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计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章讲述

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U035计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第3章

U035计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第3章


3.1.2 进程的定义 进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系 统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。从那以来，人 们对进程下过许多各式各样的定义。 (1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick， J.T.Donovan）； (2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen， D.Jofferson）； (3) 进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要 分配和释放各种资源（P.Denning）； (4) 行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活 动称为进程（E.W.Dijkstra）；
W(Si)={b1 b2 … bn}，bj(j=1，…，n) 是语句Si在执行期间必须对其进行修改、访问的变量； 如果对于语句S1和S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}， ② W(S1)∩ R(S2)={∮}， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立，则语句S1和S2是 可以并发执行的。
(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。程序是 指令的有序集合，没有任何执行的含义。而进程则强调执 行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。 (2) 进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进 程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也就是 说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的， 执行速度是异步的。显然，由于程序不反映执行过程，所 以不具有并行特征。 (3) 进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受 到系统自己的制约。这里，制约就是对进程独立性和异步 性的限制。 (4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据 集不同。
第3章 进程管理
3.1 进程的概念 3.2 进程的描述 3.3 进程状态及其转换 3.4 进程控制 3.5 进程互斥 3.6 进程同步 3.7 进程通信 3.8 死锁问题 3.9 线程 本章小结 习题
计算机操作系统第四版ppt课件

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7
8
● Linux
Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统 内核。它是一个用C语言和汇编语言写成 的类Unix操作系统。Linux最早是由芬兰黑 客托瓦兹为尝试在英特尔x86架构上提供自 由免费的类Unix操作系统而开发的。
主 流 的 Linux 发 行 版 本 包 括 ： Ubuntu 、 Fedora、Red Hat、红旗等。
11
Symbian（塞班）
Symbian 系 统 是 塞 班 公 司 为 手 机 而 设 计 的操作系统。2008年12月2日，塞班公司被 诺基亚收购。2011年12月21日，诺基亚官方 宣布放弃塞班（Symbian）系统品牌，下一 版本操作系统将更名为诺基亚Belle。
12
❖ 截止至2011年11月，塞班系统的中国市场占有率降至23% ，被安卓超过。截止至2012年2月，塞班系统的全球市场 占有量仅为3%。2012年5月27日，诺基亚彻底放弃开发塞 班系统，但是服务将一直持续到2016年。2013年1月24日 晚间，诺基亚宣布，今后将不再发布塞班系统的手机，意 味着塞班这个智能手机操作系统，在长达14年的历史之后 ，终于迎来了谢幕。2014年1月1日，诺基亚正式停止了 Nokia Store应用商店内对塞班应用的更新，也禁止开发 人员发布新应用。
35
操作系统在程序执行时做什么？
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[ ]) {
puts("hello world"); return 0; }
36
➢ 用户告诉操作系统执行hello程序 ➢ 操作系统找到该程序，检查其类型 ➢检查程序首部，找出正文和数据的地址 ➢文件系统找到第一个磁盘块 ➢父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 ➢操作系统需要将执行文件映射到进程结构 ➢操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 ➢程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 ➢操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行更多的缺页中断，读入更多 的页面
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计算机操作系统第 四版ppt课件
目录
• 引言 • 进程管理 • 内存管理 • 文件管理 • 设备管理 • 并行与分布式处理系统
01
CATALOGUE
引言
计算机操作系统概述
01
02
03
定义
计算机操作系统是一种系 统软件，它是计算机上的 一个关键组成部分。
作用
操作系统管理和控制计算 机的硬件和软件资源，为 用户提供方便、高效的使 用环境。
04
共享性
操作系统中的资源可以被多个程序共 同使用。
06
异步性
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行， 但由于资源有限，进程的执行顺序和执行时间 都是不确定的。
02
CATALOGUE
进程管理
进程的概念和特征
进程是程序的一次执 行过程，是系统进行 资源分配和调度的基 本单位。
进程由程序、数据和 进程控制块（PCB） 三部分组成。
通道控制方式
通道独立控制I/O操作，实现了 CPU、通道、I/O设备的并行工
作。
设备分配策略及实现方法
设备分配中的数据结构
设备控制表、设备队列、系统设备表等。
设备分配策略
先进先出、优先级高者先等分配策略。
设备分配算法
基于设备请求队列的分配算法、基于设备优先级的分配算法等。
设备分配的安全性
死锁的预防、避免和检测与恢复。
实现多道程序的并发执行，提高内存 利用率和系统吞吐量。
分区存储管理方案
固定分区
将内存划分为若干个固定大小的区域，每个 区域只能装入一个作业。
分区分配算法
首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适 应算法等。
可变分区
根据作业大小动态划分内存区域，提高内存 利用率。
U034计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第4章

U034计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第4章


(1) 作业调度：又称宏观调度，或高级调度。其主要 任务是按一定的原则对外存输入井上的大量后备作 业进行选择，给选出的作业分配内存、输入输出设 备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业 的进程获得竞争处理机的权利。另外，当该作业执 行完毕时，还负责回收系统资源。 (2) 交换调度：又称中级调度。其主要任务是按照给 定的原则和策略，将处于外存交换区中的就绪状态 或就绪等待状态的进程调入内存，或把处于内存就 绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。 交换调度主要涉及到内存管理与扩充。 (3) 进程调度：又称微观调度或低级调度。其主要任 务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的 进程占用处理机。在确定了占用处理机的进程后，
4.3.1 进程调度的功能 进程调度的具体功能可总结如下： (1) 记录系统中所有进程的执行情况 作为进程调度的准备，进程管理模块必须将系统中 各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB 表中。并且，进程管理模式根据各进程的状态特征 和资源需求，将各进程的PCB表排成相应的队列并 进行动态队列转接。进程调度模块通过PCB变化来 掌握系统中所有进程的执行情况和状态特征，并在 适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理 机。
4.1.2 调度的层次 处理机调度问题实际上也是处理机的分配问题。显 然，只有那些参与竞争处理机所必需的资源都已得 到满足的进程才能享有竞争处理机的资格。这时， 它们处于内存就绪状态。这些必需的资源包括内存、 外设及有关数据结构等。从而，在进程有资格竞争 处理机之前，作业调度程序必须先调用存储管理、 外设管理程序，并按一定的选择顺序和策略从输入 井中选择出几个处于后备状态的作业，为它们分配 内存等资源和创建进程，使它们获得竞争处理机的 资格。
4.1.3 作业与进程的关系 作业可被看作是用户向计算机提交任务的任务实体， 例如一次计算、一个控制过程等。反过来，进程则 是计算机为了完成用户任务实体而设置的执行实体， 是系统分配资源的基本单位。显然，计算机要完成 一个任务实体，必须要有一个以上的执行实体。也 就是说，一个作业总是由一个以上的多个进程组成 的。那么，作业怎样分解为进程呢？首先，系统必 须为一个作业创建一个根进程。然后，在执行作业 控制语句时，根据任务要求，系统或根进程为其创 建相应的子进程，然后，为各子进程分配资源和调 度各子进程执行以完成作业要求的任务。
2024年度计算机操作系统第四版课件

2024年度计算机操作系统第四版课件

20
文件目录管理
文件目录的概念
文件目录是文件系统中用 于记录文件信息的数据结 构，它提供了对文件进行 组织和管理的手段。
2024/3/24
目录结构
目录结构是指文件系统中 目录的组织形式，包括单 级目录结构、二级目录结 构和多级目录结构等。
目录管理功能
目录管理的主要功能包括 目录的创建、删除、遍历 以及文件和目录的权限管 理等。
负责内存的分配、保护和扩充， 包括内存分配、内存保护、地址 映射和内存扩充等。
设备管理
管理和控制计算机系统中的所有 设备，包括设备驱动、设备无关 性、缓冲管理和虚拟设备等。
定义
操作系统是一组控制和管理计算 机软硬件资源、合理组织计算机 工作流程以及方便用户使用的程 序的集合。
2024/3/24
文件管理
2024/3/24
6
计算机硬件与软件的关系
硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。没有软件的计算机被称为“裸机”，裸机是无法工作的。硬件和 软件相互依存，缺一不可。
硬件和软件协同发展，共同推动计算机技术的进步。随着半导体技术、集成电路技术和微处理器技术的发展，计算机硬件的 性能不断提高，成本不断降低，使得计算机软件的开发和应用得以广泛普及。同时，软件技术的不断发展也促进了硬件技术 的不断进步，例如操作系统的发展推动了计算机体系结构的变革，数据库技术的发展促进了存储技术的进步等。
计算机操作系统第四 版课件
2024/3/24
1
contents
目录
2024/3/24
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 操作系统安全与保护
2
01
计算机操作系统概述
计算机操作系统课后习题答案解析张尧学

计算机操作系统课后习题答案解析张尧学

第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。

2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。

其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。

分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。

其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。

实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。

其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。

3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。

要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。

6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。

程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。

3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。

计算机操作系统第四版教案

计算机操作系统第四版教案

(1) 用户独占全机，即一台计算机的全部资源由上机用 户所独占。
(2) CPU等待人工操作。当用户进行装带(卡)、卸带(卡) 等人工操作时，CPU及内存等资源是空闲的。
整理课件 13
第一章 操作系统引论
2. 脱机输入/输出(Off-Line I/O)方式 为了解决人机矛盾及CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛 盾，20世纪50年代末出现了脱机I/O技术。该技术是事先将 装有用户程序和数据的纸带装入纸带输入机，在一台外围机 的控制下，把纸带(卡片)上的数据(程序)输入到磁带上。当 CPU需要这些程序和数据时，再从磁带上高速地调入内存。
整理课件 9
第一章 操作系统引论
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
整理课件 10
第一章 操作系统引论
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 2. 方便用户 3. 器件的不断更新换代 4. 计算机体系结构的不断发展 5. 不断提出新的应用需求
整理课件 11
整理课件
2
第一章 操作系统引论
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.2 操作系统的发展过程 1.3 操作系统的基本特性 1.4 操作系统的主要功能 1.5 OS结构设计 习题
整理课件 3
第一章 操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用
操作系统的目标与应用环境有关。例如在查询系统中所 用的OS，希望能提供良好的人—机交互性；对于应用于工 业控制、武器控制以及多媒体环境下的OS，要求其具有实 时性；而对于微机上配置的OS，则更看重的是其使用的方 便性。
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。
整理课件 26
第一Байду номын сангаас 操作系统引论
操作系统第5章(第四版)资料PPT课件

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第五章 虚拟存储器
5.1 虚拟存储器概述 5.2 请求分页存储管理方式 5.3 页面置换算法 5.4 请求分段存储管理方式
5.1 虚拟存储器概述
常规存储管理方式的共同点：
要求一个作业全部装入内存后方能运行。
问题：
(1) 有的作业很大,所需内存空间大于内存总容量,使作业无法 运行。 (2) 有大量作业要求运行，但内存容量不足以容纳下所有作业， 只能让一部分先运行，其它在外存等待。
将该页写回外存
OS命令CPU从外存读缺页
启动I/O硬件 将一页从外存换入内存
修改页表
软件
N
硬件
页号>＝页表长度？ Y 越界中断 N
CPU检索快表
页表项在快表中？ Y N
访问页表
页在内存？
Y
修改快表
修改访问位和修改位
形成物理地址
地址变换结束
地址变换例题
❖ 某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定 某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7， 试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。 解：虚拟地址为：页号（25=32）5位 页内位移（210=1024）10位
换出时需重写至外存。供置换页面时参考。
（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
一、请求分页中的硬件支持
2、缺页中断机构
在请求分页系统中，当访问的页不在内存， 便产生一缺页中断，请求OS将所缺页调入内存 空闲块，若无空闲块，则需置换某一页，同时修 改相应页表表目。
缺页中断与一般中断的区别：
（1）在指令执行期间产生和处理中断信 号。缺页中断要立即处理。
指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅限
计算机操作系统完整(第四版)第四五章ppt课件

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一起，形成装入模块。子2
子2
装入：子装2 入程序
装入模块
由目装标模入块程序（Loader）将装入模块复制到内
存中。
内存
.
7
2、地址空间的概念
物理（绝对）地址——程序执00行00000001
00002
每00个0 内主 存单元的固定顺序地址. （编号）。 内50存0 ：由字或字000节0 组主 成的一维.. 线性地址空间
.
19
• 4.3.5基于索引搜索的动态分区分配算法
1、快速适应算法：空闲分区按容量大小进行分 类。对于每一类具有相同容量的所有空闲空间分 区，单独设立一个空闲分区链表。在内存中设立 一张管理索引表，每个表项对应一种空闲分区类 型。
优点：查找效率高。保留大分区也不会产生碎片
缺点：分区归还主存时算法复杂。
进行紧凑
按动态分区方式
时提高形成了连续系空闲统区 效率。
进行分配
缺点：需要动态重定位“硬件”机构支持，增加
修改有关的
修改有关的
返回分区号
了系统数成据结本构，并轻度降低了数据程结构序执行速度，及首“批 紧
凑”处理增加了系统开销。
无法分配
返回
动态重定位分区分配算法流程
.
29
4.4、对换（Swapping）
成的，以后不再改变。
5000
15000
动态重定位：地址变换是在程序指令执行
作时业进地址行空的间 。
内存空间
.
9
0 0
BR：重定位寄存器 VR: 变址寄存器
.
10
4、程序的链接
链 接把：一0个程C模a序块ll BA相; 关的一组目标模块和0 系JS统模R块”调LA”;用模块
U029计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第9章

U029计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第9章


9.1.2 设备管理的功能和任务
• 设备管理程序的功能：
– 提供和进程管理系统的接口。当进程要求设备资源时，该接口将进程 要求转达给设备管理程序； – 进行设备分配。按照设备类型和相应的分配算法把设备和其他有关的 硬件分配给请求该设备的进程，并把未分配到所请求设备或其他有关 硬件的进程放入等待队列； – 实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作。除控制状态寄存器 、数据缓冲寄存器等的控制器之外，对应于不同的I/O控制方式，还要 DMA( Directed Memory Access)通道等硬件支持。在设备分配程序根 据进程要求分配设备、控制器和通道或DMA等之后，通道或DMA将 自动完成设备和内存之间的数据传送工作，从而完成并行操作。在无 通道或DMA时，由设备管理程序利用中断技术来完成操作； – 进行缓冲区管理。一般CPU的执行速度和访问内存速度都比较高，而 外设的数据流通速度则低得多(如键盘)，为减少外设和内存与CPU之 间的数据速度不匹配的问题，系统中一般设有缓冲区(器)来暂放数据。 设备管理程序负责进行缓冲区分配、释放及有关的管理工作。
• 当用户进程需要数据时，它通过CPU发出启动设备准备数据的启动命 令“Start”，然后，用户进程进入测试等待状态。在等待时间内，CPU 不断地用一条测试指令检查描述外围设备的工作状态的控制状态寄存 器。而外围设备只有将数据传送的准备工作作好之后，才将该寄存器 置为完成状态。从而，当CPU检测到控制状态寄存器为完成状态，也 就是该寄存器发出“Done”信号之后，设备开始往内存或CPU传送数据 。反之，当用户进程需要向设备输出数据时，也必须同样发启动命令 启动设备和等待设备准备好之后才能输出数据。除了控制状态寄存器 之外，在I/O控制器中还有一类称为数据缓冲寄存器的寄存器。在CPU 与外围设备之间传送数据时，输入设备每进行一次操作，首先把所输 入的数据送入该寄存器，然后，CPU再把其中数据取走。反之，当 CPU输出数据时，也是先把数据输出到该寄存器之后，再由输出设备 将其取走。只有数据装入该寄存器之后，控制状态寄存器的值才会发 生变化。如图9.2所示。
(完整版)计算机操作系统教程_第三版_(张尧学_张高_史美林_著)_清华大学出版社_课后答案

(完整版)计算机操作系统教程_第三版_(张尧学_张高_史美林_著)_清华大学出版社_课后答案

第一章绪论I.什么是操作系统的幕本功能?答:操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软们资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接u.操作系统的基本功能包括:处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理(文们骡统管理)和用户接Ii等.2.什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答:批处理系统(batchprocess ingsystem) :操作员把用户提交的作收分类.把一批作收编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序(monitor)自动依次处理.其主要特征是:用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行.分时系统(timcsharingopcrationsystcm ):把处理机的运行时(fnJ分成很短的时fFIJ片，按I<"t fnJ 片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用.其主要特征是:交互性、多用户同时性、独立性。

实时系统(rcaltimcsystcm):在被控对象允许时间范围内作出响应.其主要特征是:对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。

3.多道程序(multiprogramming)和多爪处理(multiprocessing)有何区别?答:多道程序(multiprogramming)是作收之间自动调度执行、共享系统资源.并不是真正地同时俏行多个作业:而多熏处W.. (multiprocessing)系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。

要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持.第二章作业管理和用户接口1.什么是作业?.作业步？答：把在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务的处理的全部工作称为一个作业。

作业由不同的顺序相连的作业步组成。

作业步是在一个作业的处理过程中，计算机所做的相对独立的工作。

如.编辑愉入是一个作业步.它产生源程序文件:编译也是一个作业步.它产生目标代码文件.2.作业山几部分组成?各有什么功能?荞:作业山三部分组成:程序、数据和作业说明书.程序和数据完成用户所要求的业务处理工作.作业说明书则体现用户的控制愈图.3.作业的愉入方式有哪JL种?各有何特点谷:作业的输入方式有5种:联机输入方式、脱机袖入方式、直接棍合方式、SPOOLING (Simultancous Peripheral OperationsOnlinc)系统和网络愉入方式.各有如卜特点:(1)联机输入方式:用户和系统通过交互式会话来怕入作业.(2)脱机输入方式，又称预输入方式，利用低档个人计甘机作为外幽处理极进行钧入处理，存储在后备存储器I:.然后将此后援存储器连接到高速外围设备1二和上机相连。

张尧学《计算机操作系统教程》课后题答案

张尧学《计算机操作系统教程》课后题答案第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。

2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。

其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。

分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。

其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。

实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。

其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。

3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。

要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。

6。

设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。

程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。

3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。

张尧学《计算机操作系统教程》课后题答案

第一章绪‎论1‎．什么是操‎作系统的基‎本功能?‎答：操‎作系统的职‎能是管理和‎控制汁算机‎系统中的所‎有硬、软件‎资源，合理‎地组织计算‎机工‎作流程，并‎为用户提供‎一个良好的‎工作环境和‎友好的接口‎。

操作系统‎的基本功能‎包括：‎处理机管‎理、存储管‎理、设备管‎理、信息管‎理（文件系‎统管理）和‎用户接口等‎。

2‎．什么是批‎处理、分时‎和实时系统‎?各有什么‎特征?‎答：批处‎理系统（b‎a tchp‎r oces‎s ings‎y stem‎）：操作员‎把用户提交‎的作业分类‎，把一批作‎业编成一个‎作业执行序‎列，由专门‎编制的监督‎程序（mo‎n itor‎）自动依次‎处理。

其主‎要特征是：‎用户脱机使‎用计算机、‎成批处理、‎多道程序运‎行。

‎分时系统（‎t imes‎h arin‎g oper‎a tion‎s yste‎m）：把处‎理机的运行‎时间分成很‎短的时间片‎，按时间片‎轮转的方式‎，把处理机‎分配给各进‎程使用。

其‎主要特征是‎：交互性、‎多用户同时‎性、独立性‎。

实‎时系统（r‎e alti‎m esys‎t em）：‎在被控对象‎允许时间范‎围内作出响‎应。

其主要‎特征是：对‎实时信息分‎析处理速度‎要比进入系‎统快、要求‎安全可靠、‎资源利用率‎低。

‎3．多道程‎序（mul‎t ipro‎g ramm‎i ng）和‎多重处理（‎m ulti‎p roce‎s sing‎）有何区别‎?答‎；多道程序‎（mult‎i prog‎r ammi‎n g）是作‎业之间自动‎调度执行、‎共享系统资‎源，并不是‎真正地同时‎值行多个作‎业；而多重‎处理（mu‎l tipr‎o cess‎i ng）系‎统配置多个‎C PU，能‎真正同时执‎行多道程序‎。

要有效使‎用多重处理‎，必须采用‎多道程序设‎计技术，而‎多道程序设‎计原则上不‎一定要求多‎重处理系统‎的支持。

‎6。

计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章new存储管理


（4）重定位及存储保护
重定位过程，其步骤概括如下： 1)页号p和页内地址w 2)存储保护 3)利用页表得到块号 4)形成物理地址
分页重定位
例子 在某静态分页存储管理中，已知内存共的32块， 块长度为4K，当前位示图如图5-22所示，进程 P的虚拟地址空间大小为50000。 (1)进程P共有几页？
3.主要特点
能够支持多道程序设计 并发执行的进程数受分区个数的限制 程序大小受分区长度的限制 存在“碎片”
减少碎片
四、可变分区存储管理 1.基本思想
用户区作为空闲区，根据程序实际需求量，分 配空间，并可回收使用后的空间。
2.实现关键
（1）数据结构设计
可用表 空闲区链表
请求表 struct FreeNode { long start； long length； struct FreeNode *next； 针 //分区的起始地址 //分区的长度 //向下指针
4.虚拟存储器思想 （1）虚拟存储器要解决的主要技术有：理论基 础、调入策略和置换算法 （2）理论基础--程序的局部性原理
在程序运行过程的一个较小时间范围内，只需要 一小部分的程序信息，其他部分暂时不需要；而 且在程序的一次执行过程，程序的所有指令和数 据并没有相同的访问概率，有一部分指令和数据 经常被访问，有一部分指令和数据很少被访问， 甚至存在部分指令和数据根本没有被访问。 程序的局部性原理又分为时间局部性和空间局部 性
假定，在位示图中的一个位用bitmap[i,j]表示，其中i 称为字 号，表示第i行即第i个字；j称为位号，表示在第i个字中的第j 位，这里规定从低位开始计算。如果位示图中的第i个字记为 bitmap[i]，那么 bitmap[i,j]=(bitmap[i] >>j )&1

操作系统(第四版)第5章课件ppt

第5章
文件系统
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文件系统是操作系统中最为可见的 部分，由一组文件和一个目录结构组 成。
2
5.1 文件和文件系统 5.2 文件目录结构 5.3 文件的逻辑结构和存取方法 5.4 文件的物理结构和存储介质 5.5 文件记录的组块与分解 5.6 文件存储器存储空间的管理 5.7 文件的共享与保护 5.8 文件的操作命令 5.9 文件系统的组织结构 5.10 存储器映射文件
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2. 二级目录结构
为每个用户建立一个独立的用户文件目录。 主文件目录：记录各用户名及用户文件目录所在
的物理地址。
优点：可解决文件重名问题，可获得较高的查找
速度。
缺点：当文件较多时，存取速度仍然较慢。无法
实现文件共享。
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主目录
用户A A目录所在地址
用户B B目录所在地址 …… ……
存取设备 物理结构 磁盘 磁带
顺序结构 链接结构 索引结构 顺序结构 顺序 直接/顺序 顺序 固定
存取方法 直接/顺序 文件长度 固定
可变/固定 可变/固定
磁盘：寻道时间，旋转延迟时间，读写传输时间
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FAT文件卷
作为一种跨操作系统共享存储体的解决方案，支 持可移动或可插拨的存储介质，如软盘、U盘、 移动硬盘等。
5.4.1 文件的物理结构
文件的物理结构：文件在外存上的存放组织形式。 物理块：把文件存储空间划分成若干大小相等的
块。物理块是分配及传输信息的基本单位。 一个物理块包括一个或几个连续扇区。 逻辑块：把文件信息划分成与物理块大小相等的 逻辑块，方便管理。
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1. 连续文件（顺序文件） 2. 链接文件 3. 索引文件 4. 索引顺序文件
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– 地址变换机构把VR和BR的内容相加，得到实际访问的物理地址。
• 动态重定位的主要优点有：
– 可以对内存进行非连续分配。显然，对于同一进程的各分散程序段， 只要把各程序段在内存中的首地址统一存放在不同的BR中，则可以 由地址变换机构变换得到正确的内存地址。
– 动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础。因为动态重定位不要求 在作业执行前为所有程序分配内存，也就是说，可以部分地、动态 地分配内存。从而，可以在动态重定位的基础上，在执行期间采用 请求方式为那些不在内存中的程序段分配内存，以达到内存扩充的 目的。
• 动态地址重定位(dynamic address relocation)是在程序执行过程 中，在CPU访问内存之前，将要访问的程序或数据地址转换成 内存地址。动态重定位依靠硬件地址变换机构完成。
地址重定位机构需要一个(或多个)基地址寄存器BR和一个(或多个) 程序虚拟地址寄存器VR。指令或数据的内存地址MA与虚拟地址的关 系为：MA=(BR)+(VR)这里，(BR)与(VR)分别表示寄存器BR与VR中的 内容。
5.1.1 虚拟存储器
• 虚拟存储器是存储管理的核心概念。
• 实验证明，在一个进程的执行过程中，其大部分程 序和数据并不经常被访问。这样，存储管理系统把 进程中那些不经常被访问的程序段和数据放入外存 中，待需要访问它们时再将它们调入内存。那么， 对于那些一部分数据和程序段在内存而另一部分在 外存的进程，怎样安排它们的地址呢？
第5章 存储管理
5.1 存储管理的功能 5.2 分区存储管理 5.3 覆盖与交换技术 5.4 页 式 管 理 5.5 段式与段页式管理 5.6 局部性原理和抖动问题 本章小结 习题
• 存储器是计算机系统的重要资源之一。因为任何程 序和数据以及各种控制用的数据结构都必须占用一 定的存储空间，因此，存储管理直接影响系统性能。
图5.2 VAX-11机虚拟空间的划分
– 第二个问题是把虚拟空间中已链接和划分好的内容装入内存，并将 虚拟地址映射为内存地址的问题，称之为地址重定位或地址映射。
• 地址映射就是要建立虚拟地址与内存地址的关系。实现地址重 定位或地址映射的方法有两种：静态地址重定位和动态地址重 定位。
• 静态地址重定位(static address relocation)是在虚拟空间程序执 行之前由装配程序完成地址映射工作。
动态重定位过程可参看图5.3。
图5.3 动态地址重定位
• 动态重定位的具体过程：
– 设置基地址寄存器BR，虚拟地址寄存器VR。
– 将程序段装入内存，且将其占用的内存区首地址送BR中。例如，在 图5.3中，(BR)=1000。
– 在程序执行过程中，将所要访问的虚拟地址送入VR中，例如在图 5.3中执行LOAD A 500语句时 ，将所要访问的• 内存地址的集合称为内存空间或物理地址空间。内存中，每 一个存储单元都与相应的称为内存地址的编号相对应。显然， 内存空间是一维线性空间。
• 虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一 维物理线性空间所涉及的两个问题：
– 第一个问题是虚拟空间的划分问题。
• 虚拟空间的划分使得编译链接程序可以把不同的程序模块(它们 可能是用不同的高级语言编写的)，链接到一个统一的虚拟空间 中去。虚拟空间的划分与计算机系统结构有关。
• 通常由用户编写的源程序，首先要由编译程序编译 成CPU可执行的目标代码。然后，链接程序把一个 进程的不同程序段链接起来以完成所要求的功能。 显然，对于不同的程序段，应具有不同的地址。
– 将进程中的目标代码、数据等的虚拟地址组成的虚拟空 间称为虚拟存储器(virtual store或virtual memory)。虚 拟存储器不考虑物理存储器的大小和信息存放的实际位 置，只规定每个进程中互相关连信息的相对位置。与实 际物理存储器数量有限，且被所有进程共享不一样，每 个进程都拥有自己的虚拟存储器，且虚拟存储器的容量 是由计算机的地址结构和寻址方式确定的。
– 对于虚拟空间内的指令或数据来说，静态地址重定位只完成一个 首地址不同的连续地址变换。
– 它要求所有待执行的程序必须在执行之前完成它们之间的链接， 否则将无法得到正确的内存地址和内存空间。
– 优点是不需要硬件支持。
– 缺点1：使用静态重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器。
– 缺点2：必须占用连续的内存空间，这就难以做到程序和数据的共 享。
– 直接寻址时，如果CPU的有效地址长度为16位，则其寻 址范围为0到64K。
图5.1 地址变换与物理存储器
• 图中，编译和链接主要是语言系统的设计问题，而虚拟存 储器到物理存储器的变换是操作系统必须解决的问题。要 实现这个变换，必须要有相应的硬件支持，并使这些硬件 能够完成统一管理内存和外存之间数据和程序段自动交换 的虚拟存储器功能。即，由于每个进程都拥有自己的虚存， 且每个虚存的大小不受实际物理存储器的限制，因此，系 统不可能提供足够大的内存来存放所有进程的内容。内存 中只能存放那些经常被访问的程序和数据段等。这就需要 有相当大的外部存储器，以存储那些不经常被访问或在某 一段时间内不会被访问的信息。待到进程执行过程中需要 这些信息时，再从外存中自动调入主存。
• VAX-11型机中的虚拟空间就是划分为进程空间和系统空间两大 部分，而进程空间又更进一步划分为程序区和控制区。VAX-11 的虚拟空间容量为232单元，其中程序区占230单元，用来存放用 户程序，程序段以零为基址动态地向高地址方向增长，最大可 达230-1号单元。控制区也占230个单元，存放各种方式和状态下 的堆栈结构及数据等，其虚拟地址由231-1号地址开始由高向低 地址方向增长。系统空间占231个单元，用来存放操作系统程序。
• 存储器由内存(primary srotage)和外存(secondary storage)组成。内存由顺序编址的块组成，每块包 含相应的物理单元。CPU要通过启动相应的输入输 出设备后才能使外存与内存交换信息。本章主要讨 论内存管理问题。
• 主要包括：几种常用的内存管理方法、内存的分配 和释放算法、虚拟存储器的概念、控制主存和外存 之间的数据流动方法、地址变换技术和内存数据保 护与共享技术等。