操作系统原理 第5章 资源分配与调度

第一章绪论1、操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的对各类作业进行调度以方便用户的程序集合※2、操作系统的目标：方便性、有效性、可扩展性、开发性※3、操作系统的作用：作为计算机硬件和用户间的接口、作为计算机系统资源的管理者、作为扩充机器4、单批道处理系统：作业处理成批进行，内存中始终保持一道作业（自动性、顺序性、单道性）5、多批道处理系统：系统中同时驻留多个作业，优点：提高CPU利用率、提高I/O设备和内存利用率、提高系统吞吐量（多道性、无序性、调度性）6、分时技术特性：多路性、交互性、独立性、及时性，目标：对用户响应的及时性7、实时系统：及时响应外部请求，在规定时间内完成事件处理，任务类型：周期性、非周期性或硬实时任务、软实时任务※8、操作系统基本特性：并发、共享、虚拟、异步性并行是指两或多个事件在同一时刻发生。

并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。

互斥共享：一段时间只允许一个进程访问该资源同时访问：微观上仍是互斥的虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。

异步是指运行进度不可预知。

共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征※9、操作系统主要功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户管理第二章进程的描述和控制※1、程序顺序执行特征：顺序性、封闭性、可再现性※2、程序并发执行特征：间断性、失去封闭性、不可再现性3、前趋图：有向无循环图，用于描述进程之间执行的前后关系表示方式：（1）p1--->p2（2）--->={(p1,p2)| p1 必须在p2开始前完成}节点表示：一条语句，一个程序段，一进程。

（详见书P32）※4、进程的定义：(1)是程序的一次执行过程，由程序段、数据段、程序控制块（PBC）三部分构成，总称“进程映像”(2)是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动(3)是程序在一个数据集合上的运行过程(4)进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位进程特征：动态性、并发性、独立性、异步性由“创建”而产生，由“调度”而执行；由得不到资源而“阻塞”，由“撤消”而消亡※5、进程与程序关系※6、进程的三种状态：就绪、阻塞、执行转换：增加挂起：7、进程控制块（PCB）的作用：进程存在的唯一标志。

主 题： 《操作系统原理》学习笔记内 容：《操作系统原理》学习笔记五——设备管理输入设备和输出设备在主机之外，它们统称为外部设备、外围设备。

外部设备是计算机与外部世界进行信息交换的装置。

设备管理是指对计算机系统中除处理机和主存储器以外的所有其它设备的管理。

一、设备分类和设备管理功能：目前的计算机系统，特别是大型计算机都配置有多种设备，它们大部分是用于完成输入输出（I/O）工作。

有的是做为外存储器保存文件信息。

这些设备需要按照不同的种类进行管理和提供给用户使用，操作系统的设备管理提供了有关的功能。

1、设备的分类从数据的传输和组织特性分为两类：l块设备。

以一定大小的数据块为单位输入输出数据的，并且在设备中的数据也是以物理块为单位进行组织和管理的。

l字符设备。

以字符为单位输入输出数据的设备，并且以字符为单位对设备中的信息进行组织和处理。

设备按其所属关系分为：l系统设备。

在操作系统生成时已登记在系统中的标准设备称为系统设备。

l用户设备。

在系统生成时并未登记到系统中，由用户根据其运行需要向系统提供的设备称为用户设备。

设备的处理程序也是由用户提供的。

从系统对资源分配的角度分为：l独占设备。

由一个用户作业独占。

l共享设备。

同时分配给多个用户作业共享使用。

l虚拟设备。

使用虚拟技术把独占设备改造成共享设备。

2．设备管理的设计目标2.1向用户提供使用设备的方便、统一的接口。

面对用户把设备复杂的物理特性屏蔽起来，由操作系统承担起对设备的控制和管理。

向用户提供一个使用设备的统一接口。

2.2设备独立于用户程序。

用户程序不能直接对物理设备进行操作。

操作系统把物理设备逻辑化，仅向用户提供逻辑设备。

用户在程序中使用的是逻辑设备，由操作系统建立逻辑设备与物理设备的联系。

这种特性称为设备无关性2.3充分提高设备利用率和工作效率使设备和处理机能够做到高度的并行工作。

各个设备之间也要能够并行工作从而达到提高设备利用率的目的为各个作业或进程合理地分配各种设备，处理好多个进程对设备的竞争与共享。

一、单项选择题1、（信号量）是一种只能进行P、V操作的特殊变量。

2、一个进程是（PCB结构与程序和数据的组合）。

3、操作系统中，当（时间片完），进程从执行状态转变为就绪状态。

4，设有三个作业J1，J2，J3同时到达，运行时间分别为T1，T2，T3，且T1≤T2 ≤ T3。

若它们在一台处理机上按单道运行，采用短作业优先算法，则平均周转时间为（T1+ 2/3T2 + 1/3T3）。

5、在操作系统中，死锁出现是指（若干进程因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源）6.若系统有三个并发进程，都需要同类资源4个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是( 10 ) 。

7、预防死锁的论述中，（可以通过破坏产生死锁的四个必要条件之一或其中几个的方法，来预防发生死锁）条是正确的论述。

8、关于死锁与不安全状态的关系，下列描述正确的有（死锁是一种不安全状态）：9、银行家算法是一种（死锁避免）算法。

10、以下哪种算法不属于多个分区的可变分区存储管理方式的主存分配算法（最后适应分配算法）11、在固定分区管理方式中，处理器执行作业时，对每条指令中的地址要求满足（下限地址≤绝对地址≤上限地址）12、以下叙述中，不正确的是（采用动态和静态重定位的系统都支持“程序浮动”）13、在页式存储管理中，假定地址用m个二进制位表示，其中页内地址部分占用了n个二进制位，那么最大的作业允许有（2(m-n) ）个页面。

14、关于一个分区的存储管理，以下叙述不正确的是（一个分区的存储管理中，必须采用动态重定位的方式进行地址转换）15、下面哪种算法不属于页式虚拟存储管理中的页面调度算法（优先数调度算法）16、缺页中断率与哪个因素无关（作业的逻辑地址）17、很好地解决了“零头”问题的存储管理方法是（页式存储管理）18、在存储管理中，（可变分区管理）可与覆盖技术配合.19、虚拟存储器的最大容量（由计算机的地址结构决定）20、下述（先进先出）页面淘汰算法会产生BELADY现象.21、计算机系统的二级存储包括（主存储器和辅助存储器）22、以下关于主存空间的说法中正确的是（操作系统与硬件的接口信息、操作系统的管理信息和程序等存放在主存储器的系统区）23、联想存储器在计算机系统中是用于（地址变换）24、以下有关可变分区管理中采用的主存分配算法说法中错误的是（最佳适应算法是最好的算法，但后过的较大作业很难得到满足）25、下面关于重定位的有关描述，错误的是（静态重定位中装入主存的作业仍然保持原来的逻辑地址）26、在可变式分区分配方案中，最佳适应算法是将空闲区在空闲区表中按（容量递增）次序排列27、在分页存储系统中，页表是由（操作系统）建立的28、CPU输出数据的速度远远高于打印机的打印速度，为解决这一矛盾，采用（缓冲技术）29、如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成,这种数据交换方式是（DMA 方式）30、在下列文件的物理结构中，不利于文件长度动态增长的是（连续结构）31、操作系统有多种类型：允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统，称为（分时操作系统）。

第五章死锁练习题(一)单项选择题1．系统出现死锁的根本原因是( )。

A．作业调度不当B．系统中进程太多C．资源的独占性D．资源管理和进程推进顺序都不得当2．死锁的防止是根据( )采取措施实现的。

A．配置足够的系统资源B．使进程的推进顺序合理C．破坏产生死锁的四个必要条件之一D．防止系统进入不安全状态3．采用按序分配资源的策略可以防止死锁．这是利用了使( )条件不成立。

A．互斥使用资源B循环等待资源C．不可抢夺资源D．占有并等待资源4．可抢夺的资源分配策略可预防死锁，但它只适用于( )。

A．打印机B．磁带机C．绘图仪D．主存空间和处理器5．进程调度算法中的( )属于抢夺式的分配处理器的策略。

A．时间片轮转算法B．非抢占式优先数算法C．先来先服务算法D．分级调度算法6．用银行家算法避免死锁时，检测到( )时才分配资源。

A．进程首次申请资源时对资源的最大需求量超过系统现存的资源量B．进程己占用的资源数与本次申请资源数之和超过对资源的最大需求量C．进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足尚需的最大资源量D进程已占用的资源数与本次申请的资源数之和不超过对资源的最大需求量，且现存资源能满足本次申请量，但不能满足尚需的最大资源量7．实际的操作系统要兼顾资源的使用效率和安全可靠，对资源的分配策略，往往采用( )策略。

A死锁的防止B．死锁的避免C．死锁的检测D．死锁的防止、避免和检测的混合(二)填空题1．若系统中存在一种进程，它们中的每一个进程都占有了某种资源而又都在等待其中另一个进程所占用的资源。

这种等待永远不能结束,则说明出现了______。

2．如果操作系统对______或没有顾及进程______可能出现的情况，则就可能形成死锁。

3．系统出现死锁的四个必要条件是：互斥使用资源，______，不可抢夺资源和______。

4．如果进程申请一个某类资源时，可以把该类资源中的任意一个空闲资源分配给进程，则说该类资源中的所有资源是______。

操作系统原理一、引言操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，它负责管理和协调计算机硬件与软件资源，为用户提供高效、便捷的服务。

操作系统原理是研究操作系统设计、实现和优化的理论基础。

本文将从操作系统的基本概念、功能、结构等方面进行详细阐述，以帮助读者更好地理解操作系统的工作原理。

二、操作系统的基本概念1.定义：操作系统（OperatingSystem，简称OS）是计算机系统中最基本的系统软件，它负责管理和协调计算机硬件与软件资源，为用户提供高效、便捷的服务。

2.功能：操作系统的主要功能包括资源管理、进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和用户接口等。

3.目的：操作系统的目的是提高计算机系统的资源利用率，为用户提供良好的运行环境，降低软件开发难度，提高系统稳定性。

4.分类：根据操作系统的功能和特点，可分为批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统、分布式操作系统等。

三、操作系统的功能模块1.进程管理：操作系统负责创建、调度、同步和终止进程，以实现多道程序并发执行。

进程管理主要包括进程控制、进程同步、进程通信、进程调度等。

2.存储管理：操作系统负责管理计算机系统的内存资源，主要包括内存分配、内存回收、内存保护、内存扩充等。

3.文件管理：操作系统负责管理计算机系统的文件资源，主要包括文件存储空间分配、文件存取控制、文件目录管理、文件系统优化等。

4.设备管理：操作系统负责管理计算机系统的硬件设备，主要包括设备分配、设备驱动、设备中断处理、设备状态监控等。

5.作业管理：操作系统负责管理用户提交的作业，主要包括作业调度、作业控制、作业监控、作业性能分析等。

6.用户接口：操作系统为用户提供交互界面，使用户能够方便地使用计算机系统。

用户接口主要包括命令接口、程序接口和图形界面等。

四、操作系统的结构1.简单结构：早期操作系统采用简单结构，将所有功能模块集成在一起，如单内核结构。

2.层次结构：为了提高操作系统的模块化程度，层次结构将操作系统划分为多个层次，每个层次实现特定的功能。