計(jì)算機(jī)

• 操作系統(tǒng)

• 管理系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)資源

• 控制程序運(yùn)行

• 人機(jī)之間的接口

• 應(yīng)用軟件與硬件之間的接口

• 進(jìn)程管理

• 【進(jìn)程的狀態(tài) 前趨圖 PV操作 死鎖問題】

• 存儲(chǔ)管理

• 【段頁(yè)式存儲(chǔ) 頁(yè)面置換算法】

• 文件管理

• 【索引文件 位示圖】

• 作業(yè)管理

• 設(shè)備管理

• 微內(nèi)核操作系統(tǒng)

• 【虛設(shè)備與SPOOLING技術(shù)】

進(jìn)程管理-進(jìn)程的狀態(tài)

進(jìn)程的狀態(tài)

進(jìn)程的狀態(tài)

進(jìn)程運(yùn)行

進(jìn)程管理-前趨圖

前趨圖

前趨圖

前趨圖

• A:絞肉

• B:切蔥末

• C:其他調(diào)料

• D:攪拌

• E:包餃子

進(jìn)程管理-進(jìn)程的同步與互斥

互斥：如千軍萬馬過獨(dú)木橋

互斥：如千軍萬馬過獨(dú)木橋

同步：速度有差異，在一定情況停下等待

同步：速度有差異，在一定情況停下等待

進(jìn)程管理-進(jìn)程的同步與互斥

生產(chǎn)者消費(fèi)者問題

生產(chǎn)者消費(fèi)者問題

單緩沖區(qū)情況

單緩沖區(qū)情況

多緩沖區(qū)情況

多緩沖區(qū)情況

進(jìn)程管理-PV操作

臨界資源：諸進(jìn)程間需要互斥方式對(duì)其進(jìn)行共享的資源，如打印機(jī)、磁帶機(jī)等

臨界區(qū)：每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)

信號(hào)量：是一種特殊的變量

PV操作

單緩沖區(qū)生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題PV原語描述：

S1初值為1，S2初值為0

PV操作例題

• 例題

• 1：（A）

• 2：（C）

進(jìn)程管理-PV操作

• PV操作

前一個(gè)進(jìn)程需解鎖后一個(gè)進(jìn)程才可以進(jìn)行

例題

• 1：C

• 2：A

• 3：A

進(jìn)程管理-死鎖問題

進(jìn)程管理是操作系統(tǒng)的核心，但如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)死鎖的問題。如果一個(gè)進(jìn)程在等待一件不可能發(fā)生的事，則進(jìn)程就死鎖了。而如果一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生死鎖，就會(huì)造成系統(tǒng)死鎖。

例：系統(tǒng)有3 個(gè)進(jìn)程：A、B、C。這3個(gè)進(jìn)程都需要5個(gè)系統(tǒng)資源。如果系統(tǒng)至少有多少個(gè)資源，則不可能發(fā)生死鎖。

死鎖的預(yù)防與死鎖的避免

• 死鎖的預(yù)防與死鎖的避免

死鎖的預(yù)防與死鎖的避免

進(jìn)程管理-銀行家算法

• 銀行家算法:分配資源的原則

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程對(duì)資源的最大需求量不超過系統(tǒng)中的資源數(shù)時(shí)可以接納該進(jìn)程進(jìn)程可以分期請(qǐng)求資源，但請(qǐng)求的總數(shù)不能超過最大需求量

當(dāng)系統(tǒng)現(xiàn)有的資源不能滿足進(jìn)程尚需資源數(shù)時(shí)，對(duì)進(jìn)程的請(qǐng)求可以推遲分配，但總能使進(jìn)程在有限的時(shí)間里得到資源

銀行家算法例子：

• 例子

首先求剩下的資源數(shù)：

R1=9-（1+2+2+1+1）=2

R2=8-（2+1+1+2+1)=1

R3=5-(1+1+3)=0

存儲(chǔ)管理-分區(qū)存儲(chǔ)組織

某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存大小為128K，采用可變分區(qū)分配方式進(jìn)行內(nèi)存分配，當(dāng)前系統(tǒng)的內(nèi)存分塊情況如下圖所示，現(xiàn)有作業(yè)4申請(qǐng)內(nèi)存9k，幾種不同的存儲(chǔ)分配算法在分配中，會(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？

存儲(chǔ)管理-頁(yè)式存儲(chǔ)組織

• 頁(yè)式存儲(chǔ)組織

高級(jí)程序語言使用邏輯地址；運(yùn)行狀態(tài)，內(nèi)存中使用物理地址。

優(yōu)點(diǎn)：利用率高，碎片小，分配及管理簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：增加了系統(tǒng)開銷；可能產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象

練習(xí)題

進(jìn)程P有6個(gè)頁(yè)面，頁(yè)號(hào)分別為0~5,頁(yè)面大小為4K,頁(yè)面變換表如下所示。表中狀態(tài)位等于1和0分別表示頁(yè)面在內(nèi)存和不在內(nèi)存。假設(shè)系統(tǒng)給進(jìn)程P分配了4個(gè)存儲(chǔ)塊，進(jìn)程P要訪問的邏輯地址為十六進(jìn)制5A29H，那么該地址經(jīng)過變換后，其物理地址應(yīng)為十六進(jìn)制_ (1)__;如果進(jìn)程P要訪問的頁(yè)面4不在內(nèi)存，那么應(yīng)該淘汰頁(yè)號(hào)為__ (2)_ 的頁(yè)面。

• 1：D

• 2：B

存儲(chǔ)管理-段式存儲(chǔ)組織

• 段式存儲(chǔ)組織

優(yōu)點(diǎn)：多道程序共享內(nèi)容，各段程序修改互不影響

缺點(diǎn)：內(nèi)存利用率低，內(nèi)存碎片浪費(fèi)大

存儲(chǔ)管理-段頁(yè)式存儲(chǔ)組織

• 段頁(yè)式存儲(chǔ)組織

優(yōu)點(diǎn):空間浪費(fèi)小、存儲(chǔ)共享容易、存儲(chǔ)保護(hù)容易、能動(dòng)態(tài)連接

缺點(diǎn):由于管理軟件的增加，復(fù)雜性和開銷也隨之增加，需要的硬件以及占用的內(nèi)容也有所增加，使得執(zhí)行速度大大下降

存儲(chǔ)管理-塊表

快表是一塊小容量的相聯(lián)存儲(chǔ)器(Associative Memory) ，由高速緩存器組成，速度快，并且可以從硬件上保證按內(nèi)容并行查找,般用來存放 當(dāng)前訪問最頻繁的少數(shù)活動(dòng)頁(yè)面的頁(yè)號(hào)。

存儲(chǔ)管理-頁(yè)面置換算法

• 最優(yōu)（Optimal，OPT)算法

• 隨機(jī)（RAND）算法

• 先進(jìn)先出（FIFO）算法：可能產(chǎn)生“抖動(dòng)”。例如，432143543215序列，用3個(gè)頁(yè)面，比4個(gè)缺頁(yè)要少

• 最近最少使用（LRU）算法：不會(huì)“抖動(dòng)”

九次 先進(jìn)先出

10次

例題

在一個(gè)虛存系統(tǒng)中，進(jìn)程的內(nèi)存空間為3頁(yè)，開始內(nèi)存為空，有以下訪問頁(yè)序列：5 0 1 2 0 3 0 4...,分別計(jì)算缺頁(yè)次數(shù)。

（1）使用先進(jìn)先出的頁(yè)面淘汰算法

（2）使用最佳適應(yīng)算法

（3）使用最近最少使用算法

練習(xí)題

• 1：B

• 2：C

文件管理-索引文件結(jié)構(gòu)

• 索引文件結(jié)構(gòu)

索引文件結(jié)構(gòu)

練習(xí)題

• 1：C

• 2：D

操作系統(tǒng)-文件和數(shù)型目錄結(jié)構(gòu)

文件屬性

• R 只讀文件屬性

• A 存檔屬性

• S 系統(tǒng)文件

• H 隱藏文件

文件名的組成

• 驅(qū)動(dòng)器號(hào)

• 路徑

• 主文件名

• 擴(kuò)展名

絕對(duì)路徑：是從盤符開始的路徑

相對(duì)路徑：是從當(dāng)前路徑開始的路徑

若當(dāng)前目前為：D1，要求F2路徑，則：絕對(duì)路徑：/D1/W2/F2,相對(duì)路徑：W2/F2

文件管理-空閑存儲(chǔ)空間的管理

• 空閑區(qū)表法（空閑文件目錄）

• 空閑鏈表法

• 位示圖法

• 成組鏈接法

位示圖

文件管理-試題講解

• 1：D

• 2:B

設(shè)備管理-數(shù)據(jù)傳輸控制方式

• 程序控制方式

• 程序中斷方式

• DMA方式

• 通道

• 輸入輸出處理機(jī)

通道

設(shè)備管理-虛設(shè)備與SPOOLING技術(shù)

• 虛設(shè)備與SPOOLING技術(shù)

思考：A、B、C、D共用一臺(tái)打印機(jī)x,要進(jìn)行資料打印時(shí)，很容易出現(xiàn)“打印機(jī)正在使用！”如何處理該問題？

微內(nèi)核操作系統(tǒng)

• 微內(nèi)核操作系統(tǒng)