【正文】 程調(diào)度的區(qū)別作業(yè)調(diào)度（宏觀調(diào)度）為進(jìn)程活動(dòng)做準(zhǔn)備，即有獲得處理機(jī)的資格 調(diào)度次數(shù)有的系統(tǒng)不設(shè)作業(yè)調(diào)度 進(jìn)程調(diào)度（微觀調(diào)度）使進(jìn)程活動(dòng)起來，即分配得到了處理機(jī) 調(diào)度頻率高進(jìn)程調(diào)度必不可少 評價(jià)調(diào)度算法的指標(biāo) 調(diào)度性能評價(jià)準(zhǔn)則：CPU利用率、吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間、就緒等待時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間1. 吞吐量：單位時(shí)間內(nèi)CPU完成作業(yè)的數(shù)量 2. 周轉(zhuǎn)時(shí)間： 　1) 周轉(zhuǎn)時(shí)間=完成時(shí)刻－提交時(shí)刻 　2) 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間／n 　3) 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=周轉(zhuǎn)時(shí)間／實(shí)際運(yùn)行時(shí)間 　4) 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間=帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間／n簡單的調(diào)度算法 1. 先來先服務(wù)（FCFS）　調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想：按作業(yè)（進(jìn)程）到來的先后次序進(jìn)行調(diào)度，即先來的先得到運(yùn)行。 用于進(jìn)程調(diào)度：從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的進(jìn)程投入運(yùn)行。各作業(yè)分別對應(yīng)一個(gè)進(jìn)程。 ① 圖示出采用FCFS方式調(diào)度時(shí)這三個(gè)作業(yè)的執(zhí)行順序 　　② 算出各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 作業(yè) 到達(dá)時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間開始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間1024024241213242726323273028平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=26 　　　平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=2. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)（RR）　　調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想：系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先進(jìn)先出的原則排成一個(gè)隊(duì)列。每當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度時(shí)，進(jìn)程調(diào)度程序總是選出就緒隊(duì)列的隊(duì)首進(jìn)程，讓它在CPU上運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片的時(shí)間。時(shí)間片：是一個(gè)小的時(shí)間單位,通常10~100ms數(shù)量級。① 圖示RR法時(shí)間片q=1和q=4示進(jìn)程運(yùn)行情況　?、?算出各進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 　　　　3. 優(yōu)先級調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想：從就緒隊(duì)列中選出優(yōu)先級最高的進(jìn)程到CPU上運(yùn)行。2. 判對錯(cuò)：判斷命令是否正確，若有錯(cuò)則發(fā)出相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。 4. 等待完成：終端進(jìn)程將等待自己創(chuàng)建的子進(jìn)程完成工作，變成睡眠態(tài)。”符號(hào)，表明是后臺(tái)命令，則立即轉(zhuǎn)（8），發(fā)提示符。當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序選中它之后，就把CPU分給它使用。子進(jìn)程從系統(tǒng)中消失。8. 發(fā)提示符：終端進(jìn)程發(fā)提示符，讓用戶鍵入新的命令。產(chǎn)生死鎖的根本原因 產(chǎn)生死鎖的根本原因：資源有限且操作不當(dāng)。如果在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)具備上面四個(gè)必要條件時(shí)，那么會(huì)發(fā)生死鎖。解決死鎖的一般方法 解決死鎖的三種方法：死鎖的預(yù)防、避免、檢測與恢復(fù)。2. 預(yù)防死鎖的策略：資源預(yù)先分配策略、資源有序分配策略?！?) 資源有序分配策略：打破循環(huán)等待條件，把資源事先分類編號(hào)，按序分配，使進(jìn)程在申請、占用資源時(shí)不會(huì)形成環(huán)路。2. 安全序列{P1，P2，…，Pn}是這樣組成的：若對于每一個(gè)進(jìn)程Pi(1≤i≤n)，它需要的附加資源可以被系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源加上所有進(jìn)程Pj(ji)d當(dāng)前占有資源之和所滿足，則{P1，P2，…，Pn}為一個(gè)安全序列。死鎖的避免與銀行家算法 1. 避免死鎖的方法：銀行家算法。死鎖檢測1. 死鎖的檢測算法：是當(dāng)進(jìn)程進(jìn)行資源請求時(shí)檢查并發(fā)進(jìn)程組是否構(gòu)成資源的請求和占用環(huán)路。 2. 總之：如果資源分配圖中不存在環(huán)路，則系統(tǒng)不存在死鎖；反之如果資源分配圖中存在環(huán)路，則系統(tǒng)可能存在死鎖，也可能不存在死鎖。2. 死鎖的恢復(fù)方法：1) 系統(tǒng)重新啟動(dòng)2) 撤消進(jìn)程、剝奪資源 第四章 存儲(chǔ)器管理 存儲(chǔ)器的層次　　用戶程序的主要處理階段1). 編輯階段：創(chuàng)建源文件 2). 編譯階段：生成目標(biāo)文件 3). 連接階段：生成可執(zhí)行文件4). 裝入階段：重定位，裝入內(nèi)存5). 運(yùn)行階段：得到結(jié)果 存儲(chǔ)器管理的功能 存儲(chǔ)器管理的功能：內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護(hù)、內(nèi)存擴(kuò)充。2). 物理地址：內(nèi)存中各物理單元的地址是從統(tǒng)一的基地址順序編址。4). 靜態(tài)重定位：是在目標(biāo)程序裝入內(nèi)存時(shí)，由裝入程序?qū)δ繕?biāo)程序中的指令和數(shù)據(jù)的地址進(jìn)行修改，即把程序的邏輯地址都改成實(shí)際的內(nèi)存地址?！　?). 動(dòng)態(tài)重定位：在程序執(zhí)行期間，每次訪問內(nèi)存之間進(jìn)行重定位，這種變換是靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。存儲(chǔ)管理基本技術(shù) 三種基本的存儲(chǔ)管理技術(shù)：分區(qū)法、可重定位分區(qū)法和對換技術(shù)1. 分區(qū)法：把內(nèi)存劃分成若干分區(qū)，每個(gè)分區(qū)里容納一個(gè)作業(yè)。優(yōu)點(diǎn)：管理方式簡單。2) 動(dòng)態(tài)分區(qū)法：分區(qū)大小和個(gè)數(shù)依作業(yè)情況而定；作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)才建分區(qū)。2. 可重定位分區(qū)分配：通過緊縮可解決碎片問題；作業(yè)在內(nèi)存中可以移動(dòng)。但須消耗大量的CPU時(shí)間。虛擬存儲(chǔ)器 1. 虛擬存儲(chǔ)器：是由操作系統(tǒng)提供的一個(gè)假想的特大存儲(chǔ)器 2. 虛擬存儲(chǔ)器的基本特征： 1) 虛擬擴(kuò)充：不是物理上，而是邏輯上擴(kuò)充了內(nèi)存容量 2) 部分裝入：每個(gè)作業(yè)不是全部一次性地裝入內(nèi)存，而是只裝入一部分3) 離散分配：不必占用連續(xù)的空間，而是“見縫插針”。5) 頁表：實(shí)現(xiàn)從頁號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射 　　　6) 地址映射：由硬件完成。3) 作業(yè)所占的各塊不連續(xù)。5) 若缺頁，進(jìn)行缺頁中斷處理，換入內(nèi)存。分段存儲(chǔ)管理技術(shù) 1. 分段的概念 1) 邏輯空間分段：段是信息的邏輯單位，每段對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的程序模塊，有完整的邏輯意義。4) 段表：實(shí)現(xiàn)每個(gè)邏輯段到物理內(nèi)存中分區(qū)位置的映射 5) 地址轉(zhuǎn)換：見圖 P126 423 2. 分頁與分段的區(qū)別 分頁信息的物理單位大小一樣，由系統(tǒng)固定地址空間是一維的分段信息的邏輯單位 大小不等，由用戶確定 地址空間是二維的虛存中的置換算法 1. 先進(jìn)先出法（FIFO）：將最先進(jìn)入內(nèi)存的頁換出內(nèi)存?！±?內(nèi)存塊數(shù)量為3時(shí)，采用LRU頁面置換算法，下面頁面走向情況下，缺頁次數(shù)是多少？　70120304230321201701772224440111000000333001133222227∴ 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。當(dāng)某一頁被訪問時(shí)，由硬件將該位置1。第五章 設(shè)備管理 設(shè)備分類及設(shè)備標(biāo)識(shí)1. 設(shè)備分類1) 存儲(chǔ)設(shè)備（外存、輔助存儲(chǔ)器）：用于存儲(chǔ)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(shí). 3) 設(shè)備絕對號(hào)：系統(tǒng)為設(shè)備指定的唯一代號(hào) 4) 設(shè)備相對號(hào)：用戶自己規(guī)定的設(shè)備序號(hào) 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(shí)，可采用單緩沖方式。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(gè)緩沖區(qū)。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。這一功能由設(shè)備分配程序完成。系統(tǒng)按照用戶的要求調(diào)用具體的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，啟動(dòng)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。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)。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。如打印機(jī)。如磁盤機(jī)。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。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(chǔ)設(shè)備。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。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(gè)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(dòng)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。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。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。2. 目錄文件：由下屬文件的目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。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(chǔ)信息的設(shè)備。文件的邏輯組織和文件的物理組織 1．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。　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。2．文件的物理組織：文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)組織形式稱為文件的物理組織。 　　串聯(lián)文件：所占盤塊不連續(xù)，前后鏈接。　　2) 文件目錄：文件控制塊的有序集合?！?) 目錄文件：完全由目錄項(xiàng)構(gòu)成的文件。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。產(chǎn)生于多用戶分時(shí)系統(tǒng)，文件主目錄（MFD）的表目按用戶分，每個(gè)用戶有一個(gè)用戶文件目錄（UFD）?！?) 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。目錄與文件在一起，目錄也做成文件。　4) 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。3. 路徑名在樹型目錄中，同一目錄中的各個(gè)文件不能同名，但不同目錄中的文件可以同名。文件路徑名有兩種表示形式：絕對路徑名和相對路徑名。例如，在UNIX系統(tǒng)中，以“/”　表　示根目錄。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(dòng)方式，程序結(jié)束時(shí)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(dòng)一、程序的啟動(dòng)和結(jié)束1. 程序的啟動(dòng)程序開始執(zhí)行時(shí)必須滿足兩個(gè)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，$，%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(dòng)中文環(huán)境需要多條命令：裝入字庫啟動(dòng)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。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(shí)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。這個(gè)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(gè)低級過程,由匯編語言或C語言直接訪問。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(shí)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(shí)：全部指令（包括特權(quán)指令）可以執(zhí)行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(shí)：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(hào)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(gè)字符char buff[4]=“abcde”。i=0。高級語言例子：讀硬盤文件f1的第10到20個(gè)字節(jié)seek(fd,10,0)。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)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。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(shí)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。用戶怎樣得到系統(tǒng)服務(wù)的呢？需要有一個(gè)類似于硬件中斷處理的處理機(jī)構(gòu)。在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的機(jī)構(gòu)被稱為陷入 ( TRAP ) 或異常處理機(jī)構(gòu)相對應(yīng)，把由于系統(tǒng)調(diào)用引起處理機(jī)中斷的指令稱為陷入或異常指令（或稱訪管指令）在操作系統(tǒng)中，每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都對應(yīng)一個(gè)事先給定的功能號(hào)，如: 0、3 等在陷入指令中必須包括對應(yīng)系統(tǒng)調(diào)用的功能號(hào)而且，在有些陷入指令中，還帶有傳給陷入處理機(jī)構(gòu)和內(nèi)部處理程序的有