計(jì)算機(jī)等級(jí)考試四級(jí)教程操作系統(tǒng)原理

基本要求.掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制。.深入理解進(jìn)程線程模型，深入理解進(jìn)程同步機(jī)制，深入理解死鎖概念及解決方案。.掌握存儲(chǔ)管理基本概念，掌握分區(qū)存儲(chǔ)管理方案，深入理解虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案。.深入理解文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，以及提高文件系統(tǒng)性能的各種方法。.了解I/。設(shè)備管理的基本概念、I/O軟件的組成，掌握典型的I/。設(shè)備管理技術(shù)。.了解操作系統(tǒng)的演化過(guò)程、新的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。考試內(nèi)容一、操作系統(tǒng)概述1、操作系統(tǒng)基本概念、特征、分類?；靖拍?是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合一一它們能有效地組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，控制程序的執(zhí)行，并向用戶提供各種服務(wù)功能，使用戶能夠靈活的、方便、有效地使用計(jì)算機(jī)，并使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠高效地運(yùn)行（是具有各種功能的、大量程序模塊的集合）。任務(wù):1.組織和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源 2.向用戶提供各種服務(wù)功能特征:并發(fā)性（用戶程序與用戶程序之間并發(fā)執(zhí)行；用戶程序與操作系統(tǒng)程序之間并發(fā)執(zhí)行）、共享性（互斥共享和同時(shí)共享）、隨機(jī)性（要充分考慮各種各樣的可能性）。分類:1.批處理操作系統(tǒng)（成批處理、SPOOLing技術(shù)） 簡(jiǎn)單/多道批處理系統(tǒng).分時(shí)系統(tǒng) （多路性、交互性、獨(dú)占性、及時(shí)性）.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)/軟實(shí)時(shí)系統(tǒng) （實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理、過(guò)載保護(hù)、高可靠性）.嵌入式操作系統(tǒng) 可針對(duì)需求進(jìn)行裁剪、調(diào)整和生成 （高可靠性、實(shí)時(shí)性、占有資源少、智能化能源管理、易于連接、低成本等）.個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) （某一時(shí)間為單用戶服務(wù)、圖形界面、使用方便）.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)集中式/分布式模式（共享數(shù)據(jù)、資源及服務(wù)同運(yùn)算處理能力）.分布式操作系統(tǒng)（統(tǒng)一/同一操作系統(tǒng)、資源的深度共享、透明性、自治性）集群8.智能卡操作系統(tǒng) 資源管理、通信管理、安全管理、應(yīng)用管理2、操作系統(tǒng)主要功能。功能:1.進(jìn)程管理（處理器管理） 進(jìn)程控制、進(jìn)程同步/互斥、進(jìn)程間通信、調(diào)度.存儲(chǔ)管理 內(nèi)存的分配與回收、存儲(chǔ)保護(hù)、內(nèi)存擴(kuò)充.文件管理 文件存儲(chǔ)空間的管理、目錄管理、文件系統(tǒng)的安全性設(shè)備管理 需具備中斷處理、錯(cuò)誤處理等功能用戶接口3、操作系統(tǒng)發(fā)展演化過(guò)程，典型操作系統(tǒng)。發(fā)展:1.手工操作2.監(jiān)控程序（早期批處理） 3.多道批處理 4.分時(shí)系統(tǒng)5.UNIX通用操作系統(tǒng)6.個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（Win）7.Android操作系統(tǒng)4、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，典型的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu):1.整體式結(jié)構(gòu) （結(jié)構(gòu)緊密、接口簡(jiǎn)單直接、系統(tǒng)效率較高）.層次式結(jié)構(gòu) 分層原則 （同整體式、模塊間結(jié)構(gòu)關(guān)系清晰、增加/替換不影響其他層次）.微內(nèi)核（客戶機(jī)/服務(wù)器）結(jié)構(gòu) 運(yùn)行在核心態(tài)的內(nèi)核、運(yùn)行在用戶態(tài)的并以客戶機(jī)/服務(wù)器方式進(jìn)行的進(jìn)程層 （可靠、靈活、適宜于分布式處理的計(jì)算環(huán)境）二、操作系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境主要包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件環(huán)境和由其他的系統(tǒng)軟件組成的軟件環(huán)境。寄存器:1.用戶可見(jiàn)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器、條件碼寄存器2.控制和狀態(tài)寄存器 程序計(jì)數(shù)器（PC）、程序狀態(tài)字（PSW）指令類型:訪問(wèn)存儲(chǔ)器指令、I/。指令、算數(shù)邏輯指令、控制轉(zhuǎn)移指令、處理器控制指令1、內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)。內(nèi)核態(tài)（管態(tài)）:操作系統(tǒng)管理程序運(yùn)行的狀態(tài)，具有較高的特權(quán)級(jí)別。 可執(zhí)行全部指令（包括特權(quán)指令），使用所有資源，并具有改變處理器狀態(tài)的能力。用戶態(tài)（目態(tài)）:用戶程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，具有較低的特權(quán)級(jí)別。 只可執(zhí)行非特權(quán)指令。CPU狀態(tài)的轉(zhuǎn)換:1.目態(tài)一管態(tài)的轉(zhuǎn)換 通過(guò)中斷或異常2.管態(tài)一目態(tài)的轉(zhuǎn)換 通過(guò)設(shè)置PSW指令（修改程序狀態(tài)字）2、中斷與異常。中斷:指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的異步事件的響應(yīng)。 （中斷源/中斷請(qǐng)求/中斷處理程序/中斷斷點(diǎn)/中斷響應(yīng)/中斷返回/中斷字/中斷向量表）特征:能充分發(fā)揮處理器的使用效率、提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)能力系統(tǒng)硬件中斷裝置和軟件中斷處理程序 （中斷請(qǐng)求的接收、中斷響應(yīng)、中斷處理）典型:1.1/0中斷 I/O操作正常結(jié)束、I/O異常.時(shí)鐘中斷 維護(hù)軟件時(shí)鐘、處理器調(diào)度、控制系統(tǒng)定時(shí)任務(wù)、實(shí)時(shí)處理.硬件故障中斷4.程序性中斷 （由操作系統(tǒng)完成/程序自己完成）5.系統(tǒng)服務(wù)請(qǐng)求（訪問(wèn)中斷） 由處理器提供的專用指令（訪管指令）來(lái)激發(fā)異常:指CPU對(duì)系統(tǒng)內(nèi)正在執(zhí)行的指令的響應(yīng)。分類:1.中斷 時(shí)鐘中斷/輸入輸出（I/O）中斷/控制臺(tái)中斷/硬件故障中斷2.異常 程序性中斷/訪管指令異常多級(jí)中斷作用:1.對(duì)各類中斷信號(hào)依據(jù)其緊急程度和重要性劃分級(jí)別。2.解決如果有重要程度相當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)中斷信號(hào)同時(shí)到達(dá)時(shí)，如何選擇首個(gè)被處理的中斷信號(hào)的問(wèn)題。多級(jí)中斷方法:固定優(yōu)先數(shù)、輪轉(zhuǎn)法一類不可屏蔽的中斷信號(hào)：機(jī)器故障中斷。3、系統(tǒng)調(diào)用接口。訪管指令把用戶態(tài)切換成內(nèi)核態(tài)，并啟用操作系統(tǒng)。系統(tǒng)調(diào)用:用戶在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)所提供的一些子功能。區(qū)別（系統(tǒng)調(diào)用與一般過(guò)程調(diào)用）：1.運(yùn)行在不同的系統(tǒng)狀態(tài).狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.返回問(wèn)題.嵌套調(diào)用分類:1.進(jìn)程控制類系統(tǒng)調(diào)用 2.文件操作類系統(tǒng)調(diào)用 3.進(jìn)程通信類系統(tǒng)調(diào)用.設(shè)備管理類系統(tǒng)調(diào)用 5.信息維護(hù)類系統(tǒng)調(diào)用廣義指令（系統(tǒng)調(diào)用命令）和機(jī)器指令的區(qū)別：機(jī)器指令是由硬件線路直接實(shí)現(xiàn)的,而“廣義指令”則是由操作系統(tǒng)所提供的一個(gè)或多個(gè)字程序模塊，即軟件實(shí)現(xiàn)的。在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的機(jī)構(gòu)成為陷入（TRAP）或異常處理機(jī)構(gòu)。

自動(dòng)地控制成塊數(shù)據(jù)4,存儲(chǔ)系統(tǒng)。自動(dòng)地控制成塊數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)問(wèn)題：容量、速度和成本。容量、速度和成本的匹配問(wèn)題:采用層次化的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)訪問(wèn)局部性原理:提高存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵存儲(chǔ)保護(hù):1.界地址寄存器（界限寄存器） 2.存儲(chǔ)鍵5、I/O系統(tǒng)。I/O結(jié)構(gòu):外部設(shè)備的控制器通過(guò)I/O硬件結(jié)構(gòu)與中央處理器連接。通道:獨(dú)立于中央處理器的，專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)I/O傳輸工作的處理單元。特點(diǎn):實(shí)現(xiàn)中央處理器和各種外部設(shè)備并行工作。DMA技術(shù)（直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)）通過(guò)系統(tǒng)總線中的一個(gè)獨(dú)立控制單元,在內(nèi)存和I/O單元之間的傳送。緩沖技術(shù):用在外部設(shè)備與其他硬件部件之間的一種數(shù)據(jù)暫存技術(shù)，它利用存儲(chǔ)器件在外部設(shè)備中設(shè)置了數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，稱為“緩存區(qū)”。用途:1.用在外部設(shè)備與外部設(shè)備之間的通信上的。2.用在外部設(shè)備和處理器之間的。根本原因:CPU處理數(shù)據(jù)速度與設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)速度不相匹配，需要用緩沖區(qū)緩解其間的速度矛盾。6,時(shí)鐘（Clock）。分類:硬件時(shí)鐘和軟件時(shí)鐘用途:1.絕對(duì)時(shí)鐘 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不受外界干擾、獨(dú)立運(yùn)行的一種時(shí)鐘。2.相對(duì)時(shí)鐘（間隔時(shí)鐘）只計(jì)算從某一個(gè)時(shí)間初值開(kāi)始的一段時(shí)間間隔。軟件時(shí)鐘與硬件時(shí)鐘的同步工作，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)維護(hù)。三、進(jìn)程線程模型1、并發(fā)環(huán)境與多道程序設(shè)計(jì)。并發(fā)環(huán)境:采用并行操作技術(shù)，并發(fā)程序在各自處理機(jī)上運(yùn)行。多道程序設(shè)計(jì):允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并執(zhí)行。（最基本、最重要的技術(shù)）目的:提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。（系統(tǒng)吞吐量）特點(diǎn):獨(dú)立性、隨機(jī)性、資源共享性程序的并發(fā)執(zhí)行:并發(fā)程序在執(zhí)行期間具有相互制約關(guān)系；程序與計(jì)算不再一一對(duì)應(yīng)；并發(fā)程序執(zhí)行結(jié)果不可再現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)時(shí)，必須協(xié)調(diào)好資源使用者與被使用資源之間的關(guān)系。2、進(jìn)程的基本概念，進(jìn)程控制塊（PCB）o進(jìn)程屬性進(jìn)程屬性特性分類可擁有資源的獨(dú)立單位；可以獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位。.系統(tǒng)進(jìn)程.用戶進(jìn)程執(zhí)行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)的某些功能。運(yùn)行用戶程序，直接為用戶服務(wù)。.系統(tǒng)進(jìn)程.用戶進(jìn)程執(zhí)行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)的某些功能。運(yùn)行用戶程序，直接為用戶服務(wù)。聯(lián)系和區(qū)別（進(jìn)程與程序）:.聯(lián)系：進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（PCB）組成。.區(qū)別：程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。進(jìn)程具有創(chuàng)建其他進(jìn)程的功能。進(jìn)程控制塊（PCB）：用來(lái)描述進(jìn)程的基本情況以及進(jìn)程的運(yùn)行變化過(guò)程。內(nèi)容:調(diào)度信息和組成信息。組織:線性方式、索引方式和鏈接方式。3、進(jìn)程狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。三態(tài)模型:運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、等待狀態(tài)五態(tài)模型:運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、阻塞狀態(tài)、創(chuàng)建狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)七態(tài)模型:運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、阻塞狀態(tài)、創(chuàng)建狀態(tài)、結(jié)束狀態(tài)、就緒掛起、阻塞掛起4、進(jìn)程控制：創(chuàng)建、撤銷、阻塞、喚醒、fork()的使用。進(jìn)程控制是通過(guò)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原語(yǔ):由若干條指令所組成的程序，用來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定的操作。(不可分割、不可中斷；必須在管態(tài)下執(zhí)行，并且常駐內(nèi)存)控制:創(chuàng)建原語(yǔ)、撤銷原語(yǔ)、阻塞原語(yǔ)、喚醒原語(yǔ)。fork()：父進(jìn)程通過(guò)調(diào)用fork()函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程。新創(chuàng)建的子進(jìn)程基本與父進(jìn)程相同。特點(diǎn):只被調(diào)用一次，卻會(huì)返回兩次：一次是在調(diào)用進(jìn)程(父進(jìn)程)中，一次是在新創(chuàng)建的子進(jìn)程中。5、線程基本概念，線程的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，Pthread線程包的使用。線程:比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位——線程，CPU調(diào)度和分派的基本單位。屬性:?每個(gè)線程有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符和一張線程描述表，線程描述表記錄了線程執(zhí)行的寄存器和棧等現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。不同的線程可以執(zhí)行相同的程序，即同一個(gè)服務(wù)程序被不同用戶調(diào)用時(shí)操作系統(tǒng)為它們創(chuàng)建不同的線程。同一進(jìn)程中的各個(gè)線程共享該進(jìn)程的內(nèi)存地址空間。線程是處理器的獨(dú)立調(diào)度單位，多個(gè)線程是可以并發(fā)執(zhí)行的。一個(gè)線程被創(chuàng)建后便開(kāi)始了它的生命周期，直至終止，線程在生命周期內(nèi)會(huì)經(jīng)歷等待、就緒和運(yùn)行等各種狀態(tài)變化。特點(diǎn):?創(chuàng)建一個(gè)新線程花費(fèi)時(shí)間少(結(jié)果亦如此)。創(chuàng)建線程不需另行分配資源，因而創(chuàng)建線程的速度比創(chuàng)建進(jìn)程的速度快，且系統(tǒng)的開(kāi)銷也少。兩個(gè)線程的切換花費(fèi)時(shí)間少。由于同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的進(jìn)程共享內(nèi)存和文件，線程之間相互通信無(wú)須調(diào)用內(nèi)核，故不需要額外的通信機(jī)制，使通信更簡(jiǎn)便，信息傳送速度也快。線程能獨(dú)立執(zhí)行，能充分利用和發(fā)揮處理器與外圍設(shè)備并行工作能力。比較:調(diào)度：線程作為調(diào)度和分派的基本單位；進(jìn)程作為資源擁有的基本單位。并發(fā)性：進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行。擁有資源：進(jìn)程擁有自己的資源；線程無(wú)資源，但可以訪問(wèn)其隸屬進(jìn)程的資源。實(shí)現(xiàn)機(jī)制:實(shí)現(xiàn)機(jī)制:1.用戶級(jí)線程定制的調(diào)度算法。.內(nèi)核級(jí)線程.混合實(shí)現(xiàn)方式可以在不支持線程的操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)：允許每個(gè)進(jìn)程有自己線程的調(diào)用都以系統(tǒng)調(diào)用的形式實(shí)現(xiàn)。使用內(nèi)核級(jí)線程,然后將用戶級(jí)線程與某些或者全部?jī)?nèi)核線程多路復(fù)用起來(lái)。比較:1.線程的調(diào)度與切換速度.系統(tǒng)調(diào)用.線程執(zhí)行時(shí)間Pthread線程包:基于該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的線程包（都含有一個(gè)標(biāo)識(shí)符、一組寄存器和一組存儲(chǔ)在結(jié)構(gòu)中的屬性）。6、進(jìn)程的同步與互斥：信號(hào)量及PV操作，管程。在邏輯上具有某種聯(lián)系的進(jìn)程稱為相關(guān)進(jìn)程；在邏輯上沒(méi)有任何聯(lián)系的進(jìn)程稱為無(wú)關(guān)進(jìn)程。進(jìn)程同步是指多個(gè)進(jìn)程中發(fā)生的事件存在某種時(shí)序關(guān)系，必須協(xié)同動(dòng)作，相互配合，以共同完成一個(gè)任務(wù)。進(jìn)程的互斥是指由于共享資源所要求的排他性，進(jìn)程間要相互競(jìng)爭(zhēng)，以使用這些互斥資源。互斥解決做法:L由競(jìng)爭(zhēng)各方平等協(xié)商2.引入進(jìn)程管理者，由管理者來(lái)協(xié)調(diào)競(jìng)爭(zhēng)各方對(duì)互斥資源的使用。臨界資源：指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的需要互斥使用的硬件或軟件資源,如外設(shè)、共享代碼段、共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。資源共享的程度:互斥、死鎖和饑餓進(jìn)程間的相互制約關(guān)系相互感知的程度交互關(guān)系一個(gè)進(jìn)程對(duì)其他進(jìn)程的影響潛在的控制問(wèn)題相互不感知（完全不了解其他進(jìn)程的存在）競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)進(jìn)程的操作對(duì)其他進(jìn)程的結(jié)果無(wú)影響互斥、死鎖、饑餓間接感知（雙方都與第三方交互，如共享資源）通過(guò)共享進(jìn)行協(xié)作一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴于從其他進(jìn)程獲得的信息互斥、死鎖、饑餓直接感知（雙方直接交互，如通信）通過(guò)通信進(jìn)行協(xié)作一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴于從其他進(jìn)程獲得的信息死鎖、饑餓同步機(jī)制準(zhǔn)則:1.空閑則入 2.忙則等待 3.有限等待 4.讓權(quán)等待互斥的軟件方法:在進(jìn)入?yún)^(qū)檢查和設(shè)置一些標(biāo)志，如果已有進(jìn)程在臨界區(qū)，則在進(jìn)入?yún)^(qū)通過(guò)循環(huán)檢查進(jìn)行等待；在退出區(qū)修改標(biāo)志。算法:1.單標(biāo)志算法2.雙標(biāo)志、先檢查算法 3.雙標(biāo)志、后檢查算法4.先修改、后檢查、后修改者等待算法互斥的硬件方法:用一條指令完成讀和寫兩個(gè)操作，因而保證讀操作與寫操作不被打斷方法：l.TS（Test-and-Set）指令2.Swap指令（或Exchange指令）信號(hào)量:可用資源實(shí)體的數(shù)量。初值:非負(fù)整數(shù)值 空閑資源總數(shù)負(fù)整數(shù)值 當(dāng)前等待臨界區(qū)的進(jìn)程數(shù)PV操作:P原語(yǔ)相當(dāng)于進(jìn)入?yún)^(qū)操作；V原語(yǔ)相當(dāng)于退出區(qū)操作使用信號(hào)量進(jìn)行共享資源訪問(wèn)控制時(shí)，必須成對(duì)使用P和V原語(yǔ).遺漏P原語(yǔ)則不能保證互斥訪問(wèn)，遺漏V原語(yǔ)則不能在使用臨界資源之后將其釋放給其他等待的進(jìn)程。P、V原語(yǔ)的使用不能次序錯(cuò)誤、重復(fù)或遺漏。管程:由過(guò)程、變量及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等構(gòu)成的集合，它們組成一個(gè)特殊的模塊或軟件包。組成:管程名稱，共享數(shù)據(jù)的說(shuō)明，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的一組過(guò)程、對(duì)共享數(shù)據(jù)賦初值的語(yǔ)句。特性:1.模塊化2.抽象數(shù)據(jù)類型3.信息隱蔽4.任一時(shí)刻管程中只能有一個(gè)活躍進(jìn)程7、進(jìn)程間通信。方案：共享內(nèi)存設(shè)一個(gè)公共內(nèi)存區(qū)，一組進(jìn)程向該內(nèi)存中寫，另一組進(jìn)程從該內(nèi)存中讀。

消息緩沖通信利用內(nèi)存中公用消息緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的信息交換。信箱通信設(shè)立通信機(jī)構(gòu)一信箱，以發(fā)送信件以及接受回答信件為進(jìn)程間通信的基本方式。管道通信連接兩個(gè)進(jìn)程之間的一個(gè)打開(kāi)的共享文件,專用于進(jìn)程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信8、處理機(jī)調(diào)度。分類:高級(jí)調(diào)度、中級(jí)調(diào)度、低級(jí)調(diào)度算法設(shè)計(jì)原則:1.進(jìn)程行為 計(jì)算密集型、I/O密集型.系統(tǒng)分類 批處理、交互式和實(shí)時(shí)系統(tǒng).調(diào)度算法的設(shè)計(jì)目標(biāo) 公平（相似的進(jìn)程應(yīng)該得到相似的服務(wù)）、保持系統(tǒng)的所有部分盡可能忙碌、指標(biāo)（吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間以及CPU利用率）、均衡性算法:1.先來(lái)先服務(wù)（FCFS） 易于理解并且便于在程序中運(yùn)行.最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）所有作業(yè)同時(shí)可運(yùn)行情況下，此算法才是最優(yōu)化的。.最短剩余時(shí)間優(yōu)先（SRTN）.輪轉(zhuǎn)法（RR） 時(shí)間片設(shè)得太短會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的進(jìn)程切換，降低了CPU效率；而設(shè)得太長(zhǎng)又可能引起對(duì)短的交互請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)。（最佳時(shí)間片20?50ms）.最高優(yōu)先級(jí)算法（HPF）.多級(jí)反饋隊(duì)列算法 綜合了FCFS、RR、HPF的一種進(jìn)程（線程）調(diào)度算法。.最短進(jìn)程優(yōu)先根據(jù)進(jìn)程過(guò)去的行為進(jìn)行推測(cè)，并執(zhí)行估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的那一個(gè)。.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度算法 系統(tǒng)的正確性不僅取決于計(jì)算的邏輯結(jié)果，而且還依賴于產(chǎn)生結(jié)果的時(shí)間。 硬實(shí)時(shí)任務(wù)、軟實(shí)時(shí)任務(wù) 周期性事件、非周期性事件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用最頻繁、算法最復(fù)雜的是進(jìn)程（線程）調(diào)度。四、存儲(chǔ)管理方案1、存儲(chǔ)管理的基本概念，存儲(chǔ)管理的基本任務(wù)。存儲(chǔ)體系:各種速度和容量的存儲(chǔ)硬件在操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)之下，形成了一種存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)。任務(wù):1.內(nèi)存的分配和回收 記住每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的狀態(tài)、實(shí)施分配、回收.存儲(chǔ)共享 通過(guò)代碼共享節(jié)省內(nèi)存空間，提高內(nèi)存利用率；通過(guò)數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信。.存儲(chǔ)保護(hù) 保護(hù)系統(tǒng)程序區(qū)不被用戶有意或無(wú)意的侵犯；不允許用戶程序讀寫不屬于自己地址空間的數(shù)據(jù)。 地址越界保護(hù)、權(quán)限保護(hù).“擴(kuò)充”內(nèi)存容量 在硬件支持下，軟件、硬件相互協(xié)作，將內(nèi)存和外存結(jié)合起來(lái)統(tǒng)一使用。2、分區(qū)存儲(chǔ)管理方案。分區(qū):把內(nèi)存劃分成若干個(gè)連續(xù)區(qū)域，每個(gè)分區(qū)裝入一個(gè)運(yùn)行程序。優(yōu)缺:算法簡(jiǎn)單，表格不多，實(shí)現(xiàn)容易，內(nèi)存開(kāi)銷少；內(nèi)存使用不充分，不提供“虛存擴(kuò)充”固定分區(qū):指系統(tǒng)先把內(nèi)存劃分成若干個(gè)大小固定的分區(qū)，一旦劃分好，在系統(tǒng)運(yùn)行期間便不再重新劃分。分區(qū)說(shuō)明表:用于分區(qū)管理的內(nèi)存分配表，按順序每個(gè)分區(qū)在分區(qū)說(shuō)明表中對(duì)應(yīng)一個(gè)表目。不能充分利用內(nèi)存；靈活性差，可接納程序的大小受到了分區(qū)大小的嚴(yán)格控制。可變分區(qū):指系統(tǒng)不預(yù)先劃分固定分區(qū)，而是在裝入程序時(shí)劃分內(nèi)存分區(qū)，使為程序分配的分區(qū)的大小正好等于該程序的需求量，且分區(qū)的個(gè)數(shù)是可變的。實(shí)現(xiàn):實(shí)現(xiàn):基址寄存器限長(zhǎng)寄存器已分配區(qū)表 記錄已裝入程序在內(nèi)存中占用分區(qū)的起始地址和長(zhǎng)度空閑區(qū)表 記錄內(nèi)存中可供分配的空閑區(qū)的起始地址和長(zhǎng)度算法:最先適應(yīng)算法、最優(yōu)適應(yīng)算法、最壞適應(yīng)算法、下次適應(yīng)算法回收:1.回收分區(qū)的上鄰分區(qū)是空閑的，需要將兩個(gè)空閑區(qū)合并成一個(gè)更大的空閑區(qū)，然后修改空閑區(qū)表。.回收分區(qū)的下鄰分區(qū)是空閑的，需要將兩個(gè)空閑區(qū)合并成一個(gè)更大的空閑區(qū)，然后修改空閑區(qū)表。.回收分區(qū)的上鄰分區(qū)和下鄰分區(qū)都是空閑的，需要將三個(gè)空閑區(qū)合并成一個(gè)更大的空閑區(qū)，然后修改空閑區(qū)表。.回收分區(qū)的上鄰分區(qū)和下鄰分區(qū)都不是空閑的，則直接將空閑分區(qū)記錄在空閑區(qū)表中。保護(hù):1.設(shè)置界限寄存器 2.保護(hù)鍵方法碎片移動(dòng)技術(shù)3、覆蓋技術(shù)和交換技術(shù)。覆蓋技術(shù):指一個(gè)程序的若干程序段或幾個(gè)程序的某些部分共享某一個(gè)存儲(chǔ)空間。從用戶級(jí)徹底解決內(nèi)存小裝不下程序的問(wèn)題；打破了需要將一個(gè)程序的全部信息裝入內(nèi)存后程序才能運(yùn)行的限制。交換技術(shù):是進(jìn)程在內(nèi)存和外存之間的動(dòng)態(tài)調(diào)度，是由操作系統(tǒng)控制的。目的:盡可能達(dá)到“足夠快地交換進(jìn)程，以使當(dāng)CPU調(diào)度程序想重新調(diào)度CPU時(shí)，總有進(jìn)程在內(nèi)存中處于就緒（準(zhǔn)備執(zhí)行）狀態(tài)”的理想狀態(tài)，從而提高內(nèi)存利用率。區(qū)別:與覆蓋技術(shù)相比，交換技術(shù)不要求用戶給出程序段之間的邏輯覆蓋結(jié)構(gòu)，對(duì)用戶而言是透明的。而且，交換可以發(fā)生在不同的進(jìn)程或程序之間，而覆蓋發(fā)生在同一進(jìn)程或程序內(nèi)部，而且只能覆蓋那些與覆蓋段無(wú)關(guān)的程序段。4、虛存概念和虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。虛存:一個(gè)比有限的實(shí)際內(nèi)存空間大得多的、邏輯的虛擬內(nèi)存空間。虛擬存儲(chǔ)技術(shù):利用大容量的外存來(lái)擴(kuò)充內(nèi)存，產(chǎn)生一個(gè)比有限的實(shí)際內(nèi)存空間大得多的、邏輯的虛擬內(nèi)存空間。虛擬存儲(chǔ)器的容量也是有限制的，主要是受外存容量所限。 以頁(yè)或段為單位。5、虛擬頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案。概念：在進(jìn)程開(kāi)始運(yùn)行之前，不是裝入全部頁(yè)面，而是裝入一個(gè)或另個(gè)頁(yè)面，之后根據(jù)進(jìn)程運(yùn)行的需求，動(dòng)態(tài)裝入其他頁(yè)面；當(dāng)內(nèi)存空間已滿而又需要裝入新的頁(yè)面時(shí)，則根據(jù)某種算法置換出某個(gè)頁(yè)面，以便裝入新的頁(yè)面。頁(yè)面調(diào)度策略:1.調(diào)入策略 2.置頁(yè)策略 3.置換策略頁(yè)面置換算法:1.先進(jìn)先出頁(yè)面置換算法（FIFO）.最近最少使用頁(yè)面置換算法（LRU）.最近最不常用頁(yè)面置換算法（LFU）.理想頁(yè)面置換算法（OPT）.最近未使用頁(yè)面置換算法（NRU）.第二次機(jī)會(huì)頁(yè)面置換算法.時(shí)鐘頁(yè)面置換算法（Clock）缺頁(yè)中斷率：f=F/AF：缺頁(yè)中斷次數(shù)A：訪問(wèn)頁(yè)面的總次數(shù)只要程序能分到n啟塊內(nèi)存空間，系統(tǒng)就可獲得最高效率；最佳頁(yè)的大小在29（512字節(jié)）至2”（16384字節(jié)）之間。目的:把那些訪問(wèn)概率非常高的頁(yè)放入內(nèi)存，減少內(nèi)外存交換的次數(shù)。性能問(wèn)題:顛簸是由于缺頁(yè)率高而引起的：希望分配給進(jìn)程的物理頁(yè)面數(shù)與當(dāng)前工作集大小一致。五、文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通常是以文件形式存放在磁盤或其他外部存儲(chǔ)介質(zhì)上，數(shù)據(jù)處理是通過(guò)文件處理來(lái)完成的，數(shù)據(jù)管理是通過(guò)文件管理來(lái)完成的。文件系統(tǒng)：操作系統(tǒng)中與文件和目錄相關(guān)的子系統(tǒng)。1、文件的基本概念、文件的邏輯結(jié)構(gòu)、文件的物理結(jié)構(gòu)和存取方式。文件:一組帶標(biāo)示的、在邏輯上有完整意義的信息項(xiàng)的序列。基本單位:信息項(xiàng)分類:1.按用途 系統(tǒng)文件、庫(kù)函數(shù)文件、用戶文件2.按組織形式普通文件、目錄文件、特殊文件邏輯:1.流式文件有序字符的集合，其長(zhǎng)度為該文件所包含的字符個(gè)數(shù)，流式文件無(wú)結(jié)構(gòu)2.記錄式文件一組有序記錄的集合，基本單位是記錄物理:1.順序結(jié)構(gòu) 把邏輯上連續(xù)的文件信息依次存放在連續(xù)編號(hào)的物理塊中知曉文件存儲(chǔ)的起始?jí)K號(hào)和文件長(zhǎng)度，可快速存?。恢С猪樞虼嫒『碗S機(jī)存?。晃募荒軇?dòng)態(tài)增長(zhǎng)。2.鏈接結(jié)構(gòu) 為每個(gè)文件構(gòu)造所使用磁盤塊的鏈表無(wú)碎片問(wèn)題，利于文件動(dòng)態(tài)擴(kuò)充，利于文件插入和刪除，提高磁盤空間利用率；存取速度慢，不適于隨機(jī)存取文件，效率較低，存在可靠性問(wèn)題：鏈接指針需占用一定空間3.索引結(jié)構(gòu) 把物理盤塊的指針子集存放在索引表中的內(nèi)存索引表中支持順序存取和隨機(jī)存取，滿足文件動(dòng)態(tài)擴(kuò)充要求；會(huì)引起較多的尋到次數(shù)和尋到時(shí)間，索引表增加存儲(chǔ)空間開(kāi)銷4.1節(jié)點(diǎn) 給每個(gè)文件賦予稱為I節(jié)點(diǎn)的小表，在表中列出了文件屬性和文件地址同時(shí)適合大小文件使用，靈活性較強(qiáng)，占用系統(tǒng)空間較少存?。阂环N文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)之間的映射和變換機(jī)制方法:順序存取、隨機(jī)存取2、文件目錄的基本概念，文件目錄的實(shí)現(xiàn)。文件目錄:把所有文件的文件控制塊有機(jī)的組織起來(lái)，就構(gòu)成了文件控制塊的一個(gè)有序集合文件目錄以文件的形式保存起來(lái)，是長(zhǎng)度固定的記錄式文件，保存在外存儲(chǔ)器上實(shí)現(xiàn):1.一級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 2.二級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 3.樹(shù)形目錄3、文件的操作，目錄的操作。文件操作：建立文件、打開(kāi)文件、讀文件、寫文件、關(guān)閉文件、刪除文件、指針定位目錄操作：由系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)4、磁盤空間的管理。位示圖:利用一串二進(jìn)制(bit)的值來(lái)反映磁盤空間的分配使用情況 空閑：0；分配：1空閑鏈表:專門為空閑塊建立的一張表，該表記錄外存儲(chǔ)器中全部空閑的物理塊空閑塊鏈表:將外存儲(chǔ)器中所有的空閑物理塊連成一個(gè)鏈表，用一個(gè)空閑塊首指針指向第一個(gè)空閑塊，隨后的每個(gè)空閑塊中都含有指向下一個(gè)空閑塊的指針，最后一塊的指針為空，表示鏈尾。效率低下成組鏈接: 可迅速找到大量空閑盤塊地址5、文件系統(tǒng)的可靠性和安全性。文件共享:文件可以同時(shí)使用、文件不允許同時(shí)使用鏈接法(link)文件保護(hù):建立副本、定時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)、規(guī)定文件的存取權(quán)限文件存取權(quán)限:1.存取控制矩陣 以一個(gè)二維矩陣來(lái)實(shí)施文件的存取控制.二級(jí)存取控制 設(shè)立兩個(gè)存取級(jí)別.UNIX文件存取權(quán)限①對(duì)訪問(wèn)者分類識(shí)別②根據(jù)操作內(nèi)容限定權(quán)限文件保密:隱藏文件目錄、設(shè)置口令、使用密碼6、文件系統(tǒng)的性能問(wèn)題。塊高速緩存:系統(tǒng)在內(nèi)存中保存一些磁盤塊，這些磁盤塊在邏輯上屬于磁盤合理分配磁盤空間:把有可能順序存取的塊放在一起，最好在同一柱面上磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度:1.移臂調(diào)度先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法(FCFS)最短尋道時(shí)間有限調(diào)度算法(SSTF)掃描算法(SCAN)循環(huán)掃描算法(C-SCAN)2.旋轉(zhuǎn)調(diào)度?若干訪問(wèn)等待者請(qǐng)求訪問(wèn)同一磁道上的不同扇區(qū)?若干訪問(wèn)等待者請(qǐng)求訪問(wèn)不同磁道上的不同扇區(qū)?若干訪問(wèn)等待者請(qǐng)求訪問(wèn)不同磁道上的相同扇區(qū)對(duì)于前兩種情況，旋轉(zhuǎn)調(diào)度總是為首先到達(dá)磁盤讀寫磁頭位置下的扇區(qū)進(jìn)行讀寫操作對(duì)于第三種情況，由于這些扇區(qū)編號(hào)相同，又在同一個(gè)柱面上，所以它們同時(shí)到達(dá)讀寫磁頭的位置下。這時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)度可任意選擇一個(gè)讀寫磁頭進(jìn)行讀寫操作。信息的優(yōu)化分布:對(duì)于一些能預(yù)知處理要求的信息在磁盤上的記錄位置，可以提高系統(tǒng)效率RAID技術(shù):7、Windows的文件系統(tǒng)FAT,UNIX的文件系統(tǒng)。FAT：文件分配表(FileAllocationTable)引導(dǎo)扇區(qū)：包含用于描述卷的各種信息，利用這些信息才可以訪問(wèn)文件系統(tǒng)。文件分配表：包含關(guān)于卷上每個(gè)簇的類型信息根目錄：一個(gè)位于磁盤上一個(gè)特殊的位置并且具有固定的大小。V7：文件名(14字節(jié))I節(jié)點(diǎn)(2字節(jié))文件大小、三個(gè)時(shí)間、所有者、所在組、保護(hù)信息以及一個(gè)計(jì)數(shù)六、I/O設(shè)備管理1、設(shè)備與設(shè)備分類。設(shè)備:輸入/輸出設(shè)備(I/O設(shè)備)也稱為外部設(shè)備設(shè)備管理是操作系統(tǒng)總體性能的重要決定因素、重要表現(xiàn)指標(biāo)和常見(jiàn)瓶頸之一。分類:1.按設(shè)備的使用特性分類 I/。設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備.按設(shè)備的信息組織方式劃分 字符設(shè)備、塊設(shè)備.按設(shè)備的共享屬性分類 共享設(shè)備、獨(dú)占設(shè)備、虛擬設(shè)備2、I/O硬件組成。結(jié)構(gòu):CPU和主存、總線、接口(適配器)、設(shè)備控制器、設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式:程序直接控制方式：由用戶進(jìn)程直接控制內(nèi)存或CPU和外圍設(shè)備之間進(jìn)行信息傳送CPU和外設(shè)的操作能得到同步，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；CPU效率低下，對(duì)異常無(wú)實(shí)時(shí)響應(yīng)中斷控制方式：在發(fā)生了一個(gè)異常事件時(shí)，調(diào)用相應(yīng)處理程序進(jìn)行服務(wù)的過(guò)程DMA方式：一種完全由硬件執(zhí)行I/O數(shù)據(jù)交換的工作方式操作均由硬件電路實(shí)現(xiàn)，傳輸速度快，減少CPU開(kāi)銷；初始化和結(jié)束仍由CPU控制通道控制方式：一個(gè)特殊功能的處理器，有自己的指令和程序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送選擇通道、數(shù)組多路通道、字節(jié)多路通道進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)輸入輸出對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率的影響3、I/O軟件的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):設(shè)備獨(dú)立性(設(shè)計(jì)I/O軟件的一個(gè)最關(guān)鍵的目標(biāo))

結(jié)構(gòu):分層構(gòu)造，把設(shè)備管理軟件組織成為一系列的層次，其中低層與硬件相關(guān)，把硬件與較高層次的軟件隔離開(kāi)來(lái)。（中斷處理程序、、、）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序:直接同硬件打交道的軟件模塊，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包括了所有與設(shè)備相關(guān)的代碼。與設(shè)備無(wú)關(guān)的系統(tǒng)軟件:用戶空間的I/O軟件:4、典型技術(shù)：通道技術(shù)，緩沖技術(shù)，SPOOLing技術(shù)。通道技術(shù):一個(gè)有自己的指令和程序的特殊功能的處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的統(tǒng)一管理和外圍設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。 選擇通道、數(shù)組多路通道、字節(jié)多路通道緩沖技術(shù):以空間換取時(shí)間，在設(shè)備使用不均衡時(shí)起到平滑作用。SPOOLing（假脫機(jī)）技術(shù):用磁盤設(shè)備作為主機(jī)的直接輸入/輸出設(shè)備，主機(jī)直接從磁盤上選取作業(yè)運(yùn)行，作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果也存在磁盤上；相應(yīng)地，通道則負(fù)責(zé)將用戶作業(yè)從卡卡片機(jī)上動(dòng)態(tài)寫入磁盤，而這一操作與主機(jī)并行。類似的操作也用于打印輸出用戶作業(yè)運(yùn)行結(jié)果。SPOOLing技術(shù)如下圖所示。內(nèi)存預(yù)輸入程序if緩輸出程序if輸出裝置輸出裝置預(yù)輸入程序if緩輸出程序if輸出裝置輸出裝置SPOOLing技術(shù)示意圖這里需要指出，通道直接受主機(jī)控制，它們之間通過(guò)中斷相互通信。假脫機(jī)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)多道批處理系統(tǒng)中的多道程序設(shè)計(jì)思想提供了重要的基礎(chǔ)。5、I/。性能問(wèn)題及解決方案。思路:使CPU利用率盡可能不受I/。的影響。技術(shù):1.通過(guò)應(yīng)用緩沖技術(shù)，減少或緩解不同設(shè)備之間傳輸速度的差距。.通過(guò)應(yīng)用異步I/O技術(shù)，使CPU計(jì)算不必等待I/O操作結(jié)果。.通過(guò)應(yīng)用DMA和通道部件，使CPU擺脫I/O操作，與這些部件并行執(zhí)行。.通過(guò)應(yīng)用虛擬設(shè)備技術(shù)，提高獨(dú)占設(shè)備的利用率。七、死鎖1、基本概念：死鎖，活鎖，饑餓。死鎖:指在多道程序系統(tǒng)中，一組進(jìn)程中的的每一個(gè)進(jìn)程均無(wú)期限地等待被該組進(jìn)程中的另一個(gè)進(jìn)程所占有且永遠(yuǎn)不會(huì)釋放的資源活鎖:沒(méi)有出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象（因?yàn)闆](méi)有進(jìn)程阻塞），但在現(xiàn)象上看，好像死鎖發(fā)生了饑餓:指一個(gè)可運(yùn)行的進(jìn)程盡管能繼續(xù)執(zhí)行，但被調(diào)度器無(wú)限期地忽視，而不能被調(diào)度執(zhí)行的情況。 可以通過(guò)先來(lái)先服務(wù)資源分配策略避免2,死鎖預(yù)防策略。破壞“互斥條件”:如果資源不被一個(gè)進(jìn)程所獨(dú)占，那么死鎖肯定不會(huì)產(chǎn)生。破壞“不可剝奪”條件:一個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)新資源的要求不能立即得到滿足時(shí)便處于等待狀態(tài),而一個(gè)處于等待狀態(tài)的進(jìn)程的全部資源可以被剝奪。破壞“請(qǐng)求和保持”條件:1.每個(gè)進(jìn)程必須在開(kāi)始執(zhí)行前就申請(qǐng)它所需要的全部資源，僅當(dāng)系統(tǒng)能滿足進(jìn)程的資源申請(qǐng)要求且把資源一次性分配給進(jìn)程后，該進(jìn)程才能開(kāi)始執(zhí)行。2.僅當(dāng)進(jìn)程沒(méi)有占用資源時(shí)才允許它去申請(qǐng)資源，如果進(jìn)程己經(jīng)占用了某些系統(tǒng)資源而又要再申請(qǐng)資源，則它應(yīng)先歸還所占的資源后再申請(qǐng)新資源。破壞“循環(huán)等待”條件:采用資源有序分配策略，其基本思想是將系統(tǒng)中所有資源順序編號(hào),一般原則是，較為緊缺、稀少的資源的編號(hào)偏大。3,死鎖避免策略。安全與不安全狀態(tài):如果操作系統(tǒng)能保證所有的進(jìn)程在有限時(shí)間內(nèi)得到所需的全部資源，則稱系統(tǒng)處于“安全狀態(tài)”，否則說(shuō)系統(tǒng)是不安全的。銀衽家算法:通過(guò)動(dòng)態(tài)地檢測(cè)系統(tǒng)中資源分配情況和進(jìn)程對(duì)資源的需求情況來(lái)決定如何分配資源的，在能確保系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時(shí)才把資源分配給申請(qǐng)者，從而避免系統(tǒng)發(fā)生死鎖。4、死鎖檢測(cè)與解除。檢測(cè):定時(shí)運(yùn)行一個(gè)“死鎖檢測(cè)”程序，該程序按一定的算法去檢測(cè)系統(tǒng)中是否存在死鎖。解除:如何讓釋放資源的進(jìn)程能夠繼續(xù)運(yùn)行。 剝奪資源、撤銷進(jìn)程5、資源分配圖。資源分配圖:進(jìn)程的死鎖問(wèn)題可以用有向圖更加準(zhǔn)確而形象地描述。系統(tǒng)資源分配圖示例（無(wú)環(huán)路，無(wú)死鎖）資源分配圖化簡(jiǎn):若一個(gè)進(jìn)程的所有請(qǐng)求均能被滿足的話，可以設(shè)想該進(jìn)程得到所需的全部資源，最終完成任務(wù)，運(yùn)行完畢，并釋放所占有的全部資源。【大綱外內(nèi)容】計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)（程序、數(shù)據(jù)）應(yīng)用軟件：文字處理、圖形圖像處理、科學(xué)計(jì)算、MIS等支撐軟件：數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)、編譯器等硬件系統(tǒng)中央處理器（CPU）、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器（磁盤、磁帶等）、輸入/輸出設(shè)備（鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、研究操作系統(tǒng)的觀點(diǎn):觀點(diǎn):1.軟件的觀點(diǎn) 一種大型軟件系統(tǒng)，是多種功能程序的集合（外在/內(nèi)在特性）2.資源管理的觀點(diǎn)3.進(jìn)程的觀點(diǎn) 進(jìn)程可以看做運(yùn)行中的程序（用戶/系統(tǒng)進(jìn)程）4.虛擬機(jī)的觀點(diǎn) 虛擬計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)虛擬機(jī)5.服務(wù)提供者觀點(diǎn)2、CPU的構(gòu)成:運(yùn)算器、控制器、寄存器、高速緩存3,程序狀態(tài)字（PSW） 指示處理器狀態(tài)程序計(jì)數(shù)器（PC） 指示下一條要執(zhí)行的指令4、程序的順序執(zhí)行:一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序獨(dú)占CPU直到得到最終結(jié)果的過(guò)程特點(diǎn):順序性、封閉性、程序執(zhí)行結(jié)果的確定性、程序執(zhí)行結(jié)果的可再現(xiàn)性附錄資料：不需要的可以自行刪除鍋爐知識(shí)第一章鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)概述一.鍋爐的工作過(guò)程：鍋爐是一種利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達(dá)到所需要的溫度（熱水）或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。它是由“鍋”（即鍋爐本體水壓部分）、“爐”（即燃燒設(shè)備部分）、附件儀表及附屬設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)完整體。鍋爐在“鍋”與“爐”兩部分同時(shí)進(jìn)行，水進(jìn)入鍋爐以后，在汽水系統(tǒng)中鍋爐受熱面將吸收的熱量傳遞給水，使水加熱成一定溫度和壓力的熱水或生成蒸汽，被引出應(yīng)用。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出?！板仭迸c“爐”一個(gè)吸熱，一個(gè)放熱，是密切聯(lián)系的一個(gè)整體設(shè)備。鍋爐在運(yùn)行中由于水的循環(huán)流動(dòng)，不斷地將受熱面吸收的熱量全部帶走，不僅使水升溫或汽化成蒸汽，而且使受熱面得到良好的冷卻，從而保證了鍋爐受熱面在高溫條件下安全的工作。二.鍋爐參數(shù)：鍋爐參數(shù)對(duì)蒸汽鍋爐而言是指鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量、工作壓力及蒸汽溫度。對(duì)熱水鍋爐而言是指鍋爐的熱功率、出水壓力及供回水溫度。蒸發(fā)量(D)蒸汽鍋爐長(zhǎng)期安全運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽數(shù)量，即該臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)量，用“D”表示，單位為噸/小時(shí)(t/h)o(二)熱功率(供熱量Q)熱水鍋爐長(zhǎng)期安全運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)出水有效帶熱量。即該臺(tái)鍋爐的熱功率，用“Q”表示，單位為兆瓦(MW),工程單位為104千卡/小時(shí)(104Kcal/h)o(三)工作壓力工作壓力是指鍋爐最高允許使用的壓力。工作壓力是根據(jù)設(shè)計(jì)壓力來(lái)確定的，通常用MPa來(lái)表示。(四)溫度溫度是標(biāo)志物體冷熱程度的一個(gè)物理量，同時(shí)也是反映物質(zhì)熱力狀態(tài)的一個(gè)基本參數(shù)。通常用攝氏度即“t°C鍋爐銘牌上標(biāo)明的溫度是鍋爐出口處介質(zhì)的溫度，又稱額定溫度。對(duì)于無(wú)過(guò)熱器的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指鍋爐額定壓力下的飽和蒸汽溫度；對(duì)于有過(guò)熱氣的蒸汽鍋爐，其額定溫度是指過(guò)熱氣出口處的蒸汽溫度；對(duì)于熱水鍋爐，其額定溫度是指鍋爐出口的熱水溫度。第二節(jié)鍋爐的分類和規(guī)格型號(hào)一.鍋爐的分類由于工業(yè)鍋爐結(jié)構(gòu)形式很多，且參數(shù)各不相同，用途不一，故到目前為止，我國(guó)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的分類規(guī)則。其分類方法是根據(jù)所需要求不同，分類情況就不同，常見(jiàn)的有以下幾種。.按鍋爐的工作壓力分類低壓鍋爐：PW2.5MPa；中壓鍋爐：P=2.6s5.9MPa；高壓鍋爐：P=6.0si3.9MPa；超高壓鍋爐：P214MPa。.按鍋爐的蒸發(fā)量分類(1)小型鍋爐：D<20噸/小時(shí)；(2)中型鍋爐：D=20s75噸/小時(shí)；(3)大型鍋爐：D>75噸/小時(shí)。.按鍋爐用途分類電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和生活鍋爐。.按鍋爐出口介質(zhì)分類蒸汽鍋爐，熱水鍋爐，汽、水兩用鍋爐。.按采用的燃料分類燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t。二.鍋爐的規(guī)格鍋爐與其它機(jī)電設(shè)備一樣，都有其一定規(guī)格和型號(hào)，以表明設(shè)備的性能，工業(yè)蒸汽鍋爐和熱水鍋爐的系列標(biāo)準(zhǔn)GB1921、GB3166對(duì)其各參數(shù)均作了相應(yīng)的規(guī)定。然而，隨著開(kāi)放搞活，用戶對(duì)鍋爐的需求也越來(lái)越多樣化、實(shí)用化。故近年來(lái)，設(shè)計(jì)制造鍋爐單位也隨著市場(chǎng)需求而生產(chǎn)產(chǎn)銷對(duì)路的鍋爐產(chǎn)品，最大限度滿足用戶要求。三.鍋爐型號(hào)我國(guó)工業(yè)鍋爐產(chǎn)品的型號(hào)的編制方法是依據(jù)JB1626標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行的。其型號(hào)由三部分組成。各部分之間用短線隔開(kāi)。表示方法如下：上述型號(hào)的第一部分表示鍋爐型式，燃燒方式和額定蒸發(fā)量或額定熱功率。共分三段：第一段用兩個(gè)漢語(yǔ)拼音表示鍋爐總體形式見(jiàn)表1一1和表1一2；第二段用一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母代表燃燒方式（廢熱鍋爐無(wú)燃燒方式代號(hào)）見(jiàn)表1—3；第三段用阿拉伯?dāng)?shù)字表示蒸汽鍋爐的額定蒸發(fā)量，單位為t/h（噸/小時(shí)），或熱水鍋爐的額定熱功率，單位為MW（兆瓦）或廢熱鍋爐的受熱面，單位為m2（平方米）。第二章鍋爐結(jié)構(gòu)第一節(jié)常用中小型鍋爐一.立式鍋殼鍋爐立式鍋殼鍋爐主要有立式橫水管鍋爐和立式多橫水管鍋爐、立式直水管鍋爐、立式彎水管鍋爐和立式火管鍋爐等，目前應(yīng)用較多的是后三種。由于立式鍋爐的熱效率低和機(jī)械化燃燒問(wèn)題難以解決，并且爐膛水冷程度大，不宜燃用劣質(zhì)煤，目前產(chǎn)量逐漸減少，只是局限在低壓小容量及環(huán)保控制不嚴(yán)及供電不正常的地少量應(yīng)用。如我廠的LHG系列產(chǎn)品。二.臥式鍋殼鍋爐臥式鍋殼式鍋爐是工業(yè)鍋爐中數(shù)量最多的一種。目前已由原來(lái)最大生產(chǎn)4t/h（少量的也有6t/h）發(fā)展到可以生產(chǎn)40t/h鍋殼式鍋爐。.臥式內(nèi)燃鍋殼式鍋爐臥式內(nèi)燃鍋殼式鍋爐以其高度和尺寸較小，適合組裝化的需求，采用微正壓燃燒時(shí)，密封問(wèn)題容易解決，而爐膛的形狀有利于燃油燃?xì)?，故在燃油（氣）鍋爐應(yīng)用較多，燃煤鍋爐應(yīng)用較少。如我廠WNS系列臥式內(nèi)燃室燃鍋殼式燃油（氣）鍋爐。.臥式外燃鍋殼式鍋爐這是我國(guó)工業(yè)鍋爐中使用的最多、最普遍的一種爐型，按現(xiàn)行的工業(yè)鍋爐型號(hào)編制方法，應(yīng)用代號(hào)WW,但目前國(guó)內(nèi)鍋爐行業(yè)均用水管鍋爐的形式代號(hào)DZ來(lái)表示。如我廠的DZL系列產(chǎn)品。臥式外燃水火管鍋爐與臥式內(nèi)燃水火管鍋爐的主要區(qū)別，在于臥式外燃水火管鍋爐將燃燒裝置從鍋殼中移出來(lái)，加大了爐排面積和爐膛體積，并在鍋殼兩側(cè)加裝了水冷壁管，組成燃燒室，為煤的燃燒創(chuàng)造了良好條件，因此燃料適應(yīng)性較廣，熱效率較高。三.水管鍋爐水管鍋爐在鍋筒外部設(shè)水管受熱面，高溫?zé)煔庠诠芡饬鲃?dòng)放熱，水在管內(nèi)吸熱。由于管內(nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了鍋水吸熱率。與鍋殼式鍋爐相比水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓力高，鍋水容量小，一旦發(fā)生事故，災(zāi)害較輕，鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負(fù)荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓力較高，蒸發(fā)量較大的鍋爐都為水管鍋爐。常見(jiàn)的水管鍋爐有雙鍋筒橫直式水管、雙鍋筒縱置式水管鍋爐和單鍋筒縱置式水管鍋爐，如我廠SZL系列產(chǎn)品。四.熱水鍋爐熱水鍋爐是指水在鍋爐本體內(nèi)不發(fā)生相變，即不發(fā)生蒸汽，回水被送入鍋爐后通過(guò)受熱面吸收了煙氣的熱量，未達(dá)到飽和溫度便被輸入熱網(wǎng)中的一種熱力設(shè)備。（一）熱水鍋爐的特點(diǎn).鍋爐的工作壓力熱水鍋爐的工作壓力取決于熱系統(tǒng)的流動(dòng)阻力和定壓值。熱水鍋爐銘牌上給出的工作壓力只是表明鍋爐強(qiáng)度允許承受的壓力,而在實(shí)際運(yùn)行中，鍋爐壓力往往低于這個(gè)值。因此熱水鍋爐的安全裕度比較大。.煙氣與鍋水溫差大，水垢少，因此傳熱效果好，效率較高。.使用熱水鍋爐采暖的節(jié)能效果比較明顯。熱水鍋爐采暖不存在蒸汽采暖的蒸汽損失，并且排污損失也大為減少，系統(tǒng)及疏水器的滲漏也大為減少，散熱損失也同樣隨之減少。因此熱水采暖系統(tǒng)比蒸汽采暖系統(tǒng)可節(jié)省燃料20%左右。.鍋爐內(nèi)任何部分都不允許產(chǎn)生汽化，否則會(huì)破壞水循環(huán)。.如水未經(jīng)除氧，氧腐蝕問(wèn)題突出；尾部受熱面容易產(chǎn)生低溫酸性腐蝕。.運(yùn)行時(shí)會(huì)從鍋水中析出溶解氣體，結(jié)構(gòu)上考慮氣體排除問(wèn)題。熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)形式1.管式熱水鍋爐這種鍋爐有管架式和蛇管式兩種，前者較為常見(jiàn)。管式熱水鍋爐是借助循環(huán)泵的壓頭使鍋水強(qiáng)迫流動(dòng)，并將鍋水直接加熱。這種鍋爐大都由直徑較小的筒體（集箱）與管子組成，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，節(jié)省鋼材，加工簡(jiǎn)便，造價(jià)較低。但是這種鍋爐水容量小，在運(yùn)行中如遇突然停電，鍋水容易汽化，并可能產(chǎn)生水擊現(xiàn)象。2.鍋筒式熱水鍋爐這類熱水鍋爐，早期大都是由蒸汽鍋爐改裝而成的，其鍋水在鍋爐內(nèi)屬自然循環(huán)。為保證鍋爐水循環(huán)安全可靠，要求鍋爐要有一定高度，因此這類鍋爐體積較大，鋼耗和造價(jià)相對(duì)提高。但是由于這類鍋爐出水容量大且能維持自然循環(huán)，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)泵突然停止運(yùn)行時(shí)，可以有效地防止鍋水汽化。也正是這個(gè)原因，近年來(lái)自然循環(huán)熱水鍋爐在我國(guó)發(fā)展較快。第二節(jié)基本結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鍋爐的結(jié)構(gòu)，是根據(jù)所給定的蒸發(fā)量或熱功率、工作壓力、蒸汽溫度或額定進(jìn)出口水溫，以及燃料特性和燃燒方式等參數(shù)，并遵循《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)規(guī)定確定的。一臺(tái)合格的鍋爐，不論屬于那種形式，都應(yīng)滿足“安全運(yùn)行，高效低耗，消煙除塵，保產(chǎn)保暖”的基本要求。一.法規(guī)中對(duì)鍋爐的基本要求（1）各受壓元件在運(yùn)行時(shí)應(yīng)能按設(shè)計(jì)預(yù)定方向自由膨脹；（2）保證各循環(huán)回路的水循環(huán)正常，所有的受熱面都應(yīng)得到可靠的冷卻；（3）各受壓部件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度；（4）受壓元、部件結(jié)構(gòu)的形式，開(kāi)孔和焊縫的布置應(yīng)盡量避免減少?gòu)?fù)合應(yīng)力和應(yīng)力集中；（5）水冷壁爐墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的承載能力；（6）爐墻應(yīng)有良好的密封性；（7）開(kāi)設(shè)必要的人孔、手孔、檢查孔、看火門、除灰門等，便于安裝、運(yùn)行操作、檢修和清洗內(nèi)外部；（8）應(yīng)有符合要求的安全附件及顯示儀表等裝置，保證設(shè)備正常運(yùn)行；（9）鍋爐的排污結(jié)構(gòu)應(yīng)變于排污；（10）臥式內(nèi)燃鍋爐爐膽與回燃室（濕背式）、爐膽與后管板（干背式）、爐膽與前管板（回燃式）的連接處應(yīng)采用對(duì)接接頭。二、燃油（氣）鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃油（氣）鍋爐與燃煤鍋爐比較，由于使用燃料不同而在結(jié)構(gòu)上具有以下特點(diǎn)：（1）燃料通過(guò)燃燒器噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒而無(wú)需爐排設(shè)施；（2）由于油、氣燃燒后均不產(chǎn)生灰渣，故燃油（氣）鍋爐無(wú)排渣出口和除渣設(shè)備；（3）噴入爐內(nèi)的物化油氣或燃?xì)猓绻ɑ鸹蚺c空氣在一定范圍內(nèi)混合，容易形成爆炸性氣體，因此燃油（氣）鍋爐均需采用自動(dòng)化燃燒系統(tǒng)，包括火焰監(jiān)測(cè)、熄火保護(hù)、防爆等安全設(shè)施；（4）由于油、氣發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤的發(fā)熱量，故其爐膛熱強(qiáng)度較燃煤爐高的多，所以與同容量的燃煤鍋爐比較，鍋爐體積小，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積?。唬?）燃油（氣）鍋爐的燃燒過(guò)程是在爐膛中懸浮進(jìn)行，故其爐膛內(nèi)設(shè)置前后拱,爐膛結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。三.燃油鍋爐與燃?xì)忮仩t的區(qū)別（1）燃油鍋爐與燃?xì)忮仩t，就本體結(jié)構(gòu)而言沒(méi)有多大的區(qū)別，只是由于燃料熱值不同，將受熱面作了相應(yīng)的調(diào)整。即燃油鍋爐輻射受熱面積較大，而燃?xì)忮仩t則是將對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)的大些。（2）燃油鍋爐所配燃燒器必須有油物化器，而燃?xì)忮仩t所配燃燒器則無(wú)需物化器。（3）燃油鍋爐，必須配置一套較復(fù)雜的供油系統(tǒng)（特別是燃燒重油、渣油時(shí)）,如油箱、油泵、過(guò)濾器加熱管道等，必須占據(jù)一定的空間，而燃?xì)忮仩t，則無(wú)需配置儲(chǔ)氣裝置。只需將用氣管道接入供氣網(wǎng)即可，當(dāng)然，在管道上還需設(shè)置調(diào)壓裝置及電磁閥、緩沖閥等附件，以確保鍋爐安全運(yùn)行。第三節(jié)燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的基本原則一.燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的基本原則（1）被改造的燃煤鍋爐必須具備以下條件：①原鍋爐的受壓元件必須基本完好，有繼續(xù)使用的價(jià)值；②原鍋爐的水氣系統(tǒng)和送、引風(fēng)系統(tǒng)必須基本完好。（2）改造后的鍋爐應(yīng)達(dá)到如下目的：①保持原鍋爐的額定參數(shù)（如汽壓、汽溫、給回水溫度等）不變；②保持或提高原鍋爐的出力和效率。（3）通過(guò)改造達(dá)到消煙除塵，滿足環(huán)保要求。（4）鍋爐改造方案必須簡(jiǎn)單，易行，投資少，見(jiàn)效快，工期短。因此鍋爐改造的涉及面越小越好，可采取只改爐膛和燃燒裝置，改造部分不超出鍋爐本體基本結(jié)構(gòu)范圍。燃煤鍋爐改成燃油（氣）鍋爐的注意事項(xiàng)（1）機(jī)械化層狀燃煤鍋爐，要改成燃油（氣）鍋爐，首先應(yīng)取掉前后拱，同時(shí)考慮增加底部受熱面，以取代爐排，防止?fàn)t排過(guò)熱燒壞。（2）小型鍋爐，由燃煤改成燃油（氣）爐，即由原來(lái)的負(fù)壓燃燒變?yōu)楝F(xiàn)在的微正壓燃燒，必須注意爐墻結(jié)構(gòu)及密封問(wèn)題。（3）燃燒器的選型和布置與爐膛形式關(guān)系密切，應(yīng)使?fàn)t內(nèi)火焰充滿度比較好，不形成氣流死角；避免相鄰燃燒器的火焰相互干擾；低負(fù)荷時(shí)保持火焰在爐膛中心位置，避免火焰中心偏離爐膛對(duì)稱中心；未燃盡的燃?xì)饪諝饣旌衔锊粦?yīng)接觸受熱面，以避免形成氣體不完全燃燒；高溫火焰要避免高速?zèng)_刷受熱面，以免受熱面熱強(qiáng)度過(guò)高使管壁過(guò)熱等。燃燒器布置還要考慮燃?xì)夤艿篮惋L(fēng)道布置合理，操作、檢查和維修方便。（4）燃油氣鍋爐的對(duì)流受熱面的煙速不會(huì)受飛灰磨損條件的限制，可適當(dāng)提高煙氣流速，使對(duì)流受熱面的傳熱系數(shù)增大，在不增加鍋爐受熱面的情況下，可以提高鍋爐的壓力，此時(shí)應(yīng)注意鍋內(nèi)汽水分離裝置的能力，以保證蒸汽品質(zhì)，對(duì)有過(guò)熱氣的鍋爐尤為重要。（5）防止高溫腐蝕，由燃煤改為燃油，由于燃料油中含有鈉、帆等金屬元素有機(jī)類，經(jīng)燃燒后生成氧化物共熔晶體的熔點(diǎn)很低，一般約為600C左右，甚至更低。這些氧化物在爐膛高溫下升華后，在凝結(jié)在相對(duì)溫度較低的受熱面上，形成有腐蝕性的高溫積灰，且溫度越高腐蝕越快。為此，改造時(shí)，應(yīng)在易受高溫腐蝕的受熱面表面涂覆陶瓷、炭化硅等特種涂料，也可選用耐高溫腐蝕性能好的材料,以提高其耐高溫腐蝕性能。（6）防止?fàn)t膛爆炸，燃煤爐改為燃油（氣）爐時(shí)，當(dāng)燃油霧化不良或燃燒不完全的油滴（燃?xì)猓┰跔t膛或尾中受熱面聚集時(shí)，就會(huì)發(fā)生著火或爆炸，因此，在鍋爐的適當(dāng)部位應(yīng)裝置防爆門，同時(shí)自動(dòng)化控制上應(yīng)增設(shè)點(diǎn)火程序控制和熄火保護(hù)裝置，以保證鍋爐安全運(yùn)行。第三章鍋爐燃料工業(yè)鍋爐用燃料分為三類：固體燃料一煙煤，無(wú)煙煤，褐煤，泥煤，油頁(yè)巖，木屑，甘蔗渣，稻糠等；液體燃料一重油，渣油，柴油，等；氣體燃料一天然氣，人工燃?xì)猓夯蜌獾?。第一?jié)煤一.煤的成分：自然界里煤是多種物質(zhì)組成的混合物，它的主要成分有碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分等。.碳：用符號(hào)C表示，是煤的主要成份，煤的含碳量愈多，發(fā)熱量越高。不過(guò)含碳量較高的煤較難著火，這是因?yàn)樘荚诒容^高的溫度下才能燃燒。一般碳約占燃料成份的50s90%。.氫：用符號(hào)H表示，是煤中最活波的成份，煤中含量越多，燃料越容易著火,煤中氫量約為2%^5%?.硫：用符號(hào)S表示，是煤中的一種有害元素。硫燃燒生成二氧化硫（S02）或三氧化硫（S03）氣體，污染大氣，對(duì)人體有害，這些氣體又與煙氣中水蒸汽凝結(jié)在受熱面上的水珠結(jié)合，生成亞硫酸（H2s03）或硫酸（H2s04）腐蝕金屬。不僅如此，含硫煙氣排入大氣還會(huì)造成環(huán)境污染。含硫多的煤易自燃。我國(guó)煤的含量為0.5s5機(jī).氧：用符號(hào)0表示，是不可燃成份，煤中含氧為l%sio%。.氮:用符號(hào)N表示,是不可燃成份，但在高溫下可與氧反應(yīng)生成氮氧化物（NOx）,它是有害物質(zhì)。在陽(yáng)光紫外線照射下，可與碳?xì)浠衔镒饔枚纬晒鈱W(xué)氧化劑，引起大氣污染。.灰分：用符號(hào)A表示，是煤中不能燃燒的固體灰渣，由多種化合物構(gòu)成。熔化溫度低的灰，易軟化結(jié)焦，影響正常燃燒，所以，灰份多，煤質(zhì)差。煤中灰份約占5s35機(jī).水分：用符號(hào)W表示，煤中水份過(guò)多會(huì)直接降低煤燃燒所發(fā)生的熱量，使燃燒溫度降低。二.煤的發(fā)熱量IKg煤完全燃燒時(shí)所放出的熱量，稱為煤的發(fā)熱量。.高位發(fā)熱量（Qgw）指煤的最大可能發(fā)熱量。.低位發(fā)熱量（Qdw）指煤在正常燃燒條件下的實(shí)際發(fā)熱量。我國(guó)目前的鍋爐燃燒設(shè)備都是按實(shí)際應(yīng)用煤的低位發(fā)熱量來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。煤的品種不同，其發(fā)熱量往往差別很大。在鍋爐出力不變的情況下，燃用發(fā)熱量高的煤時(shí)，耗煤量就小，燃用發(fā)熱量低的煤時(shí)，其耗煤量必然增加。因此，籠統(tǒng)地講燃料消耗量的大小而不考慮煤種，則不能正確反映鍋爐設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為了能正確地考核鍋爐設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，通常將Qdw=7000Kcal/Kg（約合29300KJ/Kg）的煤定義為標(biāo)準(zhǔn)煤，這樣便于計(jì)算和考核。三.煤的燃燒（）煤完全燃燒的條件.適量的空氣.一定的燃燒溫度.燃料與空氣的混合均勻性.充分的燃燒時(shí)間（二）煤的燃燒過(guò)程.預(yù)熱干燥.霖美分析出并開(kāi)始著火燃燒.固定碳著火燃燒.固定碳的燃燒和灰渣的形成。第二節(jié)燃油和氣體燃料一.燃油（-）燃料油的物理特性.重度（比重）單位體積內(nèi)物質(zhì)的重量稱為“重度”（丫）o油的重度在0.78^0.98噸/米3之間，所以油比水輕，通常能浮在水面上。通常將20℃時(shí)比重作為油品的標(biāo)準(zhǔn)比重，用符號(hào)"d420”表示。.發(fā)熱量（Q）油的重度愈小，則發(fā)熱量愈高。由于油中的碳、氫含量比煤高，因此其發(fā)熱量約為39800s44000千焦/公斤。.比熱（C）將1公斤物質(zhì)加熱，溫度每升高所需的熱量稱之為該物質(zhì)的比熱。單位是KJ/Kg?℃o.凝固點(diǎn)油的凝固點(diǎn)表示油在低溫下的流動(dòng)特性。.粘度油的流動(dòng)速度，不僅決定于使油流動(dòng)的外力，而且也取決于油層間在受外力作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部阻力，這個(gè)內(nèi)部阻力就稱為粘度。油的粘度隨溫度升高而降低，隨溫度下降而增大。對(duì)于壓力物化噴嘴的爐前燃油粘度以2s4度為最好，對(duì)轉(zhuǎn)杯式噴嘴以3s6度為好。.沸點(diǎn)液體發(fā)生沸騰時(shí)溫度稱為沸點(diǎn)。油品沒(méi)有一個(gè)恒定的沸點(diǎn)，而只有一個(gè)沸點(diǎn)范圍。.閃點(diǎn)燃油表面上的蒸汽和周圍空氣的混合物與火接觸，初次出現(xiàn)黃色火焰的閃光的溫度稱為閃點(diǎn)或閃光點(diǎn)。閃點(diǎn)表示油品的著火和爆炸的危險(xiǎn)性，關(guān)系到油品儲(chǔ)存、輸送和使用的安全。閃點(diǎn)W45C的油品稱為易燃品。在燃油運(yùn)行管理中，除根據(jù)油種閃點(diǎn)確定允許的最高加熱溫度外，更須注意油種的變化及閃點(diǎn)的變化。.燃點(diǎn)(著火點(diǎn))在常壓下，油品著火連續(xù)燃燒(時(shí)間不少于5秒)時(shí)的最低溫度稱為燃點(diǎn)或著火點(diǎn)。無(wú)外界明火，油品自行著火燃燒時(shí)最低溫度稱為自然點(diǎn)。.爆炸濃度界限油蒸汽與空氣混合物的濃度在某個(gè)范圍內(nèi)，遇明火或溫度升高就會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍就稱為該油品的爆炸濃度界限。.油品很容易在磨察時(shí)升成靜電，在靜電作用下，油層被擊穿，會(huì)導(dǎo)致放電，而產(chǎn)生火花，此火花可將油蒸汽引燃。因此，靜電是使用油品發(fā)生燃燒和爆炸的原因之一。(二)常用燃油特點(diǎn).重油(1)油的比重和粘度較大，脫水困難，流動(dòng)性差。(2)油的沸點(diǎn)和閃點(diǎn)較高，不易揮發(fā)。(3)其特性與原油產(chǎn)地，配制原料的調(diào)和比有關(guān)。.渣油(1)硫份含量較高。(2)比重較大。(3)粘度和凝固點(diǎn)都比較高。(4)作為鍋爐燃油時(shí)必須注意防止低溫腐蝕。.柴油，分為輕柴油和重柴油，工業(yè)鍋爐上常用輕柴油作為燃料。輕柴油的特點(diǎn)：(1)粘度小，流動(dòng)性好，在運(yùn)輸和物化過(guò)程中，一般不需要加熱。(2)含硫量較小，對(duì)環(huán)境污染也小。(3)易揮發(fā)，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，運(yùn)輸和使用中應(yīng)特別注意。二.氣體燃料(一)氣體燃料的化學(xué)組成氣體燃料的化學(xué)成份由可燃部分和不可燃部分組成。.可燃部分有氫，一氧化碳，甲烷，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷，苯，硫化氫等。.不可燃成分有氮，氧，二氧化碳，氧化硫和水蒸氣。（二）分類.天然氣，目前西安，北京等城市使用的氣體燃料就是天然氣。發(fā)熱量為36533KJ/m3,爆炸極限的上限為15.0%,.下限為5.0%。.人工燃?xì)猓侵敢悦夯蚴彤a(chǎn)品為原料，經(jīng)過(guò)各種加工方法而產(chǎn)生的燃?xì)狻?油制氣，是指以石油產(chǎn)品為原料，經(jīng)過(guò)各種加工方法而產(chǎn)生的燃?xì)狻?液化石油氣，是指在開(kāi)采和煉制石油過(guò)程中，作為副產(chǎn)品而獲得的一種碳?xì)浠衔铩＃ㄈ┨攸c(diǎn)：.具有或采無(wú)公害燃燒的綜合特性。.容易進(jìn)行燃燒調(diào)節(jié)。.作業(yè)性好，即燃?xì)庀到y(tǒng)簡(jiǎn)單，操作管理方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。.容易調(diào)整發(fā)熱量，比如城市煤氣可以通過(guò)煤制氣和油制氣的混合比例來(lái)調(diào)整和維持發(fā)熱量。.易燃易爆且有毒氣體燃料與空氣在一定比例下混合會(huì)形成爆炸性氣體。另外氣體燃料大多數(shù)成分對(duì)人體和動(dòng)物是窒息性的或有毒的。第四章鍋爐用水處理第一節(jié)鍋爐水處理的重要性鍋爐水質(zhì)不良會(huì)使受熱面結(jié)垢，大大降低鍋爐傳熱效率，堵塞管子，受熱面金屬過(guò)熱損壞，如鼓包、爆管等。另外還會(huì)產(chǎn)生金屬腐蝕，減少鍋爐壽命。因此，做好鍋爐水處理工作對(duì)鍋爐安全運(yùn)行有著及其重要的意義。結(jié)垢水在鍋內(nèi)受熱沸騰蒸發(fā)后，為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。當(dāng)這些雜質(zhì)在鍋水中達(dá)到飽和時(shí)，就有固體物質(zhì)產(chǎn)生。產(chǎn)生的固體物質(zhì)，如果懸浮在鍋水中就稱為水渣；如果附著在受熱面上，則稱為水垢。鍋爐又是一種熱交換設(shè)備，水垢的生成會(huì)極大的影響鍋爐傳熱。水垢的導(dǎo)熱能力是鋼鐵的十幾分之一到幾百分之一。因此鍋爐結(jié)垢會(huì)產(chǎn)生如下幾種危害。.浪費(fèi)燃料鍋爐結(jié)垢后，使受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒所放的熱量不能及時(shí)傳遞到鍋水中，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度過(guò)高，排煙若損失增加，鍋爐熱效率降低。為保持鍋爐額定參數(shù)，就必須多投加燃料，因此浪費(fèi)燃料。大約1毫米的水垢多浪費(fèi)一成燃料。.受熱面損壞結(jié)了水垢的鍋爐，由于傳熱性能變差，燃料燃燒的熱量不能迅速地傳遞給鍋水,致使?fàn)t膛和煙氣的溫度升高。因此，受熱面兩側(cè)的溫差增大，金屬璧溫升高，強(qiáng)度降低，在鍋內(nèi)壓力作用下，發(fā)生鼓包，甚至爆破。.降低鍋爐出力鍋爐結(jié)垢后，由于傳熱性能變差，要達(dá)到額定蒸發(fā)量，就需要消耗更多的燃料,但隨著結(jié)垢厚度增加，爐膛容積是一定的，燃料消耗受到限制。因此，鍋爐出力就會(huì)降低。腐蝕.金屬破壞水中含有氧氣、酸性和堿性物質(zhì)都會(huì)對(duì)鍋爐金屬面產(chǎn)生腐蝕，使其壁厚減薄、凹陷，甚至穿孔，降低了鍋爐強(qiáng)度，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行。尤其是熱水鍋爐，循環(huán)水量大，腐蝕更為嚴(yán)重。.產(chǎn)生垢下腐蝕含有高價(jià)鐵的水垢，容易引起與水垢接觸的金屬腐蝕。而鐵的腐蝕產(chǎn)物又容易重新結(jié)成水垢。這是一種惡性循環(huán)，它會(huì)迅速導(dǎo)致鍋爐部件損壞。尤其是燃油鍋爐金屬腐蝕產(chǎn)物的危害更大。汽水共騰產(chǎn)生汽水共騰的原因除了運(yùn)行操作不當(dāng)外，當(dāng)爐水中含有較多的氯化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時(shí)，或鍋水中的有機(jī)物和堿作用發(fā)生皂化時(shí)，在鍋水沸騰蒸發(fā)過(guò)程中，液面就產(chǎn)生泡沫，形成汽水共騰。第二節(jié)水質(zhì)及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一.水質(zhì)指標(biāo)及其含義：.成分指標(biāo)：(1)溶解氧一水中氧氣的含量。(2)含油量一水中油脂的含量。(3)鈣含量(Ca2+)。(4)鎂含量(Mg2+)o(5)鐵含量(Fe2+,Fe3+)o(6)碳酸鈣含量(C032-)o(7)重碳酸根含量(HC032-)。(8)氯離子含量(Cl-)o（9）氫離子濃度（H+）,即PH值，表示水的酸堿性。PH<5.5酸性水PH=5.5s6.5弱酸性水PH=6.6s7.5中性水PH=7.6s10弱堿性水PH>10堿性水.技術(shù)指標(biāo)：（1）懸浮物：表示水中顆粒較大的懸狀物（泥沙，工業(yè)廢物等）（2）硬度（H）：表示水中某些高價(jià)金屬離子（如Ca2+,Mg2+,Mn2+,Fe3+等）的含量。單位是毫摩爾（mmol/L）。（3）堿度（A）：表示水中能與鹽酸發(fā)生中和作用的所用堿性物質(zhì)的含量。單位為豪摩爾/升（mmol/L）。（4）含鹽量（S）表示水中溶解性鹽類的總量。單位是毫克/升（mg/L）。（5）相對(duì)堿度:表示鍋水中游離氫氧化鈉含量與鍋水中溶解固形物含量的比值。二.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為了保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)鍋爐給水和鍋水的水質(zhì)必須進(jìn)行嚴(yán)格的控制。國(guó)家以國(guó)標(biāo)的形式對(duì)鍋爐水質(zhì)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，鍋爐使用單位必須遵守。下面的GB1576——96《低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》主要內(nèi)容介紹于下：①熱水鍋爐的水質(zhì)應(yīng)符合表1的規(guī)定。②蒸汽鍋爐采用鍋外化學(xué)處理時(shí)，水質(zhì)應(yīng)符合表2的規(guī)定。第五章工業(yè)鍋爐的輔助設(shè)備及附件、儀表第一節(jié)輔助設(shè)備一.給水設(shè)備：給水設(shè)備有以下幾種：.注水器：適用于蒸發(fā)量小，壓力較低的鍋爐。.蒸汽往復(fù)泵：在缺乏動(dòng)力或作為給水備用設(shè)備的條件常被采用。.離心泵：正常條件下鍋爐給水最常用的設(shè)備。二.通風(fēng)設(shè)備：通風(fēng)設(shè)備通常指鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)煙囪。.鼓風(fēng)機(jī)是將空氣送入爐膛，使燃料燃燒的一種設(shè)備。.引風(fēng)機(jī)是將爐膛內(nèi)的煙氣向外排的一種設(shè)備。.煙囪，一是產(chǎn)生“抽力”，使煙氣順煙鹵升到高處；二是將煙氣排到室外高空,避免鍋爐區(qū)域污染。三.運(yùn)煤設(shè)備由于鍋爐房容量和耗煤量的大小不同，有機(jī)械上煤和人工上煤兩種。許多容量不大的鍋爐房常把這兩種方法結(jié)合起來(lái)，即一部分用機(jī)械，一部分用人工，通常這種方法叫半上煤。.人工上煤：設(shè)備簡(jiǎn)單，靈活，不致因設(shè)備故障影響上煤，運(yùn)用于用煤量不大的鍋爐房。缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差。.單斗提升機(jī)：?jiǎn)味诽嵘龣C(jī)由卷?yè)P(yáng)機(jī)（包括電機(jī)、減速器、滑輪、鋼絲繩），料斗，導(dǎo)軌等部分組成。用于推車把煤從煤場(chǎng)運(yùn)來(lái)倒入料斗后，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，使鋼絲繩把料斗提起，并沿導(dǎo)軌送入爐前煤斗處，由料斗自動(dòng)翻入煤斗，供鍋爐燃用。3.電動(dòng)葫蘆。.帶式輸送機(jī)。.埋刮板輸送機(jī)等。四.出灰設(shè)備鍋爐出灰按其方式分類有人工、機(jī)械、水力和火力等四種出灰方式。.人工出灰人工出灰由運(yùn)行人員將灰渣從灰坑中耙出，用水澆濕，裝上小車再運(yùn)出鍋爐房外。.刮板出渣機(jī)鍋爐的灰渣由灰斗經(jīng)插入灰槽水中的落灰管落入灰槽內(nèi)，起動(dòng)傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)鏈條在灰槽內(nèi)緩慢地移動(dòng)，鏈條帶著刮板向前移動(dòng)經(jīng)斜坡而送至出渣口，濕灰渣經(jīng)斜坡而得到脫水。刮板出渣機(jī)出灰能力強(qiáng)，改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)省人力，但設(shè)備磨損嚴(yán)重，維修工作量大。.螺旋出渣機(jī)螺旋出渣機(jī)是一種比較簡(jiǎn)單的出渣設(shè)備，它主要由驅(qū)動(dòng)裝置，螺旋機(jī)本體，進(jìn)渣口和出渣口等幾部分組成。一般運(yùn)用于10t/h以上的工業(yè)鍋爐。五.除塵設(shè)備由于中小型鍋爐中各種燃燒結(jié)構(gòu)的出口煙塵濃度均遠(yuǎn)高于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大允許煙塵濃度值，因此除了正確選擇燃燒結(jié)構(gòu)和提高操作水平，對(duì)燃煤鍋爐還必須在鍋爐后部設(shè)置除塵設(shè)備，將煙氣中的塵粒捕集后再排入大氣。.重力沉降式除塵器其原理是：當(dāng)煙氣進(jìn)入較大空間流速降低時(shí)，較大顆粒的煙塵借助于自身重力,從煙氣中靠重力自然沉降分離出來(lái)。.旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器又叫離心除塵器，其原理是含塵煙氣在旋風(fēng)除塵氣