《汤子瀛_计算机操作系统第三版期末总复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汤子瀛_计算机操作系统第三版期末总复习课件（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,操作 系统,基本概念,处理机管理,设备管理,作业管理 用户接口,存储管理,文件管理,操作系统定义 OS的作用 OS特征 OS的主要功能 OS目标 OS分类,多道程序设计 进程基本概念 进程同步互斥 进程间通信 进程调度 死锁,I/O系统 I/O控制方式 缓冲技术 I/O软件组成 设备独立性 设备分配 驱动程序 虚设备技术 通道技术 磁盘调度,文件基本概念 文件的逻辑结构 文件的物理结构 文件目录 外存空间管理 文件共享与保护 数据一致性,用户接口 作业基本概念 批处理系统作业管理 分时系统作业管理,程序的装入与链接 存储管理任务 动态分区分配 交换技术 页式存储管理 段式存储管理 段页式 虚
2、拟存储技术,批处理操作系统 分时系统 实时操作系统 个人计算机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统,操作系统定义,OS功能,OS特征,OS分类,硬件运行环境,操作系统设计,并发 共享 虚拟 异步,有效管理 合理调度 使用方便,吞吐量 时间片 虚机器,操作系统设计目标 操作系统结构设计,CPU状态 系统堆栈 中断技术 时钟 通道 地址映射 存储保护,处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 用户接口,操作系统基本概念,进程 进程状态及转换 进程控制块 系统并发度 进程控制 进程特性 可重入程序,共享内存 消息缓冲 Send/Receive原语 管道通信 信箱,调度算法选择原则 算法： 先进先出
3、 时间片轮转 基于优先数 高相应比优先 抢占式 实时调度技术,进程同步 进程互斥 临界区 进程同步机制 信号量 P、V操作 生产者与消费者问题 读者写者问题 哲学家进餐问题,死锁的有关结论 产生死锁的必要条件 死锁预防 死锁避免 死锁检测解除 资源分配图,多道程序设计,进程基本概念,进程同步互斥,进程间通信,进程调度,死锁,顺序环境 并发环境 与时间有关的错误 不可在现性,进程 管理,一、生产者消费者问题,同步关系： PC 互斥关系：互斥访问BUF 设：生产进程资源私用量e：BUF中空的buf数 消费进程资源私用量f：BUF中产品数目 pc公用信号量m： 互斥访问BUF 设：指针i指向首空bu
4、f j指针指向首产品 初值 en f0 m1 ij0 ij BUF空 （i+1）mod nj BUF满,0,1,2,3,n-1,e +f=n,i,j,p进程,产品buf（i） i（i+1）mod n,V（f）,生产一件产品,P（e）,P（m）,v（m）,c进程,V（m）,消费产品,P（f）,P（m）,从buf（j）中取出产品 j（j+1）mod n,v（e）,下述两段执行序列是否正确？请分析可能出现的问题，并说明理由。 wait (mutex)； “临界段代码”； wait (mutex)； “临界段代码”；（没有对信号量的访问）,解答： 错误（1） 分析: 将signal (mutex)误写
5、成wait (mutex). （2） 后果: 进程使用临界资源完毕后将无法释放资源, 若该资源紧张则可能导致死锁, 违背了空闲让进的原则. （2） 错误（1） 分析: wait操作和signal操作缺失. （2） 后果: 进程将自由进入临界区使用临界资源，将导致资源被破坏的严重后果（2）,1.假定系统中有五个进程P0,P1,P2,P3,P4和三类资源 A,B,C，各种资源的数量分别为10，5，7，在T0时刻 的资源分配情况：,7 4 3 2 2 0 0 0 1 1 4 3 1,2.P1请求资源Request1（1，0，2），系统按银行家算法进行检查： Request1（1，0，2）=Need1
6、(1,2,2)Request1（1，0，2）= Available 1(3,3,2),7 4 3 0 2 0 0 0 0 1 1 4 3 1,存在安全序列P1,P3,P4,P2,P0,因此，系统是安全的，可用立即将P1所申请的资源分配给他。,（3）P4请求资源，Request4（3，3，0），系统按银行家算法进行检查： Request4（3，3，0）= Available 4(2,3,0),让P4等待。,（4）P0请求资源，Request0（0，2，0），系统按银行家算法进行检查： Request0（0，2，0）=Need0(7,4,3) Request0（0，2，0）= Available
7、0(2,3,0) 系统暂时先假定可为P0分配资源，并修改数据。,7 2 3 0 2 0 0 0 0 1 1 4 3 1,2.某系统中四个进程的到达时间和要求服务时间如下表，请采用SPF（不抢占）调度算法进行分析，求进程执行序列和平均周转时间。要求有分析过程。,3.考虑一个有150个存储器单元的系统，如下分配给三个进程： 进程 最大需求已分配 1 7045 2 6040 3 6015 使用银行家算法，以确定下面的任何一个请求是否安全： a第4个进程到达，最多需要60个存储单元，最初需要25个单元； b第4个进程到达，最多需要60个存储单元，最初需要35个单元； 如果安全给出安全序列；若不安全给出
8、结果分配简表。,第四章 存储管理,段式存储管理 页式存储管理 段页式存储管理,虚拟存储器 虚拟存储技术 程序局部性原理 虚拟页式管理 虚拟段式管理 页面淘汰算法,用户程序划分 逻辑地址 内存空间划分 内存分配 管理考虑 硬件支持 地址映射过程,装入与链接 对换技术,高速缓存 内存 磁盘 系统区 用户区,内存管理分配回收 存储共享 存储保护 内存扩充 地址映射,存储体系,存储管理任务,存储管理方案,虚拟存储管理,其他,存储 管理,1、在一个请求分页系统中，假如系统分配给一个作业的物理块数为 4，且此作业的页面走向为：2，3，2，1，5，2，4，5，3，2，5，2。试用FIFO（先进先出）和OPT
9、（最佳）两种算法分别计算出程序访问过程中所发生的缺页次数（假设开始执行时主存中没有页面，凡第一次用到的页面都产生一次缺页中断。要求列表计算）。,LRU?,3 ?,页面置换次数,例2：已知某分页系统，主存容量为64K，页面大小为1K，对一个4页大的作业，其0、1、2、3页分别被分配到主存的2、4、6、7块中。 （1）将十进制的逻辑地址1023、2500、3500、4500转换成物理地址？ （2）以十进制的逻辑地址1023为例画出地址变换过程图？,答： 逻辑地址1023：1023/1K，得页号为0，页内地址为1023，查页表找到对应的物理块号为2，故物理地址为21K+1023=3071 逻辑地址2
10、500：2500/1K，得页号为2，页内地址为452，查页表找到对应的物理块号为6，故物理地址为61K+452=6596 逻辑地址3500：3500/1K，得页号为3，页内地址为428，查页表找到对应的物理块号为7，故物理地址为71K+428=7596 逻辑地址4500：4500/1K，得页号为4，页内地址为404，因页号不小于页表长度，故产生越界中断。,（2）地址变换过程图,小结,设备管理重要性 设备独立性 设备分类 设备管理任务 I/O通道 DMA控制方式,用户进程 与设备无关软件 设备驱动程序 中断处理程序,SPOOLing技术 共享打印机,设备管理 设备分配回收 独占设备分配 共享设备
11、分配,基本概念,I/O软件组成,缓冲技术,设备处理,虚设备技术,设备驱动程序,设备 管理,磁盘访问时间 磁盘调度 先来先服务 最短寻道时间优先 扫描（电梯算法） CSCAN,磁盘存储管理,第五章设备管理的重点、难点,设备管理的主要任务 什么叫通道技术 如何解决因通道不足而产生的瓶颈问题 I/O 控制方式：四种I/O 方式的基本原理；I/O 方式由低到高效的演变的推动因素是什么？ 缓冲的概念，为什么引入缓冲 中断处理程序的处理过程 设备分配方式,第五章设备管理的重点、难点,虚拟设备和SPOOLing 技术 什么是虚拟设备 什么是SPOOLing技术，SPOOLing系统的组成 如何利用SPOOL
12、ing技术实现共享打印机 磁盘调度 磁盘调度的目标 磁盘访问时间的计算 FCFS、SSTF、SCAN、CSCAN 等算法的应用及这些调度算法的演变过程，分别解决了哪些问题；各算法的性能比较,一个磁盘系统，平均寻道时间为12ms，转速为10000转/分，每个磁道有18个扇区，每个扇区512个字节。请问要读取一个扇区所花的时间是多少？ 解： TS = 12ms TR = 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
13、的时间是15.33ms。,例,磁盘调度,目标：减少寻道时间 1、FCFS（Fisrt Come First Served）先来先服务 特点：公平、简单，寻道时间长，相当于随机访问模式。 仅适用于请求磁盘I/O的进程数目较少的场合。 2、SSTF（最短寻道优先）最短寻道时间优先 SSTF比FCFS有更好的寻道性能 贪心的算法 饥饿现象 不能保证平均寻道时间最短 ？,3、SCAN 扫描算法（也称为电梯算法）。 进程“饥饿现象” SSTF存在。 SCAN算法： 在移动方向固定的情况下采用了SSTF，以避免饥饿现象 4、循环扫描CSCAN 磁头单向移动 一个方向读完，不是象SCAN那样回头，而是循环扫
14、描。,例,假设一个活动头磁盘有200道, 编号从0-199. 当前磁头正在143道上服务, 并且刚刚完成了125道的请求。现有如下访盘请求序列(磁道号): 86, 147, 91, 177, 94, 150, 102, 175, 130 试给出采用下列算法后磁头移动的顺序和移动总量(总磁道数). (1) 先来先服务(FCFS)磁盘调度算法. (2) 最短寻道时间优先(SSTF)磁盘调度算法. (3) 扫描法(SCAN)磁盘调度算法.(假设沿磁头移动方向不再有访问请求时, 磁头沿相反方向移动),答、 （1）磁道访问顺序为：86，147，91，177，94，150，102，175，130 磁头移动
15、的总磁道数 = 57+61+56+86+83+56+48+73+45 = 565（3分） （2）当前磁头在143道上： 磁道访问顺序为：147，150，130，102，94，91，86，175，177 磁头移动的总磁道数 = 4+3+20+28+8+3+5+89+2 = 162（3分） （3）当前磁头在143道上，并且刚刚完成125道的请求 磁道访问顺序为：147，150，175，177，130，102，94，91，86 磁头移动的总磁道数 = 4+3+25+2+47+28+8+3+5 = 125（4分）,例,若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为20，44，40，4，80，12，76，假设每
16、移动一个磁道需要3毫秒时间，移动臂当前位于40号柱面，请按下列算法分别写出访问序列并计算为完成上述各次访问总共花费的寻道时间。 （1）先来先服务算法；（2）最短寻道时间优先算法。 （3）扫描算法（当前磁头移动的方向为磁道递增）,解：（1）磁道访问顺序为：20，44，40，4，80，12，76 寻道时间 =（20+24+4+36+76+68+64）*3=292*3=876（3分） （2）磁道访问顺序为：40，44，20，12，4，76，80 寻道时间 =（0+4+24+8+8+72+4）*3=120*3=360（3分） （3）磁道访问顺序为：40，44，76，80，20，12，4 寻道时间 =（0+4+32+4+60+8+8）*3=116*3=348（4分）,磁盘访问时间由哪几部分组成？每部分时间应如何
