第四章计算机原理与操作系统
- 格式:ppt
- 大小:2.52 MB
- 文档页数:152


注意:1)“本章要点”部分,用红字标注的不是期末考试出题范围。
2)“习题部分”用蓝字标注的是重点习题,期末考试50%的题目是这些习题的原题。
红字标注的习题期末考试不考,仅供考研的同学参考。
3)大部分习题答案只给出要点,同学们可以自行适当补充,但一定要简明扼要。
4)如“本章要点”部分用红字标注的非考试内容,在“习题”部分有相关的重点习题,则对该部分内容只需做该习题即可。
------------------------------------------------------------第四章存储器管理要点4.1 存储器的层次结构理解P116图4-1的存储器层次结构,知道这种结构从经济上考虑,具有好的性能/价格比。
了解P117-118高速缓存CACHE和磁盘缓存,知道它们使用的淘汰算法与虚拟内存的页面置换算法是基本相同的。
4.2 程序的装入和链接这一小节的内容是一些重要的专业常识。
应了解本小节介绍的各种装入和链接方法,要求结合Windows操作系统及C 语言的实际去理解上述装入和链接方法(联系实际部分可上网查询)。
4.3 连续分配方式通用操作系统大都不用连续分配方式,有些嵌入式OS可能使用这种分配方式。
这一小节只需阅读P121-124即可。
4.4 基本分页存储管理方式这是本章最重要的一小节,要求全读。
重点理解页面、物理块、页表、页表的访存、物理地址、逻辑地址、快表(TLB)等概念及相互关系。
4.5 基本分段存储管理方式阅读4.5.1,知道为什么要分段。
阅读4.5.2 知道分段的原理。
考研的同学要知道段表、地址变换,知道分段和分页的主要区别。
阅读4.5.3 知道分段有利于信息共享,知道“纯代码”的概念。
阅读4.5.4 知道什么是段页式存储。
需要补充说明的是:教材说过,分段方便编程,主要是指方便汇编语言程序员,和设计高级语言编译器的程序员。
对使用高级语言进行应用编程的程序员来说,段是透明的,一般不能用高级语言代码去操作段。
第四章存储器管理第0节存储管理概述一、存储器的层次结构1、在现代计算机系统中,存储器是信息处理的来源与归宿,占据重要位置。
但是,在现有技术条件下,任何一种存储装置,都无法从速度、容量、是否需要电源维持等多方面,同时满足用户的需求。
实际上它们组成了一个速度由快到慢,容量由小到大的存储装置层次。
2、各种存储器•寄存器、高速缓存Cache:少量的、非常快速、昂贵、需要电源维持、CPU可直接访问;•内存RAM:若干(千)兆字节、中等速度、中等价格、需要电源维持、CPU可直接访问;•磁盘高速缓存:存在于主存中;•磁盘:数千兆或数万兆字节、低速、价廉、不需要电源维持、CPU 不可直接访问;由操作系统协调这些存储器的使用。
二、存储管理的目的1、尽可能地方便用户;提高主存储器的使用效率,使主存储器在成本、速度和规模之间获得较好的权衡。
(注意cpu和主存储器,这两类资源管理的区别)2、存储管理的主要功能:•地址重定位•主存空间的分配与回收•主存空间的保护和共享•主存空间的扩充三、逻辑地址与物理地址1、逻辑地址(相对地址,虚地址):用户源程序经过编译/汇编、链接后,程序内每条指令、每个数据等信息,都会生成自己的地址。
●一个用户程序的所有逻辑地址组成这个程序的逻辑地址空间(也称地址空间)。
这个空间是以0为基址、线性或多维编址的。
2、物理地址(绝对地址,实地址):是一个实际内存单元(字节)的地址。
●计算机内所有内存单元的物理地址组成系统的物理地址空间,它是从0开始的、是一维的;●将用户程序被装进内存,一个程序所占有的所有内存单元的物理地址组成该程序的物理地址空间(也称存储空间)。
四、地址映射(变换、重定位)当程序被装进内存时,通常每个信息的逻辑地址和它的物理地址是不一致的,需要把逻辑地址转换为对应的物理地址----地址映射;地址映射分静态和动态两种方式。
1、静态地址重定位是程序装入时集中一次进行的地址变换计算。
物理地址= 重定位的首地址+ 逻辑地址•优点:简单,不需要硬件支持;•缺点:一个作业必须占据连续的存储空间;装入内存的作业一般不再移动;不能实现虚拟存储。
P、V操作,mutex的初值设为1,当有k(k>1)各进程在mutex的等待队列中时,信号量的值为-k#参考解析:临界资源有K个在等待进入临界区,说明当前临界区正在运行1个进程,此时mutex定为1,每次进需要直接记忆单选不能用P、V操作来实现的是:进程共享P、V操作对共享资源进行保护读写的代码段称为(临界区)同步机制应该遵循的准则有如下4条:空闲则入、忙则等待、有限等待和让权等待。
禁选无限等待民航网络订票系统中,作为临界资源的对象是:飞机票某系统打印数据时,读数据进程、处理数据进程和打印结果进程之间通过缓存区关联已满的邮件槽:不能再申请互斥锁共享内存:最适合传送大量的消息不能对信号量进行操作的是:加减操作(#正确答案初始化信号量;P操作;V操作)信号量S在所有打印机都空闲时为4,在20个进程都对其进行申请时为4-20=-16,所以信号量S的数值范围是[4,-16]。
信号量机制中的“临界区”指:访问临界资源的代码生产者往缓冲区放产品前要先使用P操作确保缓冲区有空闲槽直接通信方式中:发送原语send(receiver,message) SRM接收原语Receive(Sender,message) RSM多选题测试与设置指令(Test&Set)测试W的值,若W=1,则返回重新测试测试W的值,若W=0,置位W=1,进入临界区退出临界区时,复位W=0信号量S的PV操作多选题需要直接记忆多选一般来说,具体看题目:empty信号量表明的是空闲资源数目,这里为N,所以其初始值为N;full信号量表明的是满的资源数目,这单为0,即其初始值为0:mutex信号量用于实现互斥访问,初始值为l。
P(full)和F(mutex)两条语句若颠倒顺序,可能导致死锁。
并发进程间存在着相互制约关系产生若干问题:同步问题、互斥问题、死锁问题、饥饿问题并发进程间感知问题:相互不感知;相互间接感知;相互直接感知实现进程互斥方法:Peterson算法Test-and-Set(TS)指令Swap或Exchange指令信号量禁选分派器(Dispatcher)在间接通信的方式中,信箱作为的是一个实体:私用信箱公有信箱共享信箱信箱几种关系:一对一关系多对一关系一对多关系多对多关系共享存储器在共享存储器系统中,相互通信的进程共享某些数据结构或共享存储区,进程之间能够通过这些空间进行通信管道通信管道是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现他们之间通信的一个共享文件。
计算机操作系统课后答案计算机操作系统课后答案第一章:操作系统概述1.1 操作系统的定义与作用操作系统是计算机系统中的核心软件,负责管理和控制计算机硬件资源,为用户和应用程序提供统一的接口和服务。
1.2 操作系统的发展历程操作系统的发展经历了批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等阶段,逐步提高了计算机的效率和可靠性。
1.3 操作系统的功能和特点操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等。
其特点包括并发性、共享性、虚拟性和异步性等。
第二章:进程管理2.1 进程的概念和属性进程是程序在执行过程中的一个实例,具有独立的地址空间和执行状态。
2.2 进程的调度算法常见的进程调度算法有先来先服务调度、短作业优先调度、高响应比优先调度和时间片轮转调度等。
2.3 进程同步与通信进程同步是指协调多个进程之间的执行顺序,进程通信是指进程之间的数据交换和共享。
第三章:内存管理3.1 内存管理的基本概念内存管理包括内存的分配和回收,以及地址转换和内存保护等操作。
3.2 内存分配的算法常见的内存分配算法有首次适应、最佳适应和最坏适应等。
3.3 虚拟内存的实现原理虚拟内存通过将主存和辅存进行映射,将不常用的数据和程序置换到辅存中,以提高内存利用率。
第四章:文件管理4.1 文件的概念和组织方式文件是存储在存储介质上的数据集合,文件组织方式包括顺序文件、索引文件和哈希文件等。
4.2 文件共享与保护文件共享是指多个进程可以同时访问同一个文件,文件保护是指对文件进行权限和访问控制。
4.3 文件系统的实现原理文件系统通过文件目录和文件控制块来管理文件和目录的存储和访问。
第五章:设备管理5.1 设备管理的基本概念设备管理包括设备的分配和回收,以及设备的驱动程序和设备控制器等。
5.2 设备独立性和设备分配算法设备独立性是指操作系统对设备的不同类型进行统一管理,设备分配算法有等待队列调度和优先级调度等。
5.3 设备中断和错误处理设备中断是指设备发出的中断信号,操作系统需要及时响应并处理中断。