計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)資料(共24頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章什么是OS，它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處在什么位置？加載在硬件上的第一層軟件，是硬件功能的首次延伸；是系統(tǒng)資源的管理機(jī)構(gòu)；是人、機(jī)之間的接口。OS的發(fā)展過程-幾類典型操作系統(tǒng)(多道批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí))，每類操作系統(tǒng)的原理、特征(優(yōu)缺點(diǎn))多道批處理系統(tǒng)：原理： 20世紀(jì)60年代中期引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，由此形成了多道批處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。特征（優(yōu)缺點(diǎn)）：（1）資源利用率高（2）系統(tǒng)吞吐量大（3）平均周轉(zhuǎn)時(shí)

2、間長（4）無交互能力分時(shí)系統(tǒng)：原理： 分時(shí)系統(tǒng)是指在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶通過自己的終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)中的資源。特征（優(yōu)缺點(diǎn)）：（1）多路性（2）獨(dú)立性（3）及時(shí)性（4）交互性實(shí)時(shí)系統(tǒng)：原理： 實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指系統(tǒng)能及時(shí)（或即時(shí)）響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致的運(yùn)行。特征（優(yōu)缺點(diǎn)）：（1）多路性（2）獨(dú)立性（3）及時(shí)性（4）交互性（5）可靠性O(shè)S的基本特性(并發(fā)、共享、虛擬、異步)-其中“并發(fā)”是最重要的特性并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性四個(gè)基本特征；最基本的特征是并發(fā)性。 OS的主要功能-資

3、源管理器和用戶接口資源管理功能：處理機(jī)管理存儲(chǔ)器管理設(shè)備管理文件管理操作系統(tǒng)和用戶之間的接口：用戶接口：聯(lián)機(jī)用戶接口，脫機(jī)用戶接口和圖形用戶接口程序接口：該接口是為用戶程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設(shè)置的，它是由一組系統(tǒng)調(diào)用組成。 試說明推動(dòng)多道批處理系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁?？主要?jiǎng)恿碓从谒膫€(gè)方面的社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展：（1）不斷提高計(jì)算機(jī)資源的利用率；（2）方便用戶；（3）器件的不斷更新?lián)Q代；（4）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展。 第二章 進(jìn)程的概念，進(jìn)程與程序(作業(yè))的區(qū)別進(jìn)程是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；是一個(gè)正在執(zhí)行的程序；計(jì)算機(jī)中正在運(yùn)行的程序?qū)嵗豢梢苑峙浣o處理器并由處理器執(zhí)行的一個(gè)實(shí)體。進(jìn)程

4、實(shí)體：為使程序（含數(shù)據(jù)）能獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)為之配置一進(jìn)程控制塊，即PCB；而由程序段、相關(guān)的數(shù)據(jù)段和PCB三個(gè)部分便構(gòu)成了進(jìn)程實(shí)體。進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是進(jìn)程實(shí)體的一次執(zhí)行過程。進(jìn)程和程序區(qū)別：（1）進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，強(qiáng)調(diào)執(zhí)行的過程，每個(gè)進(jìn)程中包含了程序段和數(shù)據(jù)段兩個(gè)部分，以及進(jìn)程控制塊PCB； 而程序是一個(gè)靜態(tài)概念，程序是指令的有序集合，無執(zhí)行含義；（2）進(jìn)程具有并行特征（獨(dú)立性，異步性），程序則沒有；（3）一個(gè)進(jìn)程可以執(zhí)行多個(gè)程序（如Linux中通過exec調(diào)用），同一程序的多次執(zhí)行將產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。同一個(gè)程序的一次執(zhí)行也可產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程（如在程序中多次調(diào)用Linux中的fork）。進(jìn)程和作業(yè)的區(qū)別

5、在于： 一個(gè)進(jìn)程是一個(gè)程序?qū)δ硞€(gè)數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過程，是分配資源的基本單位。作業(yè)是用戶需要計(jì)算機(jī)完成某項(xiàng)任務(wù)，而要求計(jì)算機(jī)所做工作的集合。一個(gè)作業(yè)的完成要經(jīng)過作業(yè)提交、作業(yè)收容、作業(yè)執(zhí)行和作業(yè)完成四個(gè)階段。而進(jìn)程是已提交完畢的程序所執(zhí)行過程的描述，是資源分配的基本單位。其主要區(qū)別關(guān)系如下：（1）作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交任務(wù)的任務(wù)實(shí)體。在用戶向計(jì)算機(jī)提交作業(yè)之后，系統(tǒng)將它放入外存中的作業(yè)等待隊(duì)列中等待執(zhí)行；而進(jìn)程則是完成用戶任務(wù)的執(zhí)行實(shí)體，是向系統(tǒng)申請(qǐng)分配資源的基本單位。任一進(jìn)程，只要它被創(chuàng)建，總有相應(yīng)的部分存在于內(nèi)存中；（2）一個(gè)作業(yè)可由多個(gè)進(jìn)程組成，且必須至少由一個(gè)進(jìn)程組成，但反過來不成立；（3）

6、作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中，像UNIX這樣的分時(shí)系統(tǒng)中，則沒有作業(yè)的概念；而進(jìn)程的概念則用在幾乎所有的多道程序系統(tǒng)中。 什么是PCB，PCB包含的主要信息，PCB的作用為了描述和控制進(jìn)程的運(yùn)行，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)程控制塊PCB（Process Control Block）。PCB中主要包括下述四方面的信息：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符：內(nèi)部標(biāo)識(shí)符，外部標(biāo)識(shí)符；處理機(jī)狀態(tài)；進(jìn)程調(diào)度信息；進(jìn)程控制信息。PCB的作用： PCB是系統(tǒng)只為每個(gè)進(jìn)程定義的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是為了使程序（含數(shù)據(jù)）能獨(dú)立運(yùn)行，為之配置的一進(jìn)程控制塊； PCB、程序段和相關(guān)的數(shù)據(jù)段三部分構(gòu)成了進(jìn)程實(shí)體，創(chuàng)建進(jìn)程，實(shí)質(zhì)上是創(chuàng)建進(jìn)程

7、和實(shí)體中的PCB，而撤銷進(jìn)程，實(shí)質(zhì)上是撤銷進(jìn)程的PCB；PCB是為了保證程序的并發(fā)執(zhí)行； PCB使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序（含數(shù)據(jù)），成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。進(jìn)程的3種基本狀態(tài)，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換以及引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)，執(zhí)行狀態(tài)，阻塞狀態(tài)還存在兩種比較常見的進(jìn)程狀態(tài)，即創(chuàng)建狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)創(chuàng)建就緒：在當(dāng)前系統(tǒng)的性能和內(nèi)存容量均允許的情況下，完成對(duì)進(jìn)程創(chuàng)建的必要操作， 相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)程將進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成活動(dòng)就緒狀態(tài)執(zhí)行終止：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程到達(dá)了自然結(jié)束點(diǎn)，或是出現(xiàn)了無法克服的錯(cuò)誤，或是被操作系統(tǒng)所終結(jié)， 或是被其他有終止權(quán)的進(jìn)程所

8、終結(jié)，進(jìn)程即進(jìn)終止?fàn)顟B(tài)(1) 就緒執(zhí)行處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)變成執(zhí)行狀態(tài)。(2) 執(zhí)行就緒處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程在其執(zhí)行過程中，因分配給它的一個(gè)時(shí)間片已用完而不得不讓出處理機(jī)，于是進(jìn)程從執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成就緒狀態(tài)。（時(shí)間片用完）(3) 執(zhí)行阻塞正在執(zhí)行的進(jìn)程因等待某種事件發(fā)生而無法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，便從執(zhí)行狀態(tài)變成阻塞狀態(tài)。（I/O請(qǐng)求）(4) 阻塞就緒 處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，若其等待的事件已經(jīng)發(fā)生，于是進(jìn)程由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。（I/O完成）什么是臨界資源臨界資源是指每次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源。 進(jìn)程間的兩種相互制約關(guān)系（-同步、互斥-）的概念(是進(jìn)

9、程間的低級(jí)通信）進(jìn)程同步（直接相互制約關(guān)系）：它主要源于進(jìn)程合作，是進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。為進(jìn)程之間的直接制約關(guān)系。在多道環(huán)境下，這種進(jìn)程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)是必不可少的。舉例：有輸入進(jìn)程A 通過單緩沖向進(jìn)程B 提供數(shù)據(jù)。當(dāng)緩沖空時(shí)，計(jì)算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞，當(dāng)進(jìn)程A 把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后，便喚醒進(jìn)程B；反之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時(shí)，進(jìn)程A 因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞，進(jìn)程B 將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A。進(jìn)程互斥（間接相互制約關(guān)系）：它主要源于資源共享，是進(jìn)程之間的間接制約關(guān)系。在多道系統(tǒng)中，每次只允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源稱為臨界資源，進(jìn)程互斥就是保證每次只有一個(gè)進(jìn)程使用臨

10、界資源。舉例：有兩進(jìn)程A 和B，如果A 提出打印請(qǐng)求，系統(tǒng)已把唯一的一臺(tái)打印機(jī)分配給了進(jìn)程B，則進(jìn)程A只能阻塞；一旦B釋放打印機(jī)，A才由阻塞改為就緒。 什么是信號(hào)量 信號(hào)量是Dijkstra提出的用于解決進(jìn)程同步的有效工具。信號(hào)量是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及對(duì)其的操作。除初始化外，僅能通過兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的原子操作wait(S)和signal(S)來訪問。兩個(gè)語句在執(zhí)行到一半的時(shí)候不能被中斷。 什么是P操作、什么是V操作(P、V操作的處理流程，以記錄型信號(hào)量為例）專心-專注-專業(yè)P（S）：wait(S)每次wait操作，意味著進(jìn)程請(qǐng)求一個(gè)單位的該類資源，使系統(tǒng)可供分配的該類資源數(shù)減少一個(gè)。 將信號(hào)量S的值減1，

11、即S.value:=S.value-1； 當(dāng)S.value<0時(shí)，表示該類資源分配完畢，進(jìn)程調(diào)用block原語，進(jìn)行自我阻塞，放棄處理機(jī)，并插入到信號(hào)量鏈表中。V（S）：signal(S)每次signal操作，表示執(zhí)行進(jìn)程釋放一個(gè)單位資源，使系統(tǒng)中可供分配的該類資源數(shù)增加一個(gè) 將信號(hào)量S的值加1，即S.value:=S.value+1； 如果S.value<=0，表示在該信號(hào)量鏈表中，仍有等待該資源的進(jìn)程被阻塞，故還應(yīng)調(diào)用wakeup原語，將鏈表中的第一個(gè)等待進(jìn)程喚醒。用信號(hào)量和P、V操作機(jī)制實(shí)現(xiàn)互斥和同步的方法，信號(hào)量取值的含義利用信號(hào)量和PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥時(shí)應(yīng)該注意的是：（1

12、）每個(gè)程序中用戶實(shí)現(xiàn)互斥的P,V操作必須成對(duì)出現(xiàn)，先做P操作，進(jìn)臨界區(qū)，后做V操作，出臨界區(qū)。若有多個(gè)分支，要認(rèn)真檢查其成對(duì)性。（2）P,V操作應(yīng)分別緊靠臨界區(qū)的頭尾部，臨界區(qū)的代碼應(yīng)盡可能短，不能有死循環(huán)。（3）互斥信號(hào)量得初值一般為1其中信號(hào)量S用于互斥，初值為1。利用信號(hào)量和PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步PV操作是典型的同步機(jī)制之一。用一個(gè)信號(hào)量與一個(gè)消息聯(lián)系起來，當(dāng)信號(hào)量的值為0時(shí)，表示期望的消息尚未產(chǎn)生；當(dāng)信號(hào)量的值非0時(shí)，表示期望的消息已經(jīng)存在。用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時(shí)，調(diào)用P操作測(cè)試消息是否到達(dá)，調(diào)用V操作發(fā)送消息。使用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時(shí)應(yīng)該注意的是：（1）分析進(jìn)程間的制約關(guān)系，確定信

13、號(hào)量種類。在保持進(jìn)程間有正確的同步關(guān)系情況下，哪個(gè)進(jìn)程先執(zhí)行，那些進(jìn)程后執(zhí)行，彼此間通過什么資源（信號(hào)量）進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而明確要設(shè)置那些信號(hào)量。（2）信號(hào)量的初值與相應(yīng)資源的數(shù)量有關(guān)，也與P,V操作在程序代碼中出現(xiàn)的位置有關(guān)。（3）同一信號(hào)量的P,V操作要成對(duì)出現(xiàn)，但他們分別在不同的進(jìn)程代碼中。什么是進(jìn)程的(高級(jí))通信，類型進(jìn)程通信，是指進(jìn)程之間的信息交換，其所交換的信息量少者是一個(gè)狀態(tài)或數(shù)值，多者則是成千上萬個(gè)字節(jié)。高級(jí)進(jìn)程通信，是指用戶可直接利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令高效地傳送大量數(shù)據(jù)的一種通信方式。三大類：（1）共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)a、 基于共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通信方式b、基于共享存儲(chǔ)區(qū)得通信方

14、式（2）消息傳遞系統(tǒng)（3）管道通信系統(tǒng)。 消息傳遞通信的兩種實(shí)現(xiàn)方法（1）直接通信方式發(fā)送進(jìn)程利用OS所提供的發(fā)送命令，直接把消息發(fā)送給目標(biāo)進(jìn)程。（2）間接通信方式進(jìn)程之間的通信需要通過作為共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體。 在操作系統(tǒng)為什么引入進(jìn)程的概念？它會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？ 為了使程序在多道程序環(huán)境下并發(fā)執(zhí)行。并對(duì)并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)為什么引入進(jìn)程的概念。影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得意實(shí)行。 為什么說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志？因?yàn)椋?在調(diào)度到某進(jìn)程后，要根據(jù)其PCB中所保存的處理機(jī)狀態(tài)信息，設(shè)置該進(jìn)程恢復(fù)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)，并根據(jù)其PCB中的程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址，找到其程序和數(shù)據(jù)；進(jìn)程在執(zhí)行

15、過程中，當(dāng)需要和與之合作的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)同步、通信或訪問文件時(shí)，也都需要訪問PCB：當(dāng)進(jìn)程由于某種原因而暫停執(zhí)行時(shí)，又需將器斷點(diǎn)的處理機(jī)環(huán)境保存在PCB中?？梢?，在進(jìn)程的整個(gè)生命期中，系統(tǒng)總是通過PCB對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制的，亦即系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進(jìn)程的存在的。所以PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。線程的概念和屬性線程：是"進(jìn)程"中某個(gè)單一順序的控制流，也被稱為輕量進(jìn)程（lightweight processes）。線程具有以下屬性：1）輕型實(shí)體。2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。3）可并發(fā)執(zhí)行。4）共享進(jìn)程資源。 試寫出相應(yīng)的程序來描述圖所示的前驅(qū)圖。進(jìn)程管理相

16、關(guān)內(nèi)容進(jìn)程管理相關(guān)內(nèi)容第一個(gè)圖：Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0; begin parbegin begin S1; signal(a); signal(b); end; begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); end; begin wait(c); S4; signal(f); end; begin wait(d); S5; signal(g); end; begin wait(e); S6

17、; signal(h); end; begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end; parend end第二個(gè)圖： Var a, b, c, d, e, f, g, h, i, j;semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0;begin parbeginbegin S1; signal(a); signal(b); end;begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end;begin wait(b); S3; signal(e); signal(f); end;begin wait(c

18、); S4; signal(g); end;begin wait(d); S5; signal(h); end;begin wait(e); S6; signal(i); end;begin wait(f); S7; signal(j); end;begin wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8; end;parend end在生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題中，如果將兩個(gè)wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者將signal(mutex)與signal（full）互換位置，結(jié)果會(huì)如何？var mutex,empty,full: sema

19、phore:=1,n,0;buffer: array0,.,n-1 of item;in,out: integer:=0,0;beginparbeginproducer: duce an item in nextp;.wait(empty);wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;/* * */signal(full);signal(mutex);/* * */until false;endconsumer: beginrepeat/* * */wait(mutex);wait(full);/* * */nex

20、tc:=buffer(out);out:=(out+1) mod n;signal(mutex);signal(empty);consume the item in nextc;until false;endparendenda. wait(full)和wait(mutex)互換位置后，因?yàn)閙utex在這兒是全局變量，執(zhí)行完wait(mutex)，則mutex賦值為0，倘若full也為0，則該生產(chǎn)者進(jìn)程就會(huì)轉(zhuǎn)入進(jìn)程鏈表進(jìn)行等待，而生產(chǎn)者進(jìn)程會(huì)因全局變量mutex為0而進(jìn)行等待，使full始終為0，這樣就形成了死鎖.b. 而signal(mutex)與signal(full)互換位置后，從邏輯上

21、來說應(yīng)該是一樣的. 試?yán)糜涗浶孕盘?hào)量寫出一個(gè)不會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法。規(guī)定在拿到左側(cè)的筷子后，先檢查右面的筷子是否可用。如果不可用，則先放下左側(cè)筷子，等一段時(shí)間再重復(fù)整個(gè)過程。分析：當(dāng)出現(xiàn)以下情形，在某一個(gè)瞬間，所有的哲學(xué)家都同時(shí)啟動(dòng)這個(gè)算法，拿起左側(cè)的筷子，而看到右側(cè)筷子不可用，又都放下左側(cè)筷子，等一會(huì)兒，又同時(shí)拿起左側(cè)筷子如此這樣永遠(yuǎn)重復(fù)下去。對(duì)于這種情況，所有的程序都在運(yùn)行，但卻無法取得進(jìn)展，即出現(xiàn)饑餓，所有的哲學(xué)家都吃不上飯。(2) 描述一種沒有人餓死（永遠(yuǎn)拿不到筷子）算法?？紤]了四種實(shí)現(xiàn)的方式（A、B、C、D）：A原理：至多只允許四個(gè)哲學(xué)家同時(shí)進(jìn)餐,以保證至少有一個(gè)哲學(xué)家

22、能夠進(jìn)餐,最終總會(huì)釋放出他所使用過的兩支筷子,從而可使更多的哲學(xué)家進(jìn)餐。以下將room 作為信號(hào)量，只允許4 個(gè)哲學(xué)家同時(shí)進(jìn)入餐廳就餐，這樣就能保證至少有一個(gè)哲學(xué)家可以就餐，而申請(qǐng)進(jìn)入餐廳的哲學(xué)家進(jìn)入room 的等待隊(duì)列，根據(jù)FIFO 的原則，總會(huì)進(jìn)入到餐廳就餐，因此不會(huì)出現(xiàn)餓死和死鎖的現(xiàn)象。偽碼：semaphore chopstick5=1，1，1，1，1;semaphore room=4;void philosopher(int i)while(true)think();wait(room); /請(qǐng)求進(jìn)入房間進(jìn)餐wait(chopsticki); /請(qǐng)求左手邊的筷子wait(chopsti

23、ck(i+1)%5); /請(qǐng)求右手邊的筷子eat();signal(chopstick(i+1)%5); /釋放右手邊的筷子signal(chopsticki); /釋放左手邊的筷子signal(room); /退出房間釋放信號(hào)量roomB原理：僅當(dāng)哲學(xué)家的左右兩支筷子都可用時(shí),才允許他拿起筷子進(jìn)餐。方法1：利用AND 型信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)：根據(jù)課程講述，在一個(gè)原語中，將一段代碼同時(shí)需要的多個(gè)臨界資源，要么全部分配給它，要么一個(gè)都不分配，因此不會(huì)出現(xiàn)死鎖的情形。當(dāng)某些資源不夠時(shí)阻塞調(diào)用進(jìn)程;由于等待隊(duì)列的存在，使得對(duì)資源的請(qǐng)求滿足FIFO 的要求，因此不會(huì)出現(xiàn)饑餓的情形。偽碼：semaphore

24、chopstick5=1，1，1，1，1;void philosopher(int I)while(true)think();Swait(chopstick(I+1)%5,chopstickI);eat();Ssignal(chopstick(I+1)%5,chopstickI);方法2：利用信號(hào)量的保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。通過信號(hào)量mutex對(duì)eat（）之前的取左側(cè)和右側(cè)筷子的操作進(jìn)行保護(hù)，使之成為一個(gè)原子操作，這樣可以防止死鎖的出現(xiàn)。偽碼：semaphore mutex = 1 ;semaphore chopstick5=1，1，1，1，1;void philosopher(int I)while(

25、true)think();wait(mutex);wait(chopstick(I+1)%5);wait(chopstickI);signal(mutex);eat();signal(chopstick(I+1)%5);signal(chopstickI); 第三章進(jìn)程調(diào)度的功能：1）保存處理劑的現(xiàn)場(chǎng)信息；2）按某種算法選取進(jìn)程；3）把處理機(jī)分配給進(jìn)程。對(duì)于本章內(nèi)的基本調(diào)度算法：算法思想、就緒隊(duì)列的組織、是搶占還是非搶占FCFS先來先服務(wù)調(diào)度算法算法思想：當(dāng)在作業(yè)調(diào)度中采用該算法時(shí)，每次調(diào)度都是從后備作業(yè)隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存，為它們分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程，然后放

26、入就緒隊(duì)列。在進(jìn)程調(diào)度中采用FCFS算法時(shí)，則每次調(diào)度是從就緒對(duì)壘中選擇一個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的進(jìn)程，為之分配處理機(jī)，使之投入運(yùn)行。該進(jìn)程一直運(yùn)行到完成或發(fā)生某事件而阻塞后才放棄處理機(jī)。FCFS是非搶占式的調(diào)度算法。短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法算法思想：短作業(yè)優(yōu)先（SJF）的調(diào)度算法是從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行。而短進(jìn)程優(yōu)先（SPF）調(diào)度算法則是從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的進(jìn)程，將處理機(jī)分配給它，使它立即執(zhí)行并一直執(zhí)行到完成，或發(fā)生某事件而被阻塞放棄處理機(jī)時(shí)再重新調(diào)度。短作業(yè)調(diào)度算法是非搶占式的調(diào)度算法。非搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法和搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算

27、法算法思想：非搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法：系統(tǒng)一旦把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程后，該進(jìn)程便一直執(zhí)行下去，直至完成，或因發(fā)生某事件使該進(jìn)程放棄處理機(jī)時(shí)，系統(tǒng)方可再將處理機(jī)重新分配給另一個(gè)優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程。搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法：系統(tǒng)同樣是把處理機(jī)分配給優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程，使之執(zhí)行。但在其執(zhí)行期間，只要又出現(xiàn)了另一個(gè)其優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程，進(jìn)程調(diào)度就立即停止當(dāng)前進(jìn)程的執(zhí)行，重新將處理機(jī)分配給新到的優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程。靜態(tài)優(yōu)先權(quán)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)算法思想：靜態(tài)優(yōu)先權(quán)是在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定的，且在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變。動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)所賦予的優(yōu)先權(quán)，是可以隨進(jìn)程的推進(jìn)或隨其等待時(shí)間的增加而改變的。高

28、響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法算法思想：為每個(gè)作業(yè)引入動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)，并使作業(yè)的優(yōu)先級(jí)隨著等待時(shí)間的增加而以速率a提高，則長作業(yè)在等待一定的時(shí)間后，必然后寄回分配到處理機(jī)。該優(yōu)先權(quán)的變化規(guī)律可描述為：優(yōu)先權(quán)=（等待時(shí)間+要求服務(wù)時(shí)間）/ 要求服務(wù)事件基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法算法思想：系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，把CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法算法思想： 設(shè)置多個(gè)就緒隊(duì)列，并為各個(gè)隊(duì)列賦予不同的優(yōu)先級(jí)。第一個(gè)隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)最高，第二個(gè)隊(duì)列次之。 當(dāng)一個(gè)新進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存后，首先將它放入第一個(gè)隊(duì)列的末尾，按FCFS原則排隊(duì)等待調(diào)度。如果一個(gè)時(shí)間片后進(jìn)

29、程尚未完成，調(diào)度程序便將該進(jìn)程轉(zhuǎn)入第二個(gè)隊(duì)列的末尾，再同樣地按FCFS原則等待調(diào)度執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)長作業(yè)從第一個(gè)隊(duì)列一次降到第n個(gè)隊(duì)列后，在第n隊(duì)列中便采取按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式運(yùn)行。 僅當(dāng)?shù)谝魂?duì)列空閑時(shí)，調(diào)度程序才調(diào)度第二隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行。 典型的動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)調(diào)度調(diào)度算法：高響應(yīng)比優(yōu)先度調(diào)度算法；典型的實(shí)時(shí)調(diào)度算法：最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，時(shí)間片取值的影響時(shí)間片取值的影響： 如果選擇很小的時(shí)間片將有利于短作業(yè)，因?yàn)樗茌^快地完成，但會(huì)頻繁地發(fā)生中斷、進(jìn)程上下文的切換，從而增加系統(tǒng)的開銷；反之，如果選擇太長的時(shí)間片，使得每個(gè)進(jìn)程都能在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法便退化為FCFS算法，

30、無法滿足交互式用戶的需求。如何確定時(shí)間片的大?。?時(shí)間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時(shí)間。這樣可使大多數(shù)進(jìn)程在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成。一般應(yīng)考慮三個(gè)因素：系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求、就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。 什么是死鎖，死鎖產(chǎn)生的原因和必要條件 所謂死鎖，是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無外力作用，它們都將無法再向前推進(jìn)。 產(chǎn)生死鎖的原因：（1）競(jìng)爭(zhēng)資源。（2）進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。 產(chǎn)生死鎖的必要條件：1）互斥條件；2）請(qǐng)求和保持條件；3）不剝奪條件；4）環(huán)路等待條件。什么是安全狀態(tài)、不安全狀態(tài)，它與死鎖間的關(guān)系 所謂安全狀態(tài)，只系統(tǒng)能按某種進(jìn)

31、程順序（P1,P2,···,Pn）（稱<P1,P2,···,Pn>序列為安全序列），來為每個(gè)進(jìn)程Pi分配其所需資源，直至滿足每個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的最大需求，使每個(gè)進(jìn)程都可順利的完成。 如果系統(tǒng)無法找到這樣一個(gè)安全序列，則稱系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。死鎖的預(yù)防、避免、檢測(cè)與解除的含義1） 預(yù)防死鎖。這是一種較簡單的和直觀的事先預(yù)防的方法。該方法是通過設(shè)置某些限制條件， 去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，來預(yù)防發(fā)生死鎖。2） 避免死鎖。該方法同樣是屬于事先預(yù)防的策略，但他并不須事先采取各種限制措施去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè) 必要條件，而是在資源的動(dòng)

32、態(tài)分配過程中，用某種方法去防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，從而避免死鎖。3） 檢測(cè)死鎖。這種方法并不須事先采取任何限制措施，也不必檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)進(jìn)入不安全區(qū)， 而是允許系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生死鎖。但可通過系統(tǒng)所設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，及時(shí)地檢測(cè)死鎖的發(fā)生， 并精確地確定與死鎖有關(guān)的進(jìn)程資源；然后，采取適當(dāng)措施，從系統(tǒng)中將已發(fā)生的死鎖清除掉。4）解除死鎖。這是與檢測(cè)死鎖相配套的一種措施。當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)中已發(fā)生死鎖時(shí)，須將進(jìn)程從死鎖狀態(tài)中解脫出來。死鎖的避免-避免死鎖的銀行家算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法思想銀行家算法中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 可利用資源向量 Available 最大需求矩陣Max 分配矩陣 Allocation 需求

33、矩陣 Need三個(gè)矩陣間存在下述關(guān)系：Needpi,j = Maxi,j Allocationi,j算法思想：（1）如果Request ij <= Needi,j，便轉(zhuǎn)向步驟（2）； 否則認(rèn)為出錯(cuò)，因?yàn)樗枰馁Y源數(shù)已超過它所宣布的最大值。（2）如果Request ij <= Availablej，便轉(zhuǎn)向步驟（3）；否則，表示尚無足夠資源，Pi須等待。（3）系統(tǒng)試探著把資源分配給進(jìn)程Pi，并修改下面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的值：Availablej:=Availablej Request ij;Allocationi,j:=Allocationi,j + Request ij;Needi,j:

34、=Needi,j Request ij;（4） 系統(tǒng)執(zhí)行安全性算法，減產(chǎn)此次算法分配后系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)。若安全，才正式將資源分配給進(jìn)程Pi，以完成本次分配；否則，將本次的試探分配作廢，恢復(fù)原來的資源分配狀態(tài)，讓進(jìn)程Pi等待。安全性算法：（1）設(shè)置兩個(gè)向量： 工作向量Work，表示系統(tǒng)可提供給進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行所需的各類資源數(shù)目，它含有m個(gè)元素，在執(zhí)行安全算法開始時(shí)，Work:=Available。 Finish，表示系統(tǒng)是否有足夠的資源分配給進(jìn)程，使之運(yùn)行完成。開始時(shí)限做Finishi:=false；當(dāng)有足夠資源分配給進(jìn)程時(shí)，再令Finishi:=true。（2）從進(jìn)程集合中找到一個(gè)能滿足下述條

35、件的進(jìn)程： Finishi = false； Needi,j <= Workj；若找到，執(zhí)行步驟（3），否則，執(zhí)行步驟（4）（3） 當(dāng)進(jìn)程Pi獲得資源后，可順利執(zhí)行，直至完成，并釋放出分配給它的資源，故應(yīng)執(zhí)行：Workj:=Workj + Allocationi,j;Finishi:=true;go to step 2;（4） 如果所有進(jìn)程的Finishi = true都滿足，則表示系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；否則，系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)。死鎖的檢測(cè)和解除-資源分配圖，檢測(cè)方法、解除方法資源分配圖：系統(tǒng)死鎖可利用資源分配圖來描述。該圖是由一組節(jié)點(diǎn)N和一組邊E所組成的一個(gè)對(duì)偶G=(N1E)。用圓圈代表一

36、個(gè)進(jìn)程，用方框代表一類資源。檢查方法：我們可以利用把資源分配圖加以簡化的方法，來檢查當(dāng)系統(tǒng)處于S狀態(tài)時(shí)是否為死鎖狀態(tài)。簡化方法如下： 在資源分配圖中，找出一個(gè)既不阻塞又非獨(dú)立的進(jìn)程結(jié)點(diǎn)Pi。分配資源使Pi運(yùn)行再釋放全部資源，相當(dāng)于小區(qū)Pi所求的請(qǐng)求邊和分配邊，使之成為孤立的結(jié)點(diǎn)。 Pi釋放資源后，使其他進(jìn)程獲取資源運(yùn)行。這樣不斷減緩資源分配圖 在進(jìn)程一系列的簡化后，若能消去圖中所有的邊，使所有的進(jìn)程結(jié)點(diǎn)都成為孤立結(jié)點(diǎn)，則成該圖是可完全簡化的。有關(guān)文件已經(jīng)證明，所有的簡化順序，都將得到相同的不可簡化圖。S為死鎖的充分條件是：當(dāng)且僅當(dāng)S狀態(tài)的資源分配圖是不可完全簡化的。該充分條件被稱為死鎖定理。解

37、除方法： 常用解除死鎖的兩種方法是： 剝奪資源； 撤銷進(jìn)程。 ProcessAllocationNeedAvailableP00 0 3 20 0 1 21 6 2 2P11 0 0 01 7 5 0P21 3 5 42 3 5 6P30 3 3 20 6 5 2P40 0 1 40 6 5 6 在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情況：試問： 該狀態(tài)是否安全？ 若進(jìn)程P2提出請(qǐng)求Request(1，2，2，2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？該狀態(tài)是安全的，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列< P0P3P4P1P2>。下表為該時(shí)刻的安全序列表。資源情況進(jìn)程WorkNeedAllocationWork

38、+AllocationFinishP0P3P4P1P21 6 2 21 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 110 0 1 20 6 5 20 6 5 61 7 5 02 3 5 60 0 3 20 3 3 30 0 1 41 0 0 01 3 5 41 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 113 12 14 17truetruetruetruetrue若進(jìn)程P2提出上述請(qǐng)求，系統(tǒng)不能將資源分配給它，因?yàn)榉峙渲笙到y(tǒng)將進(jìn)入不安全狀態(tài)。 P2請(qǐng)求資源：P2發(fā)出請(qǐng)求向量Request2（1，2，2，2），系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：Request2（1，2，2，2）N

39、eed2（2，3，5，6）；Request2（1，2，2，2）Available（1，6，2，2）；系統(tǒng)暫時(shí)先假定可為P2分配資源，并修改P2的有關(guān)數(shù)據(jù)，如下表：AllocationNeedAvailable2 5 7 61 1 3 40 4 0 0 可用資源Available（0，4，0，0）已不能滿足任何進(jìn)程的需要。第四章邏輯地址和物理地址的概念 邏輯地址（Logical Address）是指由程式產(chǎn)生的段偏移地址部分。 物理地址（Physical Address）是指CPU外部地址總線上的尋址物理內(nèi)存地址信號(hào)，是地址變換的最終結(jié)果地址。 什么是地址重定位(地址變換)，變換的時(shí)機(jī)(靜態(tài)地址

40、重定位和動(dòng)態(tài)地址重定位) 地址重定位就是把程序中相對(duì)地址變換為絕對(duì)地址。通常是把在裝入時(shí)對(duì)目標(biāo)程序中指令和數(shù)據(jù)的修改過程稱為重定位。有靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位兩種重定位技術(shù)。 因?yàn)榈刂纷儞Q通常是在裝入時(shí)一次完成的，以后不再改變，故稱為靜態(tài)重定位。 動(dòng)態(tài)重定位，在運(yùn)行過程中程序在內(nèi)存中的位置可能經(jīng)常要改變，此時(shí)就應(yīng)采用動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)裝入的方式。動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的裝入程序在把裝入模塊裝入內(nèi)存后，并不立即把裝入模塊中的相對(duì)地址轉(zhuǎn)換為絕對(duì)地址，而是把這種地址轉(zhuǎn)換推遲到程序真正要執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行。因此，裝入內(nèi)存后的所有地址都仍是相對(duì)地址。為使地址轉(zhuǎn)換不影響指令的執(zhí)行速度，這種方式需要一個(gè)重定位寄存器的支持。 什么是虛擬

41、存儲(chǔ)器：所謂虛擬存儲(chǔ)器，是指具有請(qǐng)求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對(duì)內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲(chǔ)系統(tǒng)。其邏輯容量由內(nèi)存容量和外存容量之和所決定，其運(yùn)行速度接近于內(nèi)存速度，而每位的成本卻又接近于外存。引入的原因： 有的作業(yè)很大，要求的內(nèi)存空間超過了內(nèi)存總?cè)萘?，不能裝入內(nèi)存，致使該作業(yè)無法運(yùn)行。 有大量作業(yè)要求運(yùn)行，但由于內(nèi)存容量不足以容納所有這些作業(yè)，只能將少數(shù)作業(yè)裝入內(nèi)存讓它們運(yùn)行，而將其他大量的作業(yè)駐留在外存上等待。 常規(guī)存儲(chǔ)器管理方式：一次性；駐留性 局部性原理的提出：時(shí)間局限性；空間局限性。一個(gè)解決方式是從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量，這正是虛擬存儲(chǔ)技術(shù)所要解決的主要問題。虛存空間容量由什么因素決定

42、其容量由內(nèi)存容量和外存容量之和決定。虛擬存儲(chǔ)器有哪些特征？最本質(zhì)的特征是什么？ 對(duì)換性，多次性，虛擬性三大特征。 虛擬性是最本質(zhì)的特征對(duì)于分區(qū)、分頁、分段、段頁式(純/請(qǐng)求)存儲(chǔ)管理方式，掌握：1）基本思想2）存儲(chǔ)管理使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(空閑空間管理的/作業(yè)占用空間管理的)3）邏輯地址的格式，地址變換的時(shí)間(動(dòng)態(tài)/靜態(tài))、方法4）存儲(chǔ)分配和存儲(chǔ)回收過程5）是否能實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)；如果能，如何實(shí)現(xiàn)6）其他特點(diǎn)：是否存在碎片問題(原因)；是否能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)(如何實(shí)現(xiàn))等7）請(qǐng)求分頁式存儲(chǔ)管理的頁面置換過程和簡單的頁面置換算法何為靜態(tài)鏈接？何謂裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接？ 靜態(tài)鏈接是指在程序運(yùn)行之前，先

43、將各自目標(biāo)模塊及它們所需的庫函數(shù)，鏈接成一個(gè)完整的裝配模塊，以后不再拆開的鏈接方式。 裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是指將用戶源程序編譯后所得到的一組目標(biāo)模塊，在裝入內(nèi)存時(shí)，采用邊裝入邊鏈接的一種鏈接方式，即在裝入一個(gè)目標(biāo)模塊時(shí)，若發(fā)生一個(gè)外部模塊調(diào)用事件，將引起裝入程序去找相應(yīng)的外部目標(biāo)模塊，把它裝入內(nèi)存中，并修改目標(biāo)模塊中的相對(duì)地址。 運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接是將對(duì)某些模塊的鏈接推遲到程序執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行鏈接，也就是，在執(zhí)行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)被調(diào)用模塊尚未裝入內(nèi)存時(shí)，立即由OS去找到該模塊并將之裝入內(nèi)存，把它鏈接到調(diào)用者模塊上。 第五章 I/O系統(tǒng)的組成(I/O設(shè)備、控制器、通道、總線) 設(shè)備分類情況，什么是虛擬設(shè)備，

44、引入的目的按設(shè)備的使用特性分類：存儲(chǔ)設(shè)備；輸入/輸出設(shè)備按傳輸速率分類：低速設(shè)備；中速設(shè)備；高速設(shè)備按信息交換的單位分類：塊設(shè)備；字符設(shè)備按設(shè)備的共享屬性分類：獨(dú)占設(shè)備；共享設(shè)備；虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備：通過虛擬技術(shù)將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶（進(jìn)程）同時(shí)使用。引入的目的：將慢速的獨(dú)占設(shè)備改造成多個(gè)用戶可共享的同類設(shè)備，提高設(shè)備的利用率 OS在設(shè)備管理中引入的相關(guān)技術(shù)：中斷技術(shù)、DMA技術(shù)、通道技術(shù)、總線技術(shù)、緩沖技術(shù)、 Spooling技術(shù)(Spooling系統(tǒng)，可以用來實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備)-組成和工作原理中斷技術(shù)：組成：CPU，I/O控制器工作原理： CPU：向控制器發(fā)出I/O命令

45、，然后繼續(xù)執(zhí)行計(jì)算任務(wù)； I/O控制器：執(zhí)行I/O命令，控制外部設(shè)備完成指定的I/O操作，然后向CPU發(fā)送中斷信號(hào)； CPU：暫停正在執(zhí)行的任務(wù)，處理I/O中斷，完成后再返回，繼續(xù)執(zhí)行原來的任務(wù)。DMA技術(shù)：組成：CPU，內(nèi)存，DMA控制器（主機(jī)與DMA控制器的接口；DMA控制器域塊設(shè)備的接口；I/O控制邏輯；命令/狀態(tài)寄存器CR；內(nèi)存地址寄存器MAR；數(shù)據(jù)寄存器DR；數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器DC）工作原理：當(dāng)處理器需要讀/寫一整塊數(shù)據(jù)時(shí)，給DMA控制單元發(fā)送一條命令，包含：一次讀或?qū)懙闹噶?、I/O設(shè)備的地址、開始讀或?qū)懙闹鞔娴刂?、需要傳送的?shù)據(jù)長度等；處理器發(fā)送完命令后就可處理其它事情；DMA控制器自己獨(dú)

46、立管理整塊數(shù)據(jù)的傳送；當(dāng)這個(gè)過程完成后，它會(huì)向處理器發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求。處理器只在一塊數(shù)據(jù)開始傳送和傳送結(jié)束時(shí)關(guān)注一下I/O操作即可。通道技術(shù)：組成：每條通道指令包含的信息是：操作碼、內(nèi)存地址、計(jì)數(shù)、程序結(jié)束位、記錄結(jié)束位。工作原理：把DMA方式中CPU以數(shù)據(jù)塊為單位對(duì)讀/寫任務(wù)的干預(yù)，減少為以一次讀/寫任務(wù)及有關(guān)的控制和管理為單位的干預(yù)。 同時(shí)，又可實(shí)現(xiàn)CPU、通道和I/O設(shè)備三者的并行操作，從而更有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的資源利用率。緩沖技術(shù)：組成：單緩沖，雙緩沖，循環(huán)緩沖，緩沖池工作原理：在CPU與外設(shè)之間建立緩沖區(qū)，用于暫存CPU與外設(shè)間交換的數(shù)據(jù)，從而緩沖CPU與外設(shè)間速度不匹配的矛盾。Spo

47、oling技術(shù)組成：在磁盤上開辟輸入井和輸出井；在內(nèi)存中開辟輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)；OS要有相關(guān)的管理進(jìn)程：SPi，模擬脫機(jī)輸入；SPo模擬脫機(jī)輸出。工程原理：脫機(jī)輸入和脫機(jī)輸出在多道環(huán)境下，可以用OS的一道管理程序?qū)崿F(xiàn)從I/O設(shè)備輸入數(shù)據(jù)并存放到磁盤上，模擬脫機(jī)輸入；用OS的另一道管理程序?qū)⒋疟P上的數(shù)據(jù)輸出到I/O設(shè)備上，模擬脫機(jī)輸出；這種假脫機(jī)I/O操作稱為Spooling技術(shù)。Spooling是一種虛擬設(shè)備技術(shù)、一種資源轉(zhuǎn)換技術(shù)。 設(shè)備分配的原則，什么是設(shè)備獨(dú)立性(與設(shè)備無關(guān)性)原則：要充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，盡可能地讓設(shè)備忙碌，但又要避免由于不合理的分配方法造成進(jìn)程死鎖；設(shè)備獨(dú)立性：即

48、應(yīng)用程序獨(dú)立于具體使用的物理設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性而引入了邏輯設(shè)備和物理設(shè)備這兩個(gè)概念。在應(yīng)用程序中，使用邏輯設(shè)備名稱來請(qǐng)求使用某類設(shè)備；而系統(tǒng)在實(shí)際執(zhí)行時(shí)，還必須使用物理設(shè)備名稱。因此，系統(tǒng)須具有將邏輯設(shè)備名稱轉(zhuǎn)換為某物理設(shè)備名稱的功能，這非常類似于存儲(chǔ)器管理中所介紹的邏輯地址和物理地址的概念。 什么是磁盤調(diào)度，磁盤調(diào)度的目標(biāo)，磁盤調(diào)度算法(FCFS、SSTF、SCAN)的原理、優(yōu)先考慮的因素磁盤調(diào)度：就是當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)要求訪問磁盤時(shí)，安排對(duì)磁道訪問請(qǐng)求的執(zhí)行順序。磁盤調(diào)度的目標(biāo)是：使磁盤的平均尋道時(shí)間最少。先來先服務(wù)FCFS：根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度。最短尋道時(shí)間優(yōu)先SS

49、FT：要求訪問的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時(shí)間最短。掃描算法SCAN：不僅考慮到欲訪問的磁道與當(dāng)前磁道間的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向。 為什么要引入設(shè)備獨(dú)立性？如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性？ 引入設(shè)備獨(dú)立性，可使應(yīng)用程序獨(dú)立于具體的物理設(shè)備，是設(shè)備分配具有靈活性。另外容易實(shí)現(xiàn)I/O重定向。 為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，必須在設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之上設(shè)置一層設(shè)備獨(dú)立性軟件，用來執(zhí)行所有I/O設(shè)備的公用操作，并向用戶層軟件提供統(tǒng)一接口。關(guān)鍵是系統(tǒng)中必須設(shè)置一張邏輯設(shè)備表LUT用來進(jìn)行邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射，其中每個(gè)表目中包含了邏輯設(shè)備名、物理設(shè)備名和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入口地址三項(xiàng)；當(dāng)應(yīng)用程序用

50、邏輯設(shè)備名請(qǐng)求分配I/O設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)必須為它分配相應(yīng)的物理設(shè)備，并在LUT中建立一個(gè)表目，以后進(jìn)程利用該邏輯設(shè)備名請(qǐng)求I/O操作時(shí)，便可從LUT中得到物理設(shè)備名和驅(qū)動(dòng)程序入口地址。（OS實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性的方法：設(shè)置設(shè)備獨(dú)立性軟件(P164)、配置邏輯設(shè)備表，實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的映射。） 什么是虛擬設(shè)備？其實(shí)現(xiàn)所依賴的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？ 虛擬設(shè)備是指通過虛擬技術(shù)，可將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備變換成若干臺(tái)邏輯設(shè)備，供若干個(gè)用戶（進(jìn)程）同時(shí)使用。由于多臺(tái)邏輯設(shè)備實(shí)際上并不存在，而只是給用戶的一種感覺，因此被稱為虛擬設(shè)備。其實(shí)現(xiàn)所依賴的關(guān)鍵技術(shù)是SPOOLing技術(shù)。 試說明Spooling系統(tǒng)的組成。 輸入井和

51、輸出井； 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)； 輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程SPo。第六章什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)，記錄式文件的邏輯結(jié)構(gòu)有哪幾種文件的邏輯結(jié)構(gòu)：這是用用戶觀點(diǎn)出發(fā)所觀察到的文件組織形式，是用戶可以直接處理的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于文件的物理特性，又稱為文件組織。記錄式文件的邏輯結(jié)構(gòu)：1、有結(jié)構(gòu)文件：記錄的長度可分為定長和不定長兩類：定長記錄；變長記錄根據(jù)用戶和系統(tǒng)管理上的需要，可采用多種方式來組織這些記錄，形成下述的幾種文件：順序文件；索引文件；索引順序文件。2、無結(jié)構(gòu)文件：流式文件，其長度以字節(jié)為單位。 什么是文件的物理結(jié)構(gòu)，文件的物理結(jié)構(gòu)(外存分配方式)有哪幾種，每一種文件物理結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，需

52、要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，目錄中如何記錄文件地址又稱為文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是指文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式。這不僅與存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)性能有關(guān)，而且與所采用的外存分配方式有關(guān)。外存的分配方式：連續(xù)分配（P213）a.實(shí)現(xiàn)方式：為每個(gè)文件分配一組位置相鄰接的盤塊(物理地址連續(xù)的外存空間)，文件中的邏輯頁被順序地存放到相鄰的物理盤塊中。這保證了文件中的邏輯順序與文件占用盤塊順序的一致性。這樣物理結(jié)構(gòu)的文件稱為順序文件。每個(gè)文件都從分配給它的一個(gè)盤塊的第一個(gè)字節(jié)開始存放。b.記錄文件地址：在文件的目錄中，存放該文件的第一個(gè)記錄所在的盤塊號(hào)和文件的長度(共占多少塊)鏈接分配（P215）a.實(shí)現(xiàn)方式：為每個(gè)文件分配一組位

53、置離散的盤塊，每個(gè)盤塊中存放文件的一個(gè)邏輯頁。通過在每個(gè)盤塊上設(shè)置一個(gè)指針，將屬于同一個(gè)文件的盤塊順序地鏈接在一起，鏈接的順序和文件的邏輯順序一致。這樣物理結(jié)構(gòu)的文件稱為鏈接文件。鏈接方式有隱式鏈接和顯式鏈接兩種。b.記錄文件地址：顯示鏈接：每個(gè)文件的第一個(gè)盤塊的編號(hào)存放在文件目錄中；文件的其他盤塊的編號(hào)存放在FAT中；隱式鏈接：目錄和FAT一起記錄了哪些盤塊分給了這個(gè)文件以及這些盤塊中內(nèi)容的邏輯順序。索引分配（P221）a.實(shí)現(xiàn)方式： 為每個(gè)文件分配一組位置離散的盤塊，為每個(gè)文件建立一個(gè)物理結(jié)構(gòu)的索引表，記錄分配給該文件的物理盤塊，以及這些盤塊和文件邏輯順序的對(duì)應(yīng)關(guān)系。建立一個(gè)文件時(shí)，要初始

54、化它的索引表，并將索引表的地址放到文件的目錄中。打開一個(gè)文件時(shí)，文件的索引表也被同時(shí)讀入內(nèi)存。b.記錄文件地址： 單級(jí)索引：每個(gè)文件一張索引表，這張索引表放在一個(gè)盤塊中多級(jí)索引：對(duì)于一個(gè)長文件的索引表(內(nèi)容同上，但單個(gè)盤塊放不下)，可以將它存放在若干個(gè)離散的盤塊中。 再為這些索引塊建立一個(gè)索引表，存放在一個(gè)盤塊中，這樣就形成了一個(gè)文件的兩級(jí)索引?；旌纤饕何募到y(tǒng)混合使用多種分配方式。文件的目錄中可以存放不同形式的地址信息： ? 直接地址，文件數(shù)據(jù)的盤塊號(hào)； ? 一次間接地址，文件索引塊的盤塊號(hào)； ? 二次間接地址，文件二級(jí)索引塊的盤塊號(hào)。 單級(jí)、兩級(jí)和多級(jí)(樹型)目錄結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，逐步能實(shí)現(xiàn)的功能(特點(diǎn))單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：構(gòu)成： 為整個(gè)文件系統(tǒng)建立一張目錄表，每個(gè)文件占一個(gè)目錄項(xiàng)。功能： 優(yōu)點(diǎn)：簡單且能實(shí)現(xiàn)目錄管理的基本功能-按名存取。 缺點(diǎn)：(1)查找