出與輸入輸出設(shè)備。 3 為了使計算機(jī)能夠正確執(zhí)行指令， CPU 必須能夠按正確的時序產(chǎn)生操作控 制信號，這使控制器的主要任務(wù)。 中央處理器 1 運(yùn)算器通常由算術(shù)運(yùn)算部件（ ALU）和一些寄存器組成。內(nèi)存儲器和中央處理器合稱為主機(jī)。信信 息息 系系 統(tǒng)統(tǒng) 管管 理理 工工 程程 師師 教教 程程 簡簡 編編 第一章 計算機(jī)硬件基礎(chǔ) 計算機(jī)基本組成 1 一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)由：控制器、運(yùn)算器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備 5部分組成。 2 運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器。 3 控制器包括：指令寄存器、指令譯碼器、時序控制。 2 累加器除了存放參加運(yùn)算的操作數(shù)外，在連續(xù)運(yùn)算中，還用于存放中間結(jié)果和最終結(jié)果。 4 控制器組成： ① 程序計數(shù)器 (PC)② 指令寄存器（ IR）③ 指令譯碼器 ④ 脈沖源及啟?？刂凭€路 ⑤ 時序信號產(chǎn)生部件 ⑥ 操作控制信號形成部件 ⑦ 中斷機(jī)構(gòu) ⑧ 總線控制邏輯 存儲器 1 按存儲器在計算機(jī)中的功能分類：高速緩沖存儲器（ Cache），由雙極型半導(dǎo)體；主存儲器，由 MOS 半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成；輔助存儲器，又稱為外存儲器。 2 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、光標(biāo)、觸摸屏、跟蹤球、控制桿、數(shù)字化儀、語言輸入、手 寫漢字識別、光學(xué)字符閱讀機(jī)（ OCK）。媒體輸入設(shè)備：紙帶輸入機(jī)、卡片輸入機(jī)、光學(xué)字符閱讀機(jī)；交互式輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、觸屏、光屏、跟蹤球。 4 輸入輸出設(shè)備：磁盤機(jī)、磁帶、可讀寫光盤、 CRT顯示器、通信設(shè)備。 6 鍵盤：按鍵開關(guān)可分為兩類：觸點(diǎn)式、非觸點(diǎn)式。 8 根據(jù)鼠標(biāo)器鎖采用的傳感技術(shù)的不同，鼠標(biāo)器可分為兩類：機(jī)械式與光電式。 10 目前大部分計算機(jī)把鼠標(biāo)接在串行通信口： COM1和 COM2 上。 12 擊打式打印機(jī)按字錘或字模的構(gòu)成方式來分，可分為整字形擊打印設(shè)備（按字模載體的形態(tài)分為：球形、菊花瓣形、輪式、鼓式）和點(diǎn)陣打印設(shè)備兩類。 14 顯示器 由監(jiān)視器和顯示控制器組成。 15 為保證屏幕上顯示的圖像不產(chǎn)生閃爍，圖像必須以50 幀 /秒至 70幀 /秒的速度進(jìn)行刷新。 80% 50 幀 /s=30kHz 水平掃描周期 =1247。 640 線 =4050ns 若分辨率提高到 1024 768，幀頻為 60 幀 /秒，則行頻提高到 ，水平掃描周期（ HC）為 s，每像素讀出時間減少到 。 光柵掃描顯示器的掃描方式還可以分成逐行掃描和隔行掃描方式兩種。 2 計算機(jī)中提高并行性的措施：時間重疊（時間并行技術(shù)）；資源重復(fù)（空間并行技術(shù)）；資源共享（一種軟件方法）。 4（ Ssingle、單一的， Iinstruction、指令，Mmultiple、多倍的， Ddat、數(shù)據(jù)）根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的多重性，可以把計算機(jī)分為 4 類： ① 單指令流單數(shù)據(jù)流（ SISD） ② 單指令流多數(shù)據(jù)流（ SIMD） ③ 多指令流單數(shù)據(jù)流（ MISD） ④ 多指令流多數(shù)據(jù)流（ MIMD）。 并行處理機(jī)系統(tǒng) 1 并行處理機(jī)也稱為陣列式計算機(jī)，是操作并行的SMID 計算機(jī)，采用資源重復(fù)的措施開發(fā)并行性。 2 并行處理機(jī)的主要特點(diǎn)：以單指令流多數(shù)據(jù)流方式工作；采用資源重復(fù)方法引用空間因素；是以某一類算法為背景的專用計算機(jī)；并行處理機(jī)的研究必須與并行算法的研究密切結(jié)合；處理單元結(jié)構(gòu)相同是同構(gòu)型并行機(jī)，同時是異構(gòu)型多處理機(jī)系統(tǒng)。和 SIMD 計算機(jī)的區(qū)別：多處理機(jī)實現(xiàn)任務(wù)或作業(yè)一級的并行，而并行處理機(jī)只實現(xiàn)指令一級的并行。 CISC/RISC 指令系統(tǒng) RISC 與 CISC 比較，指令系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：指令數(shù)目少；指令長度固定、指令格式種類少、尋址方式種類少；大多數(shù)指令可在一個機(jī)器周期內(nèi)完成；通用寄存器數(shù)量多。 2 靜態(tài) MOS 存儲芯片由：存儲體、讀寫電路、地址譯碼、控制電路（存儲體、地址譯碼器、驅(qū)動器、 I/O控制、片選控制、讀 /寫控制）組成。 4 存儲器的速度可用訪問時間、存儲周期和頻寬來描述。 高速緩沖存儲器 1 訪問高速緩沖存儲器的時間一般為訪問主存時間的1/41/10。 2 磁表面存儲器的存儲原理：磁層由非矩形剩磁特性的導(dǎo)磁材料（氧化鐵、鎳鈷合金）構(gòu)成；磁層材料的剩磁要大（讀出信息大），矯頑力 HC 要合適，才有足夠的抗干擾能力和使用較小寫電流，磁層厚度要薄，才能提高記錄密度。 4 在磁表面存儲器中一般都是磁頭固定。 6 按讀寫類型，光盤可分為：之都型、一次性寫入型和可重寫型。 2 操作系統(tǒng) 2 個重要的作用：通過資源管理，提高計算機(jī)系統(tǒng)的效率；改善人機(jī)界面，向用戶提供友好的工作環(huán)境。包括 2 大類：硬件資源和信息資源。 并發(fā)性：指兩個或兩個以上的運(yùn)行程序在同一時間間隔內(nèi)同時執(zhí)行。 異步性：又稱為隨機(jī)性。 操作系統(tǒng)的類型 1 操作系統(tǒng)的類型：批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)。 3 分時操作系統(tǒng)特性：同時性、獨(dú)立性、及時性、交互性。 處理機(jī)管理 進(jìn)程的基本概念 1 進(jìn)程：一個具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活 動。 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 1 3 種不同的進(jìn)程狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)（ running）、就緒態(tài)（ ready）、等待態(tài)（ wait）（又稱為阻塞態(tài)， blocked；或睡眠態(tài)， sleep）。 3 進(jìn)程控制塊包括 3 類信息：標(biāo)示信息、現(xiàn)場信息、控制信息。 5 常用的控制信息包括：進(jìn)程的調(diào)度相關(guān)信息、進(jìn)程組成信息、進(jìn)程間通信相關(guān)信息、進(jìn)程在二級存儲器內(nèi)的地址、 CPU 資源的占用和使用信息、進(jìn)程特權(quán)信息、資源清單。 2 進(jìn)程的互斥是解決進(jìn)程間競爭關(guān)系的手段；進(jìn)程的同步是解決進(jìn)程間協(xié)作關(guān)系的手段。 3 典型的進(jìn)程間同步問題：生產(chǎn)者 — 消費(fèi)者問題。 5 原語是操作系統(tǒng)中執(zhí)行時不可中斷的過程，即原子操作兩個同步原語： P（測試）操作和 V（增量）操作。 2 死鎖產(chǎn)生的條件： ① 互斥的條件 ② 占有和等待條件③ 不剝奪條件 ④ 循環(huán)等待條件。 存儲器的層次 1 計算機(jī)系統(tǒng)的存儲器可分為：寄存器、高速緩存、主存儲器、磁 盤緩存、固定磁盤、可移動磁盤介質(zhì) 6個層次結(jié)構(gòu)。 地址轉(zhuǎn)換與存儲保護(hù) 1 存儲管理類型：分區(qū)存儲管理、分段