計算機

• 操作系統(tǒng)

• 管理系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)資源

• 控制程序運行

• 人機之間的接口

• 應用軟件與硬件之間的接口

• 進程管理

• 【進程的狀態(tài) 前趨圖 PV操作 死鎖問題】

• 存儲管理

• 【段頁式存儲 頁面置換算法】

• 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)】

進程管理-進程的狀態(tài)

進程的狀態(tài)

進程的狀態(tài)

進程運行

進程管理-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

進程管理-進程的同步與互斥

互斥：如千軍萬馬過獨木橋

互斥：如千軍萬馬過獨木橋

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

進程管理-進程的同步與互斥

生產(chǎn)者消費者問題

生產(chǎn)者消費者問題

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

進程管理-PV操作

臨界資源：諸進程間需要互斥方式對其進行共享的資源，如打印機、磁帶機等

臨界區(qū)：每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)

信號量：是一種特殊的變量

PV操作

單緩沖區(qū)生產(chǎn)者、消費者問題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）

進程管理-PV操作

• PV操作

前一個進程需解鎖后一個進程才可以進行

例題

• 1：C

• 2：A

• 3：A

進程管理-死鎖問題

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

例：系統(tǒng)有3 個進程：A、B、C。這3個進程都需要5個系統(tǒng)資源。如果系統(tǒng)至少有多少個資源，則不可能發(fā)生死鎖。

死鎖的預防與死鎖的避免

• 死鎖的預防與死鎖的避免

死鎖的預防與死鎖的避免

進程管理-銀行家算法

• 銀行家算法:分配資源的原則

當一個進程對資源的最大需求量不超過系統(tǒng)中的資源數(shù)時可以接納該進程進程可以分期請求資源，但請求的總數(shù)不能超過最大需求量

當系統(tǒng)現(xiàn)有的資源不能滿足進程尚需資源數(shù)時，對進程的請求可以推遲分配，但總能使進程在有限的時間里得到資源

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

存儲管理-分區(qū)存儲組織

某計算機系統(tǒng)的內(nèi)存大小為128K，采用可變分區(qū)分配方式進行內(nèi)存分配，當前系統(tǒng)的內(nèi)存分塊情況如下圖所示，現(xiàn)有作業(yè)4申請內(nèi)存9k，幾種不同的存儲分配算法在分配中，會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果呢？

存儲管理-頁式存儲組織

• 頁式存儲組織

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

優(yōu)點：利用率高，碎片小，分配及管理簡單

缺點：增加了系統(tǒng)開銷；可能產(chǎn)生抖動現(xiàn)象

練習題

進程P有6個頁面，頁號分別為0~5,頁面大小為4K,頁面變換表如下所示。表中狀態(tài)位等于1和0分別表示頁面在內(nèi)存和不在內(nèi)存。假設(shè)系統(tǒng)給進程P分配了4個存儲塊，進程P要訪問的邏輯地址為十六進制5A29H，那么該地址經(jīng)過變換后，其物理地址應為十六進制_ (1)__;如果進程P要訪問的頁面4不在內(nèi)存，那么應該淘汰頁號為__ (2)_ 的頁面。

• 1：D

• 2：B

存儲管理-段式存儲組織

• 段式存儲組織

優(yōu)點：多道程序共享內(nèi)容，各段程序修改互不影響

缺點：內(nèi)存利用率低，內(nèi)存碎片浪費大

存儲管理-段頁式存儲組織

• 段頁式存儲組織

優(yōu)點:空間浪費小、存儲共享容易、存儲保護容易、能動態(tài)連接

缺點:由于管理軟件的增加，復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

存儲管理-塊表

快表是一塊小容量的相聯(lián)存儲器(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 當前訪問最頻繁的少數(shù)活動頁面的頁號。

存儲管理-頁面置換算法

• 最優(yōu)（Optimal，OPT)算法

• 隨機（RAND）算法

• 先進先出（FIFO）算法：可能產(chǎn)生“抖動”。例如，432143543215序列，用3個頁面，比4個缺頁要少

• 最近最少使用（LRU）算法：不會“抖動”

九次 先進先出

10次

例題

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

（1）使用先進先出的頁面淘汰算法

（2）使用最佳適應算法

（3）使用最近最少使用算法

練習題

• 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)動器號

• 路徑

• 主文件名

• 擴展名

絕對路徑：是從盤符開始的路徑

相對路徑：是從當前路徑開始的路徑

若當前目前為：D1，要求F2路徑，則：絕對路徑：/D1/W2/F2,相對路徑：W2/F2

文件管理-空閑存儲空間的管理

• 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

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共用一臺打印機x,要進行資料打印時，很容易出現(xiàn)“打印機正在使用！”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)