自考《操作系統(tǒng)》

1、 自考操作系統(tǒng)概論串講筆記第1章 引 論 考情分析本章主要內(nèi)容：1.計算機(jī)系統(tǒng)的概念 2.操作系統(tǒng)的定義、作用和功能 3.操作系統(tǒng)的分類 4.管態(tài)、目態(tài)、特權(quán)指令、訪管指令的概念 5.操作系統(tǒng)與用戶的兩個接口重點：1.操作系統(tǒng)的功能、分類 2.處理器的工作狀態(tài) 3.程序狀態(tài)字 4.系統(tǒng)功能調(diào)用本章考試分值約為810分，出題形式多以單選題、多選題、填空題為主。 知識網(wǎng)絡(luò)圖 串講內(nèi)容一、計算機(jī)系統(tǒng)1.計算機(jī)系統(tǒng)包括計算機(jī)硬件和計算機(jī)軟件兩大部分。2.（1）計算機(jī)系統(tǒng)的最內(nèi)層是硬件。（2）計算機(jī)系統(tǒng)的最外層是使用計算機(jī)的人。人與計算機(jī)硬件之間的接口界面是計算機(jī)軟件。（3）計算機(jī)軟件可以分為系統(tǒng)軟件、

2、支撐軟件以及應(yīng)用軟件三類。二、操作系統(tǒng)1.操作系統(tǒng)的定義：操作系統(tǒng)（OS）是管理計算機(jī)系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機(jī)界面和為應(yīng)用軟件提供支持的一種系統(tǒng)軟件、2.操作系統(tǒng)在計算機(jī)系統(tǒng)中的作用有如下幾個方面：（1）操作系統(tǒng)管理計算機(jī)系統(tǒng)的資源；（2）操作系統(tǒng)為用戶提供方便的使用接口；（3）操作系統(tǒng)具有擴(kuò)充硬件的功能。3.（重點）從資源管理的觀點看，操作系統(tǒng)的功能可分為：處理器管理、存儲管理、文件管理和設(shè)備管理。三、操作系統(tǒng)的形成與基本類型（重點）1.批處理操作系統(tǒng)：（1）“單道批處理系統(tǒng)”：每次只允許一個作業(yè)執(zhí)行。一批作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)交給系統(tǒng)后，系統(tǒng)順序控制作業(yè)的執(zhí)行，當(dāng)一個作業(yè)執(zhí)行結(jié)束后自動轉(zhuǎn)

3、入下一個作業(yè)的執(zhí)行。（2）“多道批處理系統(tǒng)”：允許若干個作業(yè)同時裝入主存儲器，使一個中央處理器輪流地執(zhí)行各個作業(yè)，各個作業(yè)可以同時使用各自所需的外圍設(shè)備。（3）多道批處理系統(tǒng)提高了計算機(jī)系統(tǒng)的資源使用率，但作業(yè)執(zhí)行時用戶不能直接干預(yù)作業(yè)的執(zhí)行。但作業(yè)執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)出錯，由操作系統(tǒng)通知用戶重新修改后再次裝入執(zhí)行。2.分時操作系統(tǒng)（簡稱分時系統(tǒng)）（1）分時操作系統(tǒng)是多個用戶通過終端機(jī)器同時使用一臺主機(jī)，這些終端機(jī)器鏈接在主機(jī)上，用戶可以同時與主機(jī)進(jìn)行交互操作而不干擾。它以時間片為單位輪流使用計算機(jī)中某一資源的系統(tǒng)。（2）分時操作系統(tǒng)的主要特點：同時性、獨(dú)立性、及時性、交互性。3.實時操作系統(tǒng)（1）計算

4、機(jī)系統(tǒng)接收到外部信號后及時進(jìn)行處理，并且要在嚴(yán)格的時限內(nèi)處理完接收的事件并且給出反饋信號的系統(tǒng)稱為實時系統(tǒng)。（2）實時操作系統(tǒng)的主要特點：快速響應(yīng)，及時處理；高可靠性和安全性。（3）實時操作系統(tǒng)的及時性更強(qiáng)。4.（補(bǔ)充）：什么是前臺作業(yè)和后臺作業(yè)？答：在批處理兼分時的系統(tǒng)中，由分時系統(tǒng)控制的作業(yè)稱為前臺作業(yè)；由批處理系統(tǒng)控制點作業(yè)稱為后臺作業(yè)。四、操作系統(tǒng)的發(fā)展1. （了解）微機(jī)操作系統(tǒng)微機(jī)操作系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)文件管理、輸入/輸出控制和命令的解釋。系統(tǒng)每次只允許一個用戶使用計算機(jī)，稱為“單用戶操作系統(tǒng)”。如CP/M，MS-DOS等。操作系統(tǒng)提供給用戶的接口是“命令語言”，用戶通過鍵盤或鼠標(biāo)

5、輸入命令請求操作系統(tǒng)服務(wù)。2.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）把為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的操作系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)各臺計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信以及網(wǎng)絡(luò)中各種資源共享。3.分布式操作系統(tǒng)分布式計算機(jī)系統(tǒng)是由多臺計算機(jī)組成的一種特殊的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。分布式操作系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器模式（C/S）。分布式操作系統(tǒng)的主要特點：統(tǒng)一性、透明性。4.（補(bǔ)充）：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)的異同：答：相同點：（1）都是安裝在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的操作系統(tǒng)；（2）都能實現(xiàn)資源共享和通信。 不同點：（1）是否有主次之分。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有，但分布式操作系統(tǒng)沒有。（2）是否共同完成一項任務(wù)。分布式操作系統(tǒng)是，但網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

6、不是。5.嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是指運(yùn)行在嵌入式（計算機(jī)）系統(tǒng)中對各種部件、裝置等資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、處理和控制的系統(tǒng)軟件。嵌入式操作系統(tǒng)的主要特點：微型化和實時性。6.當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)簡介（1）Windows：多用戶、多任務(wù)、圖形化、窗口式的操作系統(tǒng)。（2）UNIX：多用戶、多任務(wù)、分時操作系統(tǒng)。UNIX的主要特點：短小精悍；具有可裝卸的多層次文件系統(tǒng)；可移植性好；網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)。UNIX是目前唯一可以安裝和運(yùn)行在從微機(jī)、工作站、大型機(jī)到巨型機(jī)上的操作系統(tǒng)。（3）Linux：多用戶、多任務(wù)、通用操作系統(tǒng)。Linux的特點：支持TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并能與其他網(wǎng)絡(luò)集成，使異種機(jī)能方便地入

7、網(wǎng)；它支持并行處理和實時處理，能充分發(fā)揮硬件性能；它支持多種文件系統(tǒng)，方便用戶使用，等等。五、處理器的工作狀態(tài)（重點）1.特權(quán)指令（1）把CPU執(zhí)行的指令分成兩類：特權(quán)指令和非特權(quán)指令。（2）把不允許用戶程序中直接使用的指令稱為特權(quán)指令，其余的為非特權(quán)指令。例如，I/O指令、設(shè)置時鐘、設(shè)置控制寄存器、停機(jī)指令、設(shè)置中斷屏蔽、傳送PSW的指令等都是特權(quán)指令。（3）I/O指令只允許在操作系統(tǒng)中使用，不允許在用戶程序中使用。若用戶程序直接使用這些指令，則可能引起沖突或由于某些意外而造成錯誤。2.管態(tài)和目態(tài)為避免用戶程序中錯誤地使用特權(quán)指令，計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)中的中央處理器具有兩種工作狀態(tài)：目態(tài)和管態(tài)。系

8、統(tǒng)程序運(yùn)行的狀態(tài)為管態(tài)（包括特權(quán)指令）。用戶程序運(yùn)行的狀態(tài)為目態(tài)。3.怎樣限制用戶程序使用特權(quán)指令？答：如果中央處理器在目態(tài)工作，卻取到了一條特權(quán)指令，此時中央處理器將拒絕執(zhí)行該指令，并形成一個“程序中使用了非法指令”的信號。硬件的中斷裝置識別到該信號后，將暫停用戶程序的執(zhí)行，并轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)去處理。操作系統(tǒng)通知用戶：“程序中有非法指令”，應(yīng)進(jìn)行修改。這樣可限制用戶使用特權(quán)指令。4.程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字（PSW）是用來控制指令執(zhí)行順序并且保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)。程序狀態(tài)字包含三部分內(nèi)容：（1）程序基本狀態(tài)（指令地址、條件碼、目態(tài)/管態(tài)、等待/計算）（2）中斷碼（3）中斷屏蔽位。六、操作

9、系統(tǒng)與用戶的接口1.操作系統(tǒng)提供了兩類接口：程序員接口和操作員接口。2.什么是訪管指令？常見的有哪些？答：訪管指令不是特權(quán)指令，既可在管態(tài)下執(zhí)行，又可在目態(tài)下執(zhí)行，主要功能是自愿進(jìn)管，引起訪管中斷。例如，INT，drop。3.（重點）什么是“系統(tǒng)調(diào)用”？為什么要提供“系統(tǒng)調(diào)用”？答：操作系統(tǒng)編制了許多不同功能的子程序，供用戶程序執(zhí)行中調(diào)用。這些由操作系統(tǒng)提供的子程序稱為系統(tǒng)功能調(diào)用程序，簡稱系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)為用戶程序提供的一種服務(wù)界面，或者說，是操作系統(tǒng)保證程序設(shè)計語言能正常工作的一種支持。在源程序一級，用戶用程序設(shè)計語言描述算題任務(wù)的邏輯要求，例如讀文件、寫文件、請求主存資源等。

10、這些要求的實現(xiàn)只有通過操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用才能完成，其中有些要求還必須執(zhí)行硬件的特權(quán)指令（如I/O指令）才能達(dá)到目的。4.用戶程序執(zhí)行時，若取了訪管指令，CPU將轉(zhuǎn)入了管態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用程序后，CPU回到了目態(tài)。5.操作系統(tǒng)提供了讓聯(lián)機(jī)用戶表示作業(yè)執(zhí)行步驟的手段：操作控制命令、作業(yè)控制語言。第2章 處理器管理 考情分析本章主要內(nèi)容：1.多道程序涉及的概念 2.進(jìn)程的定義及其四大屬性 3.進(jìn)程控制塊（PCB）和進(jìn)程隊列的組織 4.中斷及中斷處理的概念 5.進(jìn)程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度及其計算 6.線程的相關(guān)概念重點：1.多道程序設(shè)計 2.進(jìn)程、原語 3.進(jìn)程調(diào)度和作業(yè)調(diào)度本章考試分值約為2025分。出題形式多

11、以單選題、多選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用題為主。 知識網(wǎng)絡(luò)圖 串講內(nèi)容一、多道程序設(shè)計（重點）1.（了解）程序的順序執(zhí)行和并行執(zhí)行一個計算機(jī)問題，往往要依一定的順序執(zhí)行，執(zhí)行的順序是由編制的程序確定的。例如，某個數(shù)據(jù)處理問題，程序的編制方法如圖2-1所示。圖2-1 程序的順序執(zhí)行這個程序執(zhí)行時，不能使輸入機(jī)、處理器、打印機(jī)同時忙碌?，F(xiàn)代計算機(jī)具有處理器與外圍設(shè)備并行工作的能力，我們可以把上述計算問題的升序分成三個可獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊：輸入程序、處理程序、打印程序。這樣，輸入機(jī)、處理機(jī)、打印機(jī)就可能經(jīng)常同時在忙碌，實現(xiàn)并行工作。程序的并行執(zhí)行，發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備并行工作的能力，使處理器的效

12、率有所提高。但是由于處理器的執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外圍設(shè)備的傳輸速度。為了進(jìn)一步提高效率，可以考慮同時接收兩道以上的算題，這樣有可能當(dāng)一道算題在等待外圍設(shè)備傳輸?shù)耐瑫r讓另一道算題占用暫時空閑的處理器。2.（重點）多道程序設(shè)計讓多個計算題同時進(jìn)入一個計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種程序設(shè)計方法稱為多道程序設(shè)計，這樣的計算機(jī)系統(tǒng)稱為多道程序涉及系統(tǒng)。實現(xiàn)多道程序設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)：通道技術(shù)和中斷系統(tǒng)。3.多道程序設(shè)計的優(yōu)缺點。答：優(yōu)點：能充分發(fā)揮處理器的使用效率，增加單位時間內(nèi)的算題量。 缺點：（1）系統(tǒng)的效率和道數(shù)不成正比；（2）可能延長某些作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間。二、進(jìn)程的概念（重點）1.進(jìn)程的定義程序的執(zhí)行

13、必須依賴于一個實體數(shù)據(jù)集。把一個程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行稱為一個進(jìn)程。程序是靜止的，進(jìn)程是動態(tài)的。2.進(jìn)程的組成進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)集合和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。3.為什么要引入進(jìn)程？答：（1）提高資源的利用率； （2）正確描述程序的執(zhí)行情況。4.（重點）進(jìn)程和程序有什么區(qū)別？答：（1）進(jìn)程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的； （2）多個進(jìn)程可以有相同的程序； （3）進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，但程序不可以，程序只能并行執(zhí)行； （4）進(jìn)程是有生命期的，而程序沒有生命期，可以做文檔資料，長期保存。5.進(jìn)程的屬性 答：（1）進(jìn)程是動態(tài)的，它包含了數(shù)據(jù)和運(yùn)行在數(shù)據(jù)集上的程序 （2）多個進(jìn)程可以含有相同的程序 （3）多個

14、進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行 （4）進(jìn)程有三種基本狀態(tài)：等待態(tài)、就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)6. 進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（重點） （1）運(yùn)行態(tài)等待態(tài)（2）等待態(tài)就緒態(tài)（3）運(yùn)行態(tài)就緒態(tài)（4）就緒態(tài)運(yùn)行態(tài)進(jìn)程剛被創(chuàng)建是，它的初始狀態(tài)為“就緒態(tài)”。當(dāng)它能占用處理器時變成“運(yùn)行態(tài)”。7.進(jìn)程的特性（1）動態(tài)性（2）并發(fā)性（3）異步性。三、進(jìn)程控制塊1.進(jìn)程控制塊（PCB）包含四類信息（1）標(biāo)識信息（2）說明信息（3）現(xiàn)場信息（4）管理信息。2.一個進(jìn)程在執(zhí)行過程中，為了請求某種服務(wù)，可以再要求創(chuàng)建其它進(jìn)程。3.（重點）原語操作系統(tǒng)中往往設(shè)計一些能完成特定功能且不可中斷的過程。這些不可中斷的過程稱為原語。用于控制進(jìn)程的原語有：創(chuàng)建原語

15、、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語。四、進(jìn)程隊列（了解）1.進(jìn)程的基本隊列等待隊列和就緒隊列。2.入隊、出隊及隊列管理的定義一個進(jìn)程從所在的隊列中退出稱為出隊。一個進(jìn)程排入到一個指定的隊列中稱為入隊。系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進(jìn)程入隊和出隊的工作稱為隊列管理。五、中斷和中斷處理1.中斷、中斷源及中斷處理程序的定義由于某些事件的出現(xiàn)，中止現(xiàn)行進(jìn)程的運(yùn)行，而由操作系統(tǒng)去處理出現(xiàn)的事件，待適當(dāng)?shù)臅r候讓被中止的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，這個過程稱為中斷。引起中斷的事件稱為中斷源。對出現(xiàn)的事件進(jìn)行處理的程序稱為中斷處理程序。2.中斷類型（1）硬件故障中斷（2）程序中斷（3）外部中斷（4）輸入/輸出中斷（5）訪管中斷。前四類中斷是由于外

16、界的原因迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程被打斷，因此稱為強(qiáng)迫性中斷，第五類中斷是正在運(yùn)行的進(jìn)程所期待的，它表示正在運(yùn)行的進(jìn)程對操作系統(tǒng)有某種需求，故稱為自愿性中斷。3.中斷響應(yīng)的定義通常在處理器執(zhí)行完一條指令后，硬件的中斷裝置立即檢查有無強(qiáng)迫性中斷事件發(fā)生。無論發(fā)生那類中斷事件，都由于硬件的中斷裝置暫?，F(xiàn)行進(jìn)程的運(yùn)行，而讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器。這一過程稱為中斷響應(yīng)。4.程序狀態(tài)字寄存器的定義在單處理器的計算機(jī)系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)設(shè)置一個用來存放當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的PSW的寄存器，該寄存器稱為程序狀態(tài)字寄存器。5.硬件發(fā)現(xiàn)中斷事件應(yīng)做哪些事情？答：中斷裝置應(yīng)首先把出現(xiàn)的中斷事件存放到程序狀態(tài)字寄存器中的中斷

17、碼為止，然后把程序狀態(tài)字寄存器中的當(dāng)前PSW作為舊PSW存放到預(yù)先約定好的主存固定單元中保護(hù)起來，再把已經(jīng)確定好的操作系統(tǒng)處理程序的新PSW送到程序狀態(tài)字寄存器中，成為當(dāng)前PSW。這一過程稱為交換PSW。中斷裝置通過交換PSW完成中斷響應(yīng)，使被中斷進(jìn)程讓出處理器，且使處理器按照中斷處理程序的新PSW控制執(zhí)行。6.中斷處理中，中斷處理程序應(yīng)做哪些事情？答：（1）保護(hù)好被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息。 （2）分析引起中斷的原因。 （3）對中斷事件進(jìn)行具體處理。7.（了解）中斷事件的處理原則（1）硬件故障中斷事件的處理（2）程序中斷事件的處理（3）外部中斷事件的處理（4）輸入/輸出中斷事件的處理（5）訪問中斷

18、事件的處理六、處理器調(diào)度（重點）1.輸入井、后備作業(yè)的定義在操作系統(tǒng)中，把磁盤上用來存放作業(yè)信息的專用區(qū)域稱為輸入井。把在輸入井中等待處理的作業(yè)稱為后備作業(yè)。2.作業(yè)調(diào)度的定義根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計時確定的允許并行工作的道數(shù)和一定的規(guī)則（或稱算法）從輸入井的后備作業(yè)中選取若干作業(yè)，讓它們進(jìn)入主存儲器，使它們有機(jī)會去獲得處理器執(zhí)行的工作稱為作業(yè)調(diào)度。3.（重點）作業(yè)調(diào)度的必要條件系統(tǒng)現(xiàn)有的尚未分配的資源可以滿足被選作業(yè)的資源要求。4.進(jìn)程調(diào)度的定義按照一定的規(guī)則從就緒進(jìn)程中選取一個進(jìn)程，讓它占用處理器。這項從就緒進(jìn)程中選取一個進(jìn)程，讓它占用處理器的工作稱為進(jìn)程調(diào)度。5.進(jìn)程調(diào)度從就緒態(tài)選進(jìn)程，作業(yè)調(diào)度從后

19、備態(tài)（收容態(tài)）選作業(yè)。6.作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的區(qū)別作業(yè)調(diào)度是按一定的作業(yè)調(diào)度算法從輸入井的后備態(tài)中選擇資源可以滿足的作業(yè)裝入主存，使其有機(jī)會占用CPU執(zhí)行，而一個作業(yè)能否占用CPU，何時占用CPU則由進(jìn)程調(diào)度決定的，進(jìn)程調(diào)度則按一定的進(jìn)程調(diào)度算法從就緒隊列中選擇一個進(jìn)程為其分配CPU去運(yùn)行，作業(yè)調(diào)度從輸入井中選中作業(yè)并拖它裝入主存中，為其創(chuàng)建一個進(jìn)程，多個不同的進(jìn)程初始態(tài)都為就緒態(tài)，然后由進(jìn)程調(diào)度選擇當(dāng)前可占用CPU的進(jìn)程，進(jìn)程運(yùn)行中由于某種原因狀態(tài)發(fā)生變化，當(dāng)它讓出處理器時，進(jìn)程調(diào)度又再選另一個作業(yè)的進(jìn)程去執(zhí)行。7.（重點）在涉及調(diào)度算法時，可考慮如下原則：（1）公平性；（2）平衡資源使用；

20、（3）極大的流量；8.一個理想的調(diào)度算法應(yīng)該是既提高系統(tǒng)效率，又能使進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)及時得到計算結(jié)果。9.作業(yè)i周轉(zhuǎn)時間=作業(yè)i得到計算結(jié)果的時間-作業(yè)i進(jìn)入輸入井的時間對n個作業(yè)來說，它們的平均周轉(zhuǎn)時間T為：T=（）÷n周轉(zhuǎn)時間和平均時間與選用的調(diào)度算法有關(guān)。10.（重點）常用的作業(yè)調(diào)度算法（1）先來先服務(wù)算法它是按照作業(yè)進(jìn)入輸入井的先后次序來挑選作業(yè)，先進(jìn)入作業(yè)的優(yōu)先被挑選。一個先進(jìn)入的作業(yè)，若它所需要的資源或其中的一部分資源已被在它之前的作業(yè)占用且尚未歸還，那么，這個作業(yè)將被推遲執(zhí)行，而去選擇在它之后進(jìn)入的資源能滿足的作業(yè)先執(zhí)行。一旦有作業(yè)執(zhí)行結(jié)束歸還資源后，作業(yè)調(diào)度再次選擇作業(yè)

21、時，仍要按進(jìn)入輸入井的次序去挑選，剛剛被推遲的作業(yè)有可能被優(yōu)先選中。先來先服務(wù)算法具有一定的公平性，容易實現(xiàn)。但增加了平均周轉(zhuǎn)時間，降低了系統(tǒng)的吞吐能力。（2）計算時間短的作業(yè)優(yōu)先算法采用這種算法時，要求用戶對自己的作業(yè)需要計算的時間預(yù)先作一個估計，在作業(yè)控制說明書中加以說明。作業(yè)調(diào)度時依據(jù)在輸入井中的作業(yè)提出的計算時間為標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先選擇計算時間短且資源能得到滿足的作業(yè)。這種算法能降低作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間，從而提高系統(tǒng)的吞吐能力，但可能使大作業(yè)等待時間過長。（3）響應(yīng)比高者優(yōu)先算法響應(yīng)比最高者優(yōu)先連算法綜合考慮等待時間和計算時間，把響應(yīng)比定義為：響應(yīng)比=等待時間/計算時間一個計算時間短的作業(yè)容易得

22、到較高的響應(yīng)比，作業(yè)能被優(yōu)先選中。一個大作業(yè)在等待了相當(dāng)長的時間后，也或得了較高的響應(yīng)比。（4）優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法（5）均衡調(diào)度算法（注意）：作業(yè)調(diào)度的必要條件和開始調(diào)度時間。【例1】：有一個多道程序設(shè)計系統(tǒng)，設(shè)供用戶使用的主存空間為100K?，F(xiàn)有一作業(yè)序列如下：作業(yè)號進(jìn)入輸入井時間需計算時間主存量要求ABCDE10.1時10.3時10.5時10.6時10.7時42分鐘30分鐘24分鐘24分鐘12分鐘15K60K50K10K20K該系統(tǒng)采用多道程序設(shè)計技術(shù)，請分別寫出采用“先來先服務(wù)調(diào)度算法”和“計算時間短優(yōu)先算法”選中的作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。答：先來先服務(wù)算法：作業(yè)號裝入輸入井時間開始執(zhí)行的時間執(zhí)

23、行結(jié)束的時間周轉(zhuǎn)時間ABCDE10.1時10.3時11.3時10.6時11.3時10.1時10.8時11.7時11.3時12.1時10.8時11.3時12.1時11.7時12.3時0.7小時1.0小時1.6小時1.1小時1.6小時5個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間為：（0.7+1.0+1.6+1.1+1.6）÷5=1.2（小時）計算時間短的作業(yè)優(yōu)先算法：作業(yè)號裝入輸入井時間開始執(zhí)行的時間執(zhí)行結(jié)束的時間周轉(zhuǎn)時間ABCDE10.1時10.3時11.3時10.6時11.3時10.1時10.8時11.9時11.3時11.7時10.8時11.3時12.3時11.7時11.9時0.7小時1.0小時1.8小時

24、1.1小時1.2小時5個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間為： （0.7+1.0+1.8+1.1+1.2）÷5=1.16（小時）【例2】：某單道程序設(shè)計系統(tǒng)中有3個作業(yè)A、B、C，它們到達(dá)輸入井的時間及需要的計算時間如下表：作業(yè)名到達(dá)輸入井時間需計算時間ABC8:509:009:301.5小時0.4小時1.0小時當(dāng)這3個作業(yè)全部到達(dá)輸入井后，系統(tǒng)以響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法選擇作業(yè)，忽略調(diào)度所用的時間，則作業(yè)被選中的次序應(yīng)是怎樣的呢？答：由于進(jìn)行作業(yè)調(diào)度的時間是在作業(yè)全部到達(dá)輸入井之后，即在9:30開始進(jìn)行調(diào)度，此時作業(yè)A、B、C分別等待了40分鐘、30分鐘和0分鐘，因而它們的響應(yīng)比為：A作業(yè)的響應(yīng)比=

25、40/90=4/9B作業(yè)的響應(yīng)比=30/24=5/4C作業(yè)的響應(yīng)比=0/60=0可見，作業(yè)B的響應(yīng)比最高，當(dāng)然優(yōu)先選擇作業(yè)B裝入主存儲器執(zhí)行。作業(yè)B執(zhí)行結(jié)束后，又要進(jìn)行調(diào)度，由于等待時間發(fā)生了變化，故應(yīng)重新計算響應(yīng)比。此時的計算結(jié)果如下：A作業(yè)的響應(yīng)比=64/90=32/45C作業(yè)的響應(yīng)比=24/60=2/5顯然作業(yè)A的響應(yīng)比高于作業(yè)C的響應(yīng)比，因而先選擇在作業(yè)A執(zhí)行，最后再讓作業(yè)C進(jìn)入主存儲器執(zhí)行。11.進(jìn)程切換的定義及原因我們把一個進(jìn)程讓出處理器由另一個進(jìn)程占用處理器的過程稱為進(jìn)程切換。下列情況均會引起進(jìn)程的切換（原因）：（1）一個進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變成等待狀態(tài)。（2）一個進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變成就

26、緒狀態(tài)。（3）一個進(jìn)程從等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)。（4）一個進(jìn)程完成工作后被撤銷。12.（重點）常用的進(jìn)程調(diào)度算法（1）先來先服務(wù)調(diào)度算法按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊列的先后次序可占用處理器的進(jìn)程。一旦一個進(jìn)程占有了處理器，它就一致運(yùn)行下去，直到該進(jìn)程完成工作而結(jié)束或者因等待某事件而不能運(yùn)行時才讓出處理器。（2）最高優(yōu)先級調(diào)度算法進(jìn)程占用處理器后有兩種方式：第一種方式是非搶占式的（非剝奪式的），第二種方式是可搶占式的（剝奪式的）。在實時系統(tǒng)中，可把處理緊急情況的報警進(jìn)程定為最高優(yōu)先級的進(jìn)程，一旦有緊急事件發(fā)生時，這個報警進(jìn)程就可搶占處理器進(jìn)行緊急處理和發(fā)出報警信號。優(yōu)先數(shù)大的優(yōu)先級高，出Unix之外。（3）

27、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法時間片是指允許進(jìn)程一次占用處理器的最長時間。時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法把就緒進(jìn)程按就緒的先后次序排成隊列，調(diào)度時總是選擇就緒隊列中的第一個進(jìn)程，讓它占用處理器，但規(guī)定它一次連續(xù)占用處理器的實踐不能超過預(yù)定的時間片。在分時操作系統(tǒng)中，經(jīng)常采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法?！纠浚杭僭O(shè)有5個進(jìn)程，只有一個在執(zhí)行，有5個進(jìn)程在等待，有4個進(jìn)程在就緒。七、線程的概念1.線程的定義線程又稱輕量級進(jìn)程，是進(jìn)程中可獨(dú)立執(zhí)行的子任務(wù)。一個進(jìn)程中可以有一個或多個線程，每個線程都應(yīng)有一個唯一的標(biāo)識符和一張線程描述表。線程描述表記錄線程執(zhí)行時的現(xiàn)場信息及狀態(tài)等。2.線程的基本屬性：（1）同一個進(jìn)程中的各線程駐留在分

28、配給進(jìn)程的主存地址空間中，且共享該進(jìn)程的所有資源。（2）一個線程被創(chuàng)建后便開始了它的生命周期，直至執(zhí)行結(jié)束而終止。線程在生命期內(nèi)會經(jīng)歷等待態(tài)、就緒態(tài)和運(yùn)行態(tài)等各種狀態(tài)變化。（3）線程是處理器的獨(dú)立調(diào)度單位，多個線程可以并發(fā)執(zhí)行。（4）不同的線程可以執(zhí)行相同的程序，即同一個服務(wù)程序若被不同用戶調(diào)用時操作系統(tǒng)就為它們創(chuàng)建不同的線程。3.線程與進(jìn)程的根本區(qū)別線程與進(jìn)程的根本區(qū)別是把進(jìn)程作業(yè)資源分配單位，而線程是調(diào)度和執(zhí)行單位；每一個進(jìn)程都有自己的主存空間，但同一進(jìn)程中的各線程共享該進(jìn)程的主存空間，進(jìn)程中的所有線程對進(jìn)程的整個主存空間都有存取權(quán)限。第3章 存儲管理 考情分析本章主要內(nèi)容：1.計算機(jī)系統(tǒng)

29、中的存儲器 2.邏輯地址和絕對地址 3.重定位 4.單用戶連續(xù)存儲管理 5.固定分區(qū)管理 6.可變分區(qū)存儲管理及常用的分配算法 7.頁式虛擬存儲管理、虛擬存儲器、頁面調(diào)度重點：1.可變分區(qū)方式的主存分配算法以及移位技術(shù)2.頁式主存空間的分配與回收 3.頁面調(diào)度算法本章考試分值約為15分。出題形式多以單選題、多選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用題為主。 串講內(nèi)容一、計算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器1.存儲器的分類若把CPU中的寄存器看作是一種特殊的存儲器，則可把存儲器分為：寄存器、主存儲器和高速緩沖存儲器、輔助存儲器三個層次。2.寄存器寄存器是計算機(jī)中價格最昂貴飛存儲器，它的存取速度快，但容量小。常用的寄存器有

30、：指令寄存器、通用寄存器、控制寄存器。3.主存儲器主存儲器容量較大，存儲速度也較快。存儲單元以字節(jié)為單位進(jìn)行編址，若干字節(jié)組成一個字，處理器能按地址讀/寫一個字節(jié)或一個字。主存用于存放用戶當(dāng)前需要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，以及操作系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理的信息。高速緩沖寄存器的速度快于主存，但造價比主存高，因而存儲容量不大。用于存放經(jīng)常被訪問的單元，以提高主存的速度。4.輔助存儲器輔助存儲器的存儲容量大，可用來長期存儲信息，但處理器不能直接讀/寫輔助存儲器，因此速度較慢。二、重定位1.絕對地址和邏輯地址主存儲器的存儲單元以字節(jié)為單位，把容量為n的主存空間的地址編號稱為主存儲器的絕對地址，與絕對地址對應(yīng)的主存

31、空間稱物理地址空間。為了方便用戶，每個用戶都可以認(rèn)為自己作業(yè)的程序和數(shù)據(jù)存放在一組從“0”開始的連續(xù)空間中。把用戶程序中使用的地址稱為邏輯地址,與邏輯地址對應(yīng)的存儲空間稱為邏輯地址空間。2.重定位的定義及分類把邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對地址的工作稱為重定位或地址轉(zhuǎn)換。重定位的方式可以有靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種。3.靜態(tài)重定位由于地址轉(zhuǎn)換工作是在作業(yè)執(zhí)行前集中一次完成的，所以在作業(yè)執(zhí)行過程中就無需再進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換工作。這種定位方式稱為靜態(tài)重定位。靜態(tài)重定位不需要硬件支持。4.動態(tài)重定位在作業(yè)執(zhí)行過程中，由硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動態(tài)地進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，在執(zhí)行指令時只要把邏輯地址與基址寄存器中的值相加就可得到絕對地址。

32、這種定位方式在執(zhí)行過程中進(jìn)行的，所以稱為動態(tài)重定位。動態(tài)重定位需硬件支持，即基址寄存器。動態(tài)重定位支持程序浮動。三、單用戶連續(xù)存儲管理（適合單道程序設(shè)計）1.單用戶連續(xù)存儲管理基本原理在這種管理方式下，操作系統(tǒng)占了一部分主存空間，其余剩下的主存空間都分配給一個作業(yè)使用，即在任何時刻主存儲器中最多只有一個作業(yè)，故適合于單道運(yùn)行的計算機(jī)系統(tǒng)。2.地址變換方式如下：（1）設(shè)置一個界限寄存器（BR），其內(nèi)容是主存中用戶區(qū)的首地址，只當(dāng)操作系統(tǒng)功能擴(kuò)充或修改時，改變了所占區(qū)域的長度，才更改界限寄存器的內(nèi)容。（2）絕對地址=邏輯地址+BR的值（界限地址）（3）采用靜態(tài)重定位3.處理器在執(zhí)行指令時要檢查其絕

33、對地址是否界限地址，且最大地址C。若絕對絕對地址在規(guī)定的范圍內(nèi)，則可執(zhí)行，否則產(chǎn)生一個“地址越界”中斷事件，由操作系統(tǒng)進(jìn)行處理，以達(dá)到存儲保護(hù)的目的。四、固定分區(qū)存儲管理（適合多道程序設(shè)計）1.分區(qū)的定義固定分區(qū)存儲管理是把主存儲器中可分配的用戶區(qū)域預(yù)先劃分成若干個連續(xù)區(qū)，每一個連續(xù)區(qū)稱為一個分區(qū)。2.固定分區(qū)存儲管理的特點（1）分區(qū)大小固定（2）分區(qū)數(shù)目固定。3.主存空間的分配與回收存儲管理設(shè)置“分區(qū)分配表”來說明各分區(qū)的分配和使用情況。表中指出各分區(qū)的起始地址和長度，并為每個分區(qū)設(shè)置一個標(biāo)志位。標(biāo)志位為“0”表示分區(qū)空間，非“0”表示分區(qū)已被占用。當(dāng)有作業(yè)要裝入分區(qū)，存儲管理分配主存區(qū)域時

34、，根據(jù)作業(yè)地址空間的長度與標(biāo)志為“0”的分區(qū)的長度比較，當(dāng)有分區(qū)長度能容納該作業(yè)時，則把作業(yè)裝入該分區(qū)，且把作業(yè)名填到占用標(biāo)志位上。否則，該作業(yè)暫時不能裝入。作業(yè)運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)作業(yè)名查分區(qū)分配表，把該分區(qū)的占用標(biāo)志置成“0”以示空閑。4.地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)因作業(yè)存放區(qū)域不會改變，可采用靜態(tài)重定位方式把作業(yè)裝入所在的分區(qū)號，且把該分區(qū)的下限地址和上限地址分別送入下限寄存器和上限寄存器中。處理器執(zhí)行該作業(yè)的指令時必須核對：“下限地址絕對地址上限地址”如此等式不成立，產(chǎn)生“地址越界”中斷事件。5.為了提高主存空間的利用率，可以采用如下幾種措施：（1）根據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)的作業(yè)的大小和數(shù)量來劃分分區(qū)，盡可能

35、使各個分區(qū)被充分利用。（2）劃分分區(qū)時按分區(qū)的大小順序排列，低地址部分是較小的分區(qū)，高地址部分是較大的分區(qū)。（3）按作業(yè)對主存空間的需求量排成多個作業(yè)隊列，每個作業(yè)隊列中的各作業(yè)依次裝入一個一個固定的分區(qū)中，每次裝一個作業(yè)；不同作業(yè)隊列中的作業(yè)分別依次裝入不同的分區(qū)中；不同的分區(qū)中可同時裝入作業(yè)；某作業(yè)隊列為空時；該作業(yè)隊列對應(yīng)的分區(qū)也不用來裝入其它作業(yè)隊列中的作業(yè)，空閑的分區(qū)等到對應(yīng)作業(yè)隊列有作業(yè)時再被使用。五、可變分區(qū)存儲管理1.可變分區(qū)存儲管理的基本思想和特點可變分區(qū)存儲管理是把作業(yè)要求裝入主存儲器時，根據(jù)作業(yè)需要的主存空間大小和當(dāng)時主存空間使用情況來決定是否為作業(yè)分配一個分區(qū)。分區(qū)的長

36、度按作業(yè)的實際需求劃分；分區(qū)的個數(shù)由裝入的作業(yè)數(shù)決定。2.（重點）可變分區(qū)管理方式常用的主存分配算法有：（1）最先適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按地址遞增的次序排列。（2）最優(yōu)適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按其容量遞增的次序排列。（3）最壞適應(yīng)分配算法：基本思想是空閑區(qū)在空閑區(qū)表中按其容量遞減的次序排列。3.歸還區(qū)與空閑區(qū)合并的四種情況：（1）歸還區(qū)有上鄰空閑區(qū)；（2）歸還區(qū)有下鄰空閑區(qū)；（3）歸還區(qū)即有上鄰空閑區(qū)又有下鄰空閑區(qū)，空閑區(qū)-1；（4）歸還區(qū)即無上鄰空閑區(qū)又無下鄰空閑區(qū)，空閑區(qū)+1。4.地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)一般采用動態(tài)重定位方式裝入作業(yè)。硬件設(shè)置有兩個專用的基

37、址寄存器和限長寄存器，以及一些加法、比較線路等。當(dāng)作業(yè)可以占用處理器執(zhí)行時，進(jìn)程調(diào)度便把該作業(yè)所占分區(qū)的起始地址送入基址寄存器，所占分區(qū)的最大地址送入限長寄存器。作業(yè)執(zhí)行過程中，當(dāng)取出一條指令后，把該指令中的邏輯地址與基址寄存器的內(nèi)容相加即得到絕對地址，該絕對地址若滿足：“基址寄存器內(nèi)容絕對地址限長寄存器內(nèi)容”允許指令訪問主存單元地址，否則，說明絕對地址已超出區(qū)域。5.（重點）把作業(yè)從一個存儲區(qū)域移到另一個存儲區(qū)域的工作稱為移動。采用移動技術(shù)有兩個目的：（1）集中分散的空閑區(qū)（2）便于作業(yè)動態(tài)擴(kuò)充主存6.（重點）采用移動技術(shù)時必須注意兩個問題：（1）移動會增加系統(tǒng)開銷（2）移動是有條件的六、頁

38、式虛擬存儲管理（重點）1.頁式虛擬存儲管理的主要特點（1）作業(yè)運(yùn)行前必須全部裝入主存（2）作業(yè)可裝入主存的不連續(xù)區(qū)域2.頁表是由操作系統(tǒng)創(chuàng)建的，對用戶不可見。每個作業(yè)都有一張頁表，頁表是在主存上的。主存空間有地址結(jié)構(gòu)決定。3.頁式存儲管理的基本原理頁式存儲管理是把主存儲器分成大小相等的去多區(qū)，每個區(qū)稱為一塊。于此對應(yīng)，編制程序的邏輯地址也分成頁，頁的大小與塊的大小相等。分頁式存儲器的邏輯地址由兩部分組成：頁號和頁內(nèi)地址。其格式為：頁號頁內(nèi)地址地址結(jié)構(gòu)確定了主存儲器的分塊的大小，也就決定了頁面的大小?！纠?某作業(yè)頁號占6bit，頁內(nèi)地址占10bit，則該作業(yè)所需的存儲容量為64K，頁面大小為1

39、K，共有64頁。4.（重點）頁式主存空間的分配與回收頁式存儲管理把主存儲器的可分配區(qū)域按頁面大小分成若干塊，主存空間按塊為單位進(jìn)行分配?？捎靡粡堉鞔娣峙浔韥碛涗浺逊峙涞膲K和尚未分配的塊以及當(dāng)前剩余的空閑塊數(shù)。由于塊的大小是固定的，所以可以用一張“位示圖”來構(gòu)成主存分配表。（1）塊號=字號×字長+位號（2）字號=i/字長（3）位號=i mod字長其中i是塊號，表示取i被字長除后的整數(shù)部分，而mod表示取其余數(shù)部分。【例】：分頁式存儲管理可用一張“位示圖”構(gòu)成主存分配表，現(xiàn)設(shè)主存有8192塊，則可用字長為32位的256個字作為位示圖，試問4999塊對應(yīng)的字號和位號是多少？123字的29位

40、對應(yīng)的是哪塊？解：字號=i/字長=4999/32=156 位號=i mod字長=4999 mod 32=7塊號=字號×字長+位號=129×32+29=41575.頁表和地址轉(zhuǎn)換頁表是指出邏輯地址中頁號與主存中塊號的對應(yīng)關(guān)系。頁式存儲管理也是采用動態(tài)重定位的方式裝入作業(yè)。地址轉(zhuǎn)換的一般公式為：絕對地址=塊號×塊長+頁內(nèi)地址分頁式地址轉(zhuǎn)換6.快表的定義利用高速緩沖寄存器存放頁表的一部分，把存放在高速緩沖寄存器中的部分頁表稱為快表。7.虛擬存儲器當(dāng)主存空間小于作業(yè)需求量時，作業(yè)也能執(zhí)行，這就使得主存空間能被充分地利用，進(jìn)而用戶編織程序時可以不必考慮主存儲器的實際容量，允

41、許用戶的邏輯地址空間大于主存儲器，稱為虛擬存儲器。虛擬存儲器的容量由計算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)和輔助存儲器的容量決定，與實際主存儲器的內(nèi)容無關(guān)。所以，虛擬存儲器實際上是為擴(kuò)大主存容量而采用的一種管理技巧。實現(xiàn)虛擬存儲器的三大物質(zhì)基礎(chǔ)：（1）大量的輔助存儲器（2）一定容量的主存（3）要有地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。8.擴(kuò)充后的頁面包含哪些信息？答：頁號，標(biāo)志，主存塊號和磁盤上的位置。9.抖動的定義剛被調(diào)出的頁又立即要用，因而又要把它調(diào)入；而調(diào)入不久又被調(diào)出；調(diào)出不久又再次被調(diào)入。如此反復(fù)，使調(diào)度非常頻繁，以至于使大部分時間都花費(fèi)在來回調(diào)度上，這種現(xiàn)象稱為抖動，又稱顛簸。10.（重點）常用的頁面調(diào)度算法有：（1） 先進(jìn)先

42、出調(diào)度算法（FIFO）（2） 最近最久未使用調(diào)度算法（LRU）（3） 最近最不經(jīng)常使用調(diào)度算法（LFU）（注意）：關(guān)于頁面調(diào)度算法的3個條件、5個求解問題3個條件：（1）作業(yè)開始的幾頁是否在主存。（2）作業(yè)第幾頁在主存。（3）上面兩點都沒有。5個求解問題：（1）寫出正確的頁面調(diào)度次序。（2）求缺頁次數(shù)F。（3）求缺頁中斷率f=缺頁中斷數(shù)F/被訪問頁面總數(shù)A。（4）寫出被淘汰的頁面次序。（5）寫出最后駐留在主存的頁面次序?！纠浚阂来我L問的頁號為：7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，現(xiàn)只有三個主存塊可供使用，把開始的三頁先裝入主存。執(zhí)行時分別按FIFO和LRF算法進(jìn)行頁

43、面調(diào)度，求正確的頁面調(diào)度次序，求缺頁次數(shù)，求缺頁中斷率，寫出被淘汰的頁面次序，寫出最后駐留在主存的頁面次序。解：（1）FIFO算法：正確的頁面調(diào)度次序如下表所示：被訪問的頁面7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 主存塊數(shù)M=3 7 2 2 2 2 4 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 0 0 0 3 3 3 3 3 2缺頁中斷次數(shù)F + + + + + + + + +缺頁中斷次數(shù)F=9缺頁中斷率f=9/12被淘汰的頁面次序：7，0，1，2，3，0，4，2，3最后駐留在主存的頁面次序：0，1，2（2）LRU算法：

44、正確的頁面調(diào)度次序如下表所示：被訪問的頁面7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 主存塊數(shù)M=31 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 20 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 17 0 1 2 2 3 0 4 2 2 0 3 3缺頁中斷次數(shù)F + + + + + + + 缺頁中斷次數(shù)F=7缺頁中斷率f=7/12被淘汰的頁面次序：7，1，2，3，0，4，0最后駐留在主存的頁面次序：3，1，2七、多級頁表（了解）我們以32位邏輯地址為例來闡述二級頁表的原理。把32位邏輯地址分成三部分，其中低12位是頁內(nèi)地址，高20位的頁號分成兩部分，每一部分各占10位。其格式

45、如下： 0 9 10 19 20 31頁號頁內(nèi)地址 頁號 頁號頁號指出頁面組的編號（一級頁表），頁號指出每個頁面組內(nèi)的頁面編號（二級頁表）。各種管理方式下的地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)（總結(jié)）管理方式重定位方式地址轉(zhuǎn)換存儲保護(hù)操作系統(tǒng)執(zhí)行硬件執(zhí)行單用戶連續(xù)靜態(tài)定位絕對地址=邏輯地址+界限地址界限地址絕對地址主存最大地址固定分區(qū)靜態(tài)定位絕對地址=邏輯地址+分區(qū)始址分區(qū)始址絕對地址分區(qū)始址+分區(qū)長度可變分區(qū)動態(tài)定位分區(qū)始址ð基址寄存器分區(qū)末址ð限長寄存器絕對地址=邏輯地址+基址寄存器值基址寄存器值絕對地址限長寄存器值頁式動態(tài)定位建立頁表表中設(shè)置訪問標(biāo)志絕對地址=塊號×塊長+頁內(nèi)

46、地址核對訪問權(quán)第4章 文件管理 考情分析本章主要內(nèi)容：1.文件、文件系統(tǒng)的定義及功能 2.文件的存儲介質(zhì) 3.文件的組織結(jié)構(gòu)、記錄的成組與分解 4.文件存儲空間管理的方法 5.文件的目錄結(jié)構(gòu) 6.文件的保護(hù)、保密及其文件的基本操作重點：1.邏輯文件、物理文件 2.記錄的成組與分解 3.文件目錄結(jié)構(gòu)以及畫二級目錄結(jié)構(gòu)圖本章考試分值約為20分。出題形式多以單選題、填空題、簡答題、綜合應(yīng)用題為主。 知識網(wǎng)絡(luò)圖 串講內(nèi)容一、概 述1.文件管理的定義為了減輕用戶的負(fù)擔(dān)和保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)中設(shè)計了對信息進(jìn)行管理的部分，稱為文件管理或文件系統(tǒng)。2.（了解）文件和文件系統(tǒng)我們把邏輯上具有完整意義的信息集

47、合稱為文件。每個文件都要用一個名字（稱為文件名）作標(biāo)識。文件系統(tǒng)來管理文件的存儲、檢索、更新、共享和保護(hù)。3.文件系統(tǒng)的功能（1）實現(xiàn)從邏輯文件到物理文件之間的轉(zhuǎn)換（2）有效地分配文件的存儲空間（3）建立文件目錄（4）提供合適的存取方式以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用（5）確保文件的安全性（6）提供一組文件操作4.文件的分類（1） 按用途可分成：系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件（2） 按保護(hù)級別可分成：只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文件和不保護(hù)文件（3） 按信息流向可分成：輸入文件、輸出文件和輸入輸出文件（4） 按存放時限可分成：臨時文件、永久文件和檔案文件（5） 按設(shè)備類型可分成：磁帶文件、磁盤文件等（6） 按組織

48、方式可分成：邏輯文件、物理文件二、文件的存儲介質(zhì)1.文件的存儲介質(zhì)、存儲設(shè)備的定義 可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、光盤、卡片等稱為存儲介質(zhì)。把信息記錄到存儲介質(zhì)上或從存儲介質(zhì)上讀出信息必須啟動相應(yīng)的磁帶機(jī)、磁盤驅(qū)動器、卡片機(jī)等存儲設(shè)備。2.文件中幾個術(shù)語的定義存儲介質(zhì)的物理單位定義為卷。存儲介質(zhì)上可連續(xù)存儲信息的一個區(qū)域稱為塊，或稱為物理記錄。把所有的讀寫磁頭按從上到下的次序進(jìn)行編號，稱為磁頭號。當(dāng)移動臂移到某一位置時。所有的讀寫詞頭都在同柱面上，把盤面上磁道的編號作為柱面號。每個盤面被劃分成若干相等的扇區(qū)，每個扇區(qū)中的各個磁道都是可存放相等字節(jié)數(shù)的一個塊，沿與磁盤旋轉(zhuǎn)相反的方向給

49、各扇區(qū)編號，稱為扇區(qū)號。三、文件的組織（重點）1.（重點）文件的邏輯結(jié)構(gòu)用戶組織的文件稱為邏輯文件。通常，邏輯文件簡稱為文件。邏輯文件可以有兩種形式：流式文件、記錄式文件。流式文件是指對文件內(nèi)的信息不再劃分單位，是由依次的一串信息組成。記錄式文件是指用戶把信息按邏輯上獨(dú)立的含義劃分信息單位，每個單位稱為一個邏輯記錄，簡稱為記錄。邏輯記錄可依次編號，其序號稱為邏輯記錄號，簡稱為記錄號。2.記錄的主鍵和次鍵用來惟一標(biāo)識某個記錄的數(shù)據(jù)項稱為記錄的主鍵。能標(biāo)識具有某一特性的所有記錄的數(shù)據(jù)項稱為記錄的次鍵。3.文件的存儲結(jié)構(gòu)存放在存儲介質(zhì)上的文件成為物理文件。記錄式文件在磁盤上的順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和索引

50、結(jié)構(gòu)三種。把一個文件在邏輯上連續(xù)的信息存放到磁盤上依次相鄰的塊中，便形成順序結(jié)構(gòu)。特點：訪問第i個記錄之后接著總是訪問第i+1個記錄。優(yōu)點：存取信息的速度快。缺點：不利于文件的擴(kuò)展和存儲空間利用率不高。鏈接結(jié)構(gòu)是將文件的邏輯記錄順序與磁盤上的存儲空間順序獨(dú)立開來，即邏輯記錄是順序的，但文件占用的存儲空間塊可以任意選擇，不必連續(xù)。特點：每個物理塊的最后一個單元中不能存放文件的信息，而是用來存放物理塊之間的鏈接指針。優(yōu)點：允許用戶擴(kuò)充文件，便于文件的增、刪記錄。只適合與對記錄按先后順序進(jìn)行存取的文件。索引結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)非連續(xù)存儲的另一種方式。索引結(jié)構(gòu)為每一個文件建立一張索引表，指出文件中每個記錄的存放

51、地址。優(yōu)點：便于文件的增、刪記錄。缺點：當(dāng)文件的記錄很多時，索引表就很龐大。4.文件的存取方式文件在存儲介質(zhì)上的組織方式與存儲設(shè)備的物理特性，用戶如何使用文件有關(guān)。存取方式分為：順序存取和隨機(jī)存取。順序存取是指按文件的邏輯順序或記錄順序依次進(jìn)行讀/寫的存取方式。隨機(jī)存取是指不一定要按文件的邏輯順序或記錄順序讀/寫文件中信息，而是可以按任意的次序隨機(jī)地讀/寫文件中信息的存取方式。把一個文件分成若干個邏輯記錄的文件稱為記錄式文件，而把不分記錄的文件稱為流式文件。5.存取方式與存儲結(jié)構(gòu)的關(guān)系介質(zhì)類型存取方式存儲結(jié)構(gòu)順序存取隨機(jī)存取磁盤順序文件、鏈接文件、索引文件索引文件磁帶順序文件6.（重點）記錄的

52、成組與分解把若干個記錄合并成一組存入一塊工作稱為記錄的成組。從一組邏輯記錄中把一個邏輯記錄分離出來的工作稱為記錄的分解。磁帶利用率=%【例1】:某用戶文件有20個記錄,每個記錄長度為200個字符,若把文件存放到磁帶上,磁帶的記錄密度800字符/英寸,塊間隙為0.5英寸。試回答：（1）不采用記錄成組時磁帶空間的利用率為多少？ （2）采用記錄成組且塊因子為4時，磁帶空間的利用率為多少？ （3）要使磁帶利用率不小于50%，塊因子至少為多少？解：（1）100%=33.33% （2）100%=66.67% （3）設(shè)塊因子至少為 50% 解得：2【例2】:假設(shè)某文件的順序結(jié)構(gòu)存放在磁盤上,該文件有10個記

53、錄組成,每個記錄長為512字節(jié),文件存放在磁盤上的起始塊號為28,每個物理塊長為1K。試回答：（1）利用記錄成組方式時，塊因子為多少時才算合適？ （2）存放該文件至少占用多少個磁盤塊？ （3）該文件的第6個邏輯記錄所在的磁盤塊號是多少？（4）若把第6條記錄讀到用戶區(qū)的1500單元的開始區(qū)域，寫出完成該要求的過程。答：（1）1024÷512=2個 塊因子為2個才合適 （2）10÷2=5個 存放該文件至少占用5個磁盤塊 （3）281 2293 4305 6 第6個邏輯記錄所在的磁盤塊為30 （4）第一步，開辟主存緩沖區(qū)，且為1K； 第二步，找到第6條邏輯記錄所在的塊，第30塊，發(fā)送到主存緩沖區(qū)； 第三步，進(jìn)行記錄的分解，將第6