计算机操作系统期末总复习.ppt

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1、操作操作系统系统基本概念基本概念处理机管理处理机管理设备管理设备管理作业管理作业管理用户接口用户接口存储管理存储管理文件管理文件管理操作系统定义操作系统定义OS的作用的作用OS特征特征OS的主要功能的主要功能OS分类分类OS结构设计结构设计多道程序设计多道程序设计进程基本概念进程基本概念进程同步互斥进程同步互斥进程间通信进程间通信进程调度进程调度死锁死锁I/O系统系统I/O控制方式控制方式缓冲技术缓冲技术I/O软件组成软件组成设备独立性设备独立性设备分配设备分配驱动程序驱动程序虚设备技术虚设备技术通道技术通道技术磁盘调度磁盘调度文件基本概念文件基本概念文件的逻辑结构文件的逻辑结构文件的物理结构

2、文件的物理结构文件目录文件目录外存空间管理外存空间管理文件共享与保护文件共享与保护数据一致性数据一致性用户接口用户接口作业基本概念作业基本概念批处理系统作业管理批处理系统作业管理分时系统作业管理分时系统作业管理程序的装入与链接程序的装入与链接存储管理任务存储管理任务动态分区分配动态分区分配交换技术交换技术页式存储管理页式存储管理段式存储管理段式存储管理段页式段页式虚拟存储技术虚拟存储技术批处理操作系统批处理操作系统分时系统分时系统实时操作系统实时操作系统个人计算机操作系统个人计算机操作系统网络操作系统网络操作系统分布式操作系统分布式操作系统操作系统定义操作系统定义OS功能功能OS特征特征OS分

3、类分类硬件运行环境硬件运行环境操作系统设计操作系统设计并发并发共享共享虚拟虚拟异步异步有效管理有效管理合理调度合理调度使用方便使用方便吞吐量吞吐量时间片时间片虚机器虚机器操作系统设计目标操作系统设计目标操作系统结构设计操作系统结构设计CPU状态状态系统堆栈系统堆栈中断技术中断技术时钟时钟通道通道地址映射地址映射存储保护存储保护处理机管理处理机管理存储管理存储管理设备管理设备管理文件管理文件管理用户接口用户接口操作系操作系统基本统基本概念概念第一章第一章 引论引论1 1、OSOS的定义与的定义与作用作用2 2、三种基本操作系统的基本原理和异同三种基本操作系统的基本原理和异同 多道程序设计多道程序

4、设计、时间片轮转法时间片轮转法、及时性、及时性3 3、OSOS的特征和功能的特征和功能 4 4、用户接口用户接口 5 5、OSOS的结构设计的结构设计进程进程进程状态及转换进程状态及转换进程控制块进程控制块系统并发度系统并发度进程控制进程控制进程特性进程特性可重入程序可重入程序共享内存共享内存消息缓冲消息缓冲Send/Receive原语原语管道通信管道通信信箱信箱调度算法选择原则调度算法选择原则算法：算法：先进先出先进先出时间片轮转时间片轮转基于优先数基于优先数高相应比优先高相应比优先抢占式抢占式实时调度技术实时调度技术进程同步进程同步进程互斥进程互斥临界区临界区进程同步机制进程同步机制信号量

5、信号量P、V操作操作生产者与消费者问题生产者与消费者问题读者写者问题读者写者问题哲学家进餐问题哲学家进餐问题死锁的有关结论死锁的有关结论产生死锁的产生死锁的必要条件必要条件死锁预防死锁预防死锁避免死锁避免死锁检测解除死锁检测解除资源分配图资源分配图多道程序设计多道程序设计进程基本概念进程基本概念进程同步互斥进程同步互斥进程间通信进程间通信进程调度进程调度死锁死锁顺序环境顺序环境并发环境并发环境与时间有关的错误与时间有关的错误不可在现性不可在现性进程进程管理管理第二章第二章 进程管理进程管理1、进程进程和和线程线程的概念的概念 n2、进程的基本状态及状态转换的原因进程的基本状态及状态转换的原因

6、3、PCB的作用的作用4、进程控制的原语操作、进程控制的原语操作5、进程、进程互斥、临界区互斥、临界区、进程同步的基本概念进程同步的基本概念、同步准则同步准则6、记录型记录型信号量信号量n7、信号量的应用信号量的应用 n8、经典进程同步问题；生产者与消费者问题经典进程同步问题；生产者与消费者问题9、进程间通信的原理和实现方法、进程间通信的原理和实现方法 信箱信箱第二章第二章 进程管理的典型问题进程管理的典型问题n进程的三种基本状态及其转变原因。进程的三种基本状态及其转变原因。n进程互斥、临界区进程互斥、临界区n三种经典同步问题及其变型三种经典同步问题及其变型n同步约束条件的分析，信号量的初值的

7、设定同步约束条件的分析，信号量的初值的设定n单缓冲区的一个生产者一个消费者同步问题单缓冲区的一个生产者一个消费者同步问题n单缓冲区的一个生产者多个消费者同步问题单缓冲区的一个生产者多个消费者同步问题n多个生产者多个消费者多个缓冲区的同步问题多个生产者多个消费者多个缓冲区的同步问题第三章第三章 处理机调度与死锁处理机调度与死锁n1、处理机调度的、处理机调度的基本概念和种类基本概念和种类 2、选择调度算法的准则，周转时间，带权周转、选择调度算法的准则，周转时间，带权周转时间，响应时间时间，响应时间 n3、常见调度算法常见调度算法，抢占，抢占，响应比响应比4、常见的两种实时调度算法常见的两种实时调度

8、算法处理死锁的基本方法处理死锁的基本方法n5、死锁产生的原因，四个必要条件死锁产生的原因，四个必要条件6、死锁的预防死锁的预防n7、利用银行家算法避免死锁利用银行家算法避免死锁 8、死锁的检测与解除、死锁的检测与解除段式存储管理段式存储管理页式存储管理页式存储管理段页式存储管理段页式存储管理虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储技术虚拟存储技术程序局部性原理程序局部性原理虚拟页式管理虚拟页式管理虚拟段式管理虚拟段式管理页面淘汰算法页面淘汰算法抖动（颠簸）抖动（颠簸）用户程序划分用户程序划分逻辑地址逻辑地址内存空间划分内存空间划分内存分配内存分配管理考虑管理考虑硬件支持硬件支持地址映射过程地址映射过程装入

9、与链接装入与链接对换技术对换技术覆盖技术覆盖技术高速缓存高速缓存内存内存磁盘磁盘系统区系统区用户区用户区内存管理分配回收内存管理分配回收存储共享存储共享存储保护存储保护内存扩充内存扩充地址映射地址映射存储体系存储体系存储管理任务存储管理任务存储管理方案存储管理方案虚拟存储管理虚拟存储管理其他其他存储存储管理管理第四章第四章 存储管理的重点、难点存储管理的重点、难点n重定位的基本概念重定位的基本概念：为什么要引入：为什么要引入n如何提高内存利用率如何提高内存利用率：离散分配、对换机制、动态链离散分配、对换机制、动态链接、虚拟存储器、存储器共享接、虚拟存储器、存储器共享n动态分区分配方式动态分区分

10、配方式：分配、回收算法：分配、回收算法n基本分页存储管理方式基本分页存储管理方式：为什么引入；：为什么引入；地址变换机构地址变换机构和过程和过程（含具有快表的情况）（含具有快表的情况）n基本分段存储管理方式：为什么引入；地址变换机构基本分段存储管理方式：为什么引入；地址变换机构和过程（含具有快表的情况）；信息的共享和保护和过程（含具有快表的情况）；信息的共享和保护n虚拟存储器虚拟存储器的基本概念：为什么要引入；的基本概念：为什么要引入；特征特征；实现；实现虚拟存储的关键技术虚拟存储的关键技术n请求分页系统的基本原理：请求分页系统的基本原理：页表机制页表机制；地址变换过程地址变换过程；页面置换算

11、法页面置换算法第四章的典型问题第四章的典型问题n存储器管理的基本任务存储器管理的基本任务n动态重定位的概念动态重定位的概念、实现方式，什么情况下需要重定位、实现方式，什么情况下需要重定位n比较连续分配与离散分配比较连续分配与离散分配n基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：基于空闲分区链的内存分配与回收算法的应用实例：首次首次适应法，循环首次适应法，最佳适应法适应法，循环首次适应法，最佳适应法n在某分页系统中，给定内存容量和物理块大小，计算物理在某分页系统中，给定内存容量和物理块大小，计算物理块的数量；对给定的进程页表，块的数量；对给定的进程页表，将给定的逻辑地址，计算将给定的逻辑地址，

12、计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。n在某分段系统中对给定的进程段表，将给定的逻辑地址，在某分段系统中对给定的进程段表，将给定的逻辑地址，计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图计算出其对应的物理地址并画出地址变换流程图。n请求分页系统过程的各种问题，并用流程图的方式表示地请求分页系统过程的各种问题，并用流程图的方式表示地址变换过程址变换过程n对给定的问题，按各种对给定的问题，按各种页面置换算法，写页面调入过程，页面置换算法，写页面调入过程，计算和分析缺页率，并对多种算法的性能作比较分析计算和分析缺页率，并对多种算法的性能作比较分析设备管理重要性

13、设备管理重要性设备独立性设备独立性设备分类设备分类设备管理任务设备管理任务设备管理功能设备管理功能用户进程用户进程与设备无关软件与设备无关软件设备驱动程序设备驱动程序中断处理程序中断处理程序SPOOLing技术技术共享打印机共享打印机设备管理设备管理设备分配回收设备分配回收独占设备分配独占设备分配共享设备分配共享设备分配 基本概念基本概念I/O软件组成软件组成缓冲技术缓冲技术设备处理设备处理虚设备技术虚设备技术设备驱动程序设备驱动程序设备设备管理管理磁盘访问时间磁盘访问时间磁盘调度磁盘调度l先来先服务先来先服务l最短寻道时间优先最短寻道时间优先l扫描（电梯算法）扫描（电梯算法）lCSCAN磁盘

14、存储管理磁盘存储管理第五章设备管理的重点、难第五章设备管理的重点、难点点I/O I/O 控制方式：四种控制方式：四种I/O I/O 方式的基本原理方式的基本原理；四种；四种I/O I/O 方式由低方式由低到高效的演变到高效的演变缓冲管理缓冲管理n缓冲的概念，为什么引入缓冲缓冲的概念，为什么引入缓冲n单缓冲如何提高单缓冲如何提高I/O I/O 速度，它存在哪些不足，双缓冲、循速度，它存在哪些不足，双缓冲、循环缓冲又如何提高环缓冲又如何提高CPU CPU 与与I/O I/O 设备的并行性设备的并行性n缓冲池是为了解决什么问题而引入，缓冲池是为了解决什么问题而引入，引入缓冲池后系统将引入缓冲池后系统

15、将如何处理如何处理I/O I/O 设备和设备和CPU CPU 间的数据输送间的数据输送n缓冲池的工作方式及缓冲池的工作方式及GetbufGetbuf和和PutbufPutbuf过程过程设备独立性设备独立性n什么是什么是设备独立性设备独立性n如何实现设备独立性如何实现设备独立性设备驱动程序设备驱动程序第五章设备管理的重点、难点第五章设备管理的重点、难点虚拟设备和虚拟设备和SPOOLingSPOOLing 技术技术n什么是虚拟设备什么是虚拟设备n什么是什么是SPOOLingSPOOLing技术，技术，SPOOLingSPOOLing系统的组成系统的组成n如何利用如何利用SPOOLingSPOOLi

16、ng技术实现共享打印机技术实现共享打印机磁盘调度磁盘调度n磁盘调度的磁盘调度的目标目标n磁盘访问时间磁盘访问时间的计算的计算nFCFSFCFS、SSTFSSTF、SCANSCAN、CSCAN CSCAN 等算法的应用等算法的应用及这些调度算法及这些调度算法的演变过程，分别解决了哪些问题的演变过程，分别解决了哪些问题；各算法的性能比较各算法的性能比较第五章设备管理的第五章设备管理的典型问题典型问题n各种各种I/O I/O 控制方式的比较控制方式的比较n为什么引入缓冲区为什么引入缓冲区n缓冲如何提高缓冲如何提高I/O I/O 速度速度n为什么引入为什么引入设备独立性设备独立性，如何实现，如何实现n

17、什么是什么是虚拟设备虚拟设备，实现虚拟设备的关键技术，实现虚拟设备的关键技术nSPOOLingSPOOLing技术技术的组成，如何利用的组成，如何利用SPOOLingSPOOLing 技术实现共享打技术实现共享打印机印机n设备处理程序的功能和处理过程设备处理程序的功能和处理过程n对各种对各种磁盘调度算法磁盘调度算法，计算访问次序和平均寻道时间，性，计算访问次序和平均寻道时间，性能能n磁盘访问时间的组成和计算磁盘访问时间的组成和计算文件控制块文件控制块文件目录文件目录目录文件目录文件目录项目录项树型目录结构树型目录结构目录项分解法目录项分解法目录检索目录检索文件文件文件系统文件系统文件分类文件分

18、类文件管理功能文件管理功能文件逻辑结构文件逻辑结构文件物理结构文件物理结构文件存取方式文件存取方式外存空间管理外存空间管理主要数据结构主要数据结构文件系统使用文件系统使用文件系统安全、保护、保文件系统安全、保护、保密、可靠性、一致性密、可靠性、一致性系统打开文件表系统打开文件表用户打开文件表用户打开文件表物理块物理块磁盘结构磁盘结构磁带磁带文件目录文件目录文件基本概念文件基本概念文件系统实现文件系统实现存储介质存储介质创建、打开、读写、关闭、删创建、打开、读写、关闭、删除、拷贝、重命名除、拷贝、重命名文件存取控制文件存取控制 文件文件 管理管理第六章文件管理的重点、难第六章文件管理的重点、难点

19、点文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件文件的逻辑结构：顺序文件、索引文件和索引顺序文件n原理和特征原理和特征n组织方式、访问方法及各种文件形式的比较组织方式、访问方法及各种文件形式的比较外存分配方式：连续分配、外存分配方式：连续分配、链接分配和索引分配原理链接分配和索引分配原理、优缺点、优缺点n显示链接显示链接FATFAT、混合索引分配、混合索引分配目录管理：目录管理的要求目录管理：目录管理的要求n文件控制块（文件控制块（FCBFCB）n索引结点索引结点n目录结构目录结构：单级、两级和多级：单级、两级和多级文件磁盘空间管理文件磁盘空间管理n空闲表法和空闲链法空闲表法和空闲链法n位示

20、图法位示图法：分配和回收的具体计算：分配和回收的具体计算n成组链接法成组链接法第六章第六章 文件管理的典型问题文件管理的典型问题n画出链接分配方式的链接情况和画出链接分配方式的链接情况和FAT FAT 的链接情况、的链接情况、FATFAT长度计长度计算等算等。n混合索引分配的的寻址方式、地址转换的计算（另见混合索引分配的的寻址方式、地址转换的计算（另见P350P350）和索引结点的地址映射图和索引结点的地址映射图n对给定的对给定的位示图位示图和文件的分配和回收需求，具体写出分配过和文件的分配和回收需求，具体写出分配过程和回收过程。程和回收过程。nUnixUnix系统的成组链接法系统的成组链接法

21、n目录管理的要求目录管理的要求；目前广泛采用的目录结构及其优点；目前广泛采用的目录结构及其优点n说明在树形目录结构中线性检索的过程，并画出相应的流程说明在树形目录结构中线性检索的过程，并画出相应的流程图图n文件的共享文件的共享第七章第七章 操作系统接口操作系统接口n联机命令接口n联机命令联机命令n终端处理程序终端处理程序n命令解释程序命令解释程序n程序接口n系统调用系统调用与一般过程调用的区别n中断与陷入n图形用户接口司机和售票员之间的同步关系司机和售票员之间的同步关系n司机只有在售票员关车门后，才能启动汽车。n售票员只有在司机到站停车后，才能开车门。解：nSemaphore close=0，

22、stop=0；ndriver()/*司机*/while(True)P(close);启动车辆;正常行车;到站停车;V(stop);nConductor()/*售票员*/while(True)关车门;V(close);售票;P(stop);开车门;上下乘客;Main()parbegin(driver,conductor);假定系统有3个并发进程get、copy 和put共享缓冲器B1和B2。进程get负责从输入设备上读信息，每读出一条记录后放到B1中。进程copy从缓冲器B1中取出一条记录拷贝后存入B2。进程put取出B2中的记录打印输出。B1和B2每次只能存放一条记录。要求3个进程协调完成任务

23、，使打印出来的与读入的记录个数、次序完全一样。请用记录型信号量写出并发程序。解：解：设置4个信号量，其中empty1对应空闲的缓冲区1，其初值为1；full1对应缓冲区1中的记录，其初值为0；empty2对应空闲的缓冲区2，其初值为1；full2对应缓冲区2中的记录，其初值为0。相应进程描述为：get()while(1)从输入设备读入一条记录;P(empty1);将记录存入缓冲区1；V(full1);copy()while(1)P(full1);从缓冲区1中取出一条记录;V(empty1);P(empty2);将取出的记录存入缓冲区2；V(full2);put()while(1)P(full2

24、);从缓冲区2中取出一条记录;V(empty2);将取出的记录打印出来；Main()parbegin(get,copy,put);例例一台计算机有10台磁带机被n个进程竞争，每个进程最多需要3台磁带机，那么n最多为_时，系统没有死锁的危险？解：n最大为4。例例在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：ProcessMax AllocationAvailableP00 0 4 40 0 3 21 6 2 2P12 7 5 01 0 0 0P23 6 10 101 3 5 4P30 9 8 40 3 3 2P40 6 6 100 0 1 4试问：1）该状态是否安全？2）若进程P2提出请求Reque

25、st（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？3）如果系统立即满足P2的上述请求，系统是否立即进入死锁状态？解：1）利用安全性算法对上面的状态进行分析（如下表所示），找到了一个安全序列P0，P3，P4，P1，P2或P0，P3，P1，P4，P2，故系统是安全的。资资源情况源情况进进程程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishA B C DA B C DA B C D A B C DP01 6 2 20 0 1 20 0 3 2 1 6 5 4TrueP31 6 5 40 6 5 20 3 3 2 1 9 8 6TrueP41 9 8 60 6 5 60

26、0 1 4 1 9 9 10TrueP11 9 9 101 7 5 01 0 0 02 9 9 10TrueP22 9 9 102 3 5 61 3 5 4 3 12 14 14True2)P22)P2发出请求向量发出请求向量RequestRequest（1 1，2 2，2 2，2 2）后，系统按照银行家）后，系统按照银行家算法进行检查：算法进行检查：Request2Request2（1 1，2 2，2 2，2 2）Need2Need2（2 2，3 3，5 5，6 6）；）；Request2Request2（1 1，2 2，2 2，2 2）AvailableAvailable（1 1，6 6，

27、2 2，2 2）；）；系统先假定可为系统先假定可为P2P2分配资源，并修改分配资源，并修改AvailableAvailable，Allocation2Allocation2和和Need2Need2向量：向量：AvailabeAvailabe=（0 0，4 4，0 0，0 0）Allocation2=Allocation2=（2 2，5 5，7 7，6 6）Need2=(1,1,3,4)Need2=(1,1,3,4)进行安全性检查：此时对所有进程，条件进行安全性检查：此时对所有进程，条件NeediNeedi Available Available（0 0，4 4，0 0，0 0）都不成立，即）都

28、不成立，即AvailableAvailable不能满足任何进程的请不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态。因此，当进程求，故系统进入不安全状态。因此，当进程P2P2提出请求提出请求RequestRequest（1 1，2 2，2 2，2 2）后，系统不能将资源分配给它。）后，系统不能将资源分配给它。3）系统立即满足进程系统立即满足进程P2P2的请求（的请求（1 1，2 2，2 2，2 2）后，并没有马上）后，并没有马上进入死锁状态。因为，此时上述进程并没有申请新的资源，进入死锁状态。因为，此时上述进程并没有申请新的资源，并未因得不到资源而进入阻塞状态。只有当上述进程提出新并未因得不到资源

29、而进入阻塞状态。只有当上述进程提出新的请求，并导致所有没执行完的多个进程因得不到资源而阻的请求，并导致所有没执行完的多个进程因得不到资源而阻塞时，系统才进入死锁状态。塞时，系统才进入死锁状态。例例2 2：已知某分页系统，主存容量为：已知某分页系统，主存容量为64K64K，页面大，页面大小为小为1K1K，对一个，对一个4 4页大的作业，其页大的作业，其0 0、1 1、2 2、3 3页页分别被分配到主存的分别被分配到主存的2 2、4 4、6 6、7 7块中。块中。（1 1）将十进制的逻辑地址）将十进制的逻辑地址10231023、25002500、35003500、45004500转换成物理地址？转

30、换成物理地址？（2 2）以十进制的逻辑地址）以十进制的逻辑地址10231023为例画出为例画出地址变地址变换过程图换过程图？答答：逻辑地址逻辑地址10231023：1023/1K1023/1K，得页号为，得页号为0 0，页内地址为，页内地址为10231023，查页表找到对应的物理块号为，查页表找到对应的物理块号为2 2，故物理地址，故物理地址为为2 21K+1023=30711K+1023=3071 逻辑地址逻辑地址25002500：2500/1K2500/1K，得页号为，得页号为2 2，页内地址为，页内地址为452452，查页表找到对应的物理块号为，查页表找到对应的物理块号为6 6，故物理地

31、址为，故物理地址为6 61K+452=65961K+452=6596 逻辑地址逻辑地址35003500：3500/1K3500/1K，得页号为，得页号为3 3，页内地址为，页内地址为428428，查页表找到对应的物理块号为，查页表找到对应的物理块号为7 7，故物理地址为，故物理地址为7 71K+428=75961K+428=7596 逻辑地址逻辑地址45004500：4500/1K4500/1K，得页号为，得页号为4 4，页内地址为，页内地址为404404，因页号不小于页表长度，故产生，因页号不小于页表长度，故产生越界中断越界中断。（2）地址变换过程图地址变换过程图例题例题对访问串1，2，3，

32、4，1，2，5，1，2，3，4，5，指出在驻留集大小分别为3、4时，使用FIFO替换算法的缺页次数和缺页率。结果说明了什么？先进先出（先进先出（FIFOFIFO）页面置换算法（续）页面置换算法（续）Reference string:1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,53 frames(3 pages can be in memory at a time per process)4 framesFIFO Replacement Beladys Anomalymore frames less page faults1231234125349 page faults10 page faul

33、ts12312351245443例一台计算机有四个页框，装入时间、上次引用时间、它们的R（读）与M（修改）位如下表所示（时间单位：嘀嗒），请问NRU、FIFO、LRU算法将替换哪一页？页装入时间 上次引用时间RM012627900123026010212027211316028011小小结结 方法方法功能功能单单一一连续连续区区分区式分区式页页式式段式段式段段页页式式固定固定可可变变静静态态动态动态适用适用环环境境单单道道多道多道多道多道多道多道多道多道虚虚拟拟空空间间一一维维一一维维一一维维二二维维二二维维重定位重定位方式方式静静态态静静态态 动态动态动态动态动态动态动态动态分配方分配方式式

34、静静态连续态连续区区静静态态 动态连续动态连续区区静静态态或或动态页动态页为单为单位非位非连续连续动态动态段段为单为单位位非非连续连续动态动态分配分配页为页为单单位非位非连续连续释释放放执执行完后行完后全部全部释释放放执执行完后全行完后全部部释释放放分区分区释释放放执执行行完后完后释释放放淘汰与淘汰与执执行完后行完后释释放放淘汰与淘汰与执执行完行完后后释释放放淘汰与淘汰与执执行行完后完后释释放放保保护护越界保越界保护护越界保越界保护护与保与保护键护键越界保越界保护护与控与控制制权权保保护护越界保越界保护护与控与控制制权权保保护护越界保越界保护护与与控制控制权权保保护护内存内存扩扩充充覆盖与交覆

35、盖与交换换覆盖与交覆盖与交换换覆盖覆盖交交换换虚虚拟拟存存储储虚虚拟拟存存储储虚虚拟拟存存储储共享共享不能不能不能不能较难较难方便方便方便方便硬件支硬件支持持保保护护用寄用寄存器存器保保护护用寄存器，重用寄存器，重定位机构定位机构地址地址变换变换机构，机构，中断机构，保中断机构，保护护机构机构段式地址段式地址变换变换机构，机构，保保护护与中断机构，与中断机构，动态连动态连接机构接机构段式地址段式地址变换变换机机构，保构，保护护与中断与中断机构，机构，动态连动态连接接机构机构一一个个磁磁盘盘系系统统，平平均均寻寻道道时时间间为为12ms，转转速速为为10000转转/分分，每每个个磁磁道道有有18

36、个个扇扇区区，每每个个扇扇区区512个个字字节节。请问要读取一个扇区所花的时间是多少？请问要读取一个扇区所花的时间是多少？解：解：TS=12msTR=1/2r=60100000.5=3ms TA=b/rN=(51260)(1851210000)=0.33ms TT=TS+TR+TA=12+3+0.33=15.33ms答：读取一个扇区所花的时间是答：读取一个扇区所花的时间是15.33ms。例例5.6.2 5.6.2 磁盘调度磁盘调度 目标：减少寻道时间目标：减少寻道时间1 1、FCFSFCFS（FisrtFisrt Come First Served Come First Served）先来先服

37、务）先来先服务特点：公平、简单，寻道时间长，相当于随机特点：公平、简单，寻道时间长，相当于随机访问模式。访问模式。仅适用于请求磁盘仅适用于请求磁盘I/OI/O的进程数目较少的场合。的进程数目较少的场合。2 2、SSTFSSTF（最短寻道优先）最短寻道时间优先（最短寻道优先）最短寻道时间优先SSTFSSTF比比FCFSFCFS有更好的寻道性能有更好的寻道性能贪心的算法贪心的算法饥饿现象饥饿现象不能保证平均寻道时间最短不能保证平均寻道时间最短？图 5-25 FCFS调度算法图 5-26 SSTF调度算法 3 3、SCAN SCAN 扫描算法（也称为电梯算法）。扫描算法（也称为电梯算法）。进程进程“

38、饥饿现象饥饿现象”SSTFSSTF存在。存在。SCANSCAN算法：算法：在移动方向固定的情况下采用了在移动方向固定的情况下采用了SSTFSSTF，以避免饥饿，以避免饥饿现象现象 存在请求进程等待延迟现象存在请求进程等待延迟现象4 4、循环扫描、循环扫描CSCANCSCAN磁头单向移动磁头单向移动一个方向读完，不是象一个方向读完，不是象SCANSCAN那样回头，而是循环扫描。那样回头，而是循环扫描。请求延迟时间：请求延迟时间：2T2TT+SmaxT+Smax图图 5-27 SCAN调度算法示例调度算法示例 图图 5-28 CSCAN调度算法示例调度算法示例例例假定盘块的大小为1KB,硬盘的大小

39、为500MB,采用显示链接分配方式时,其FAT需占用多少存储空间（FAT表项占2.5个字节）?如果文件A占用硬盘的11,12,16,14四个盘块,试画出文件A中各盘块在FAT表中的链接情况.解：解：此时硬盘共有500M/1K=500K个盘块，FAT表项共有500K*2.5B=1250KBFATFCB图 混合索引方式 例例存放在某个磁盘上的文件系统，对于采用混合索引分配方存放在某个磁盘上的文件系统，对于采用混合索引分配方式，其式，其FCBFCB中共有中共有1313项地址项，第项地址项，第0 09 9个地址项为直接地个地址项为直接地址，第址，第1010个地址项为一次间接地址，第个地址项为一次间接地

40、址，第1111个地址项为二次个地址项为二次间接地址，第间接地址，第1212个地址项为三次间接地址。如果每个盘块个地址项为三次间接地址。如果每个盘块的大小为的大小为512512字节，若盘块号需要字节，若盘块号需要3 3个字节来描述，而每个个字节来描述，而每个盘块最多存放盘块最多存放170170个盘块地址：个盘块地址：(1)(1)该文件系统允许的最大长度是多少？该文件系统允许的最大长度是多少？(2)(2)将文件的字节偏移量将文件的字节偏移量50005000、1500015000、150000150000转换为物理转换为物理块号和块内偏移量。块号和块内偏移量。(3)(3)假设某文件的索引结点已在内存

41、中，但其他信息均在外假设某文件的索引结点已在内存中，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个位置的内容，最多需要几次访存，为了访问该文件中某个位置的内容，最多需要几次访问磁盘？问磁盘？(1)(1)文件的最大长度为：文件的最大长度为：10+170+17010+170+1702 2+170+1703 3=4942080=4942080块块=2471040KB=2471040KB(2)(2)5000/512 5000/512得商得商9 9，余数为，余数为392392。即逻辑块号为。即逻辑块号为9 9，块内偏移，块内偏移为为392392。故可直接从该文件的。故可直接从该文件的FCBFCB的第的第9 9

42、个地址处得到物理盘块个地址处得到物理盘块号，块内偏移为号，块内偏移为392392。15000/51215000/512得商为得商为2929，余数为，余数为152152。即逻辑块号为。即逻辑块号为2929，块，块内偏移为内偏移为152152。由于。由于102910+170,102910+170,而而29-10-1929-10-19，故可从，故可从FCBFCB的第的第1010个地址项，即一次间址项中得到一次间址块；并从一个地址项，即一次间址项中得到一次间址块；并从一次间址块的次间址块的1919项中获得对应的物理盘块号，块内偏移为项中获得对应的物理盘块号，块内偏移为152152。(3)(3)由于文件

43、的索引结点已在内存，为了访问文件中的某个由于文件的索引结点已在内存，为了访问文件中的某个位置的内容，最少需要位置的内容，最少需要1 1次访问磁盘（即通过直接地址直接读次访问磁盘（即通过直接地址直接读文件盘块），最多需要文件盘块），最多需要4 4次访问磁盘（第一次是读三次间址块，次访问磁盘（第一次是读三次间址块，第二次读二次间址块，第三次读一次间址块，第四次是读文第二次读二次间址块，第三次读一次间址块，第四次是读文件盘块）件盘块）例例有一个计算机系统利用下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为1KB。（1）现要从文件分配两盘块，试具体说明

44、分配过程。（2）若要释放磁盘的第300块，应如何处理？解（1）分配过程线形检索得：i1=2，j1=2；i2=3，j2=6。计算空闲盘块号：b1=i116+j1+1=216+2+1=35 b2=i216+j2+1=316+6+1=55修改位示图：令map2，2=map3，6=1，并将对应块35，55分配出去。解（2）释放过程计算出第300块所对应的二进制行号i和ji=（300-1）/16=18j=（300-1）%16=11修改位示图：令map18，11=0。例用户与OS之间的接口有哪些方式？它们在什么情况下使用的？解答：用户与操作系统之间的接口有以下方式：命令接口、程序接口、图形用户接口。命令接口是用户在终端输入命令与系统交互或者是用户通过提交作业控制说明书来控制系统运行。这种方式要求用户记忆所以的命令，有较强的英语应用能力。程序接口是通过系统调用来实现的，这种接口主要提供给程序员使用，在OS的外层软件或用户程序中，凡是与资源有关的操作都必须通过该接口向操作系统提出服务请求，并由OS代为完成。图形化用户接口直观、方便、易学，更适合于普通用户使用。