os复习第五章

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操作系统复习5_设备管理

第五章设备管理设备管理的对象是：I/O 设备为主，包括设备控制器和I/O 通道；设备管理的基本任务是：完成用户I/O 请求、提高I/O 速度及提高I/O 设备利用率；设备管理的主要功能是：缓冲区管理、设备分配、设备处理、虚拟设备及设备独立性。

5.1 I/O 系统5.1.2 设备控制器－CPU 和I/O 设备的接口，解脱CPU ；可编址，含有多个设备地址，以连接多个设备。

1. 设备控制器的基本功能1) 接收和识别命令：接收CPU 命令存放于控制寄存器；命令译码 2) 数据交换： CPU(总线)<-->控制器(数据寄存器)<-->设备； 3) 标识和报告设备的状态：供CPU 了解；状态寄存器； 4) 地址识别：设备和寄存器地址；地址译码器5) 数据缓冲：用缓冲器暂存来自CPU 和I/O 设备的数据；6) 差错控制：对I/O 数据差错检测，并向CPU 报告，错误重发。

2. 设备控制器的组成1).设备控制器与处理机的接口—通信线路(三类)：数据线、控制线和地址线,数据线连接数据寄存器和控制/状态寄存器；2).设备控制器与设备的接口—连接多个设备，每个接口有数据、状态和控制三种信号； 3).I/O 逻辑—根据CPU 发来信号对设备控制。

CPU 启动设备时，将I/O 启动命令和地址分别通过数据线和地址线发送给控制器，由I/O 逻辑对地址进行译码，再根据所译出的命令对相应设备进行控制。

图 5-2 设备控制器的组成5.1.3 I/O 通道1.I/O 通道(I/O Channel)设备的引入数据寄存器控制/状态寄存器数据线I/O 逻辑…控制器与设备接口1控制器与设备接口i数据状态控制数据状态控制…地址线控制线CPU 与控制器接口控制器与设备接口虽然设备控制器能减少CPU 对I/O 的干预，但当外设很多时，CPU 负担仍很重。

为建立更独立的I/O 操作，在CPU 和控制器之间又增设了通道，其目的是将CPU 从繁杂的I/O 任务解脱出来。

操作系统OS05设备管理

控制器 A 控制器 B 控制器 C
设备
控制器 D
…
N1N2N3…子通道
N 操作系控统制O器S05N设备管理
2. 通道类型（续）
2）数组选择通道（Block Selector Channel）
n 按数组方式进行数据传送。 n 含有一个分配型子通道。 n 一段时间内只执行一道通道程序，控制一台设
备。 n 设备独占通道，通道利用率低。
n CPU一次读(或写)多个数据块。 n 多个数据块送入不同内存区域。 n CPU、通道和I/O设备三者可并行操作。
n 工作过程：
n CPU向通道发送一条I/O指令。 n 给出通道程序首址和要访问的I/O设备。 n 通过执行通道程序完成I/O任务。
操作系统OS05设备管理
通道程序
n 通道是通过执行通道程序，并与设备控制器共同实现对I/O 设备的控制的。
接收用户命令信息，并通过输出设备同步显示用户命令以及命令执行的结果。
操作系统OS05设备管理
1. I/O设备的类型
n
n 低速设备，每秒钟几个字节至数百个字节。
n 键盘、鼠标器、语音的输入和输出设备
n 中速设备，每秒钟数千个字节至数万个字节。
n 行式打印机、激光打印机
n 高速设备，数百千个字节至数十兆字节。
n 没有自己的内存（通道与CPU共享内存）。
操作系统OS05设备管理
2. 通道类型
n 通道是用来控制外围设备的，由于外围设备的类型较多，且其传输速率相差较大，因而使通道具有多种类型。根据信息交换方式的不同，可把通道分为三种类型：
1）字节多路通道 2）数组选择通道 3）数组多路通道
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2. 中断驱动I/O控制方式

OS课程复习提纲——答案整理总结

五状态转移变化图
七状态转移变化图
2
王云龙 PB10210159 2012.6
6. 请描述实现进程创建和进程结束的内部基本处理流程。
进程创建的基本过程： ①申请空白 PCB（创建内核进程对象） ②为新进程分配资源：创建进程地址空间框架；创建进程打开对象句柄表；加载并映射新进程映像到进程用户空间，包括分配部分物理内存页；在进程用户空间中分配进程运行环境控制块 (PEB)； ③初始化进程 PCB 和 PEB； ④将新进程状态置为“就绪”，并插入就绪队列。进程结束撤销的基本过程： ①根据被终止进程标识，从 PCB 中检索出该进程 PCB，从中读出进程状态；若被终止进程处于执行状态，应立即中止该进程的执行；修改该进程的状态到终止状态，并立即申请再调度；若还有子孙进程，还应将它们终止或过继； ②释放进程拥有的所有资源； ③释放 PCB
王云龙 PB10210159 2012.6
④进程与程序的组成不同：进程组成包括代码段、数据段和控制块。联系:进程与程序密切关联。通过多次加载执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可涉及多个程序。进程可创建其他进程，而程序并不能形成新的程序。
4. 理解 PCB 数据结构中的主要属性域及作用。
第 3 章存储管理
1. 说明存储管理的主要功能和目标。
当今计算机都是基于冯诺依曼存储程序式，程序和数据在使用时都必须位于主存中。操作系统中的存储管理是指对主存（又称内存）的管理。
存储器组织，从上到下速度越来越慢，容量越来越大，单元价格越来越便宜。 ①内存分配与回收。为每个进程创建执行空间，分配初始所需基本内存，并允许进程在执行中动态申请/释放内存。 ②实现有效的存储保护与共享。保证进入内存的各道作业都在自己的存储空间内运行，互不干扰。 ③主存扩充（扩充主存的大小）。引入虚拟存储技术，用外存扩充主存数量，弥补物理内存数量的不足。 ④提高主存的利用率。采用合理得当的算法、策略和数据结构。提高计算机资源利用率的根本途径是采用多道程序设计技术，实现并发共享。 ⑤地址变换：陈故乡的地址都从“0 ”开始，程序中其他地址都相对于起始地址计算，由这些地址所形成的地址范围称为地址空间，其中的地址称为逻辑地址。存储空间是指主存中一系列存储信息的物理单元的集合，其中的地址称为物理地址。地址空间是逻辑地址的集合，存储空间是物理地址的集合。存储管理必须提供地址变换（重定位）功能，将逻辑地址转换为物理地址。

计算机操作系统第五章设备管理复习资料

第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。

在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。

（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。

一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。

以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待；然而在计算阶段，打印机又无事可做。

如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行；而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。

（2）减少中断CPU的次数。

例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。

（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。

在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。

2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。

3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。

答：引入缓冲的主要原因：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。

（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。

（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。

4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。

解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。

OS第五章

2. 动态分区时的分配与回收动态分区时的分配方法从可用表或自由链中寻找空闲区的常用方法（算法）有三种： ①最先适应法(first fit algorithm，FF)
②最佳适应法(best fit algorithm，BF)
③最坏适应法(worst fit algorithm，WF)
(1) 最先适应法——FF 也称为首次适应算法。
结构：
(1) 分配结构：登记内存使用情况，供分配程序使用
的表格与链表。如内存空闲区表、空闲区队列等。
(2) 放置策略：确定调入内存的程序和数据在内存中的位置。这是一种选择内存空闲区的策略。
(3) 交换策略：在需要将某个程序段和数据调入内存时，如果内存中没有足够的空闲区，由交换策略来确定把内存中的哪些程序段和数据段调出内存，以便腾出足够的空间。 (4) 调入策略：外存中的程序段和数据段什么时间按什么样的控制方式进入内存。调入策略与本节中所述内外存数据流动控制方式有关。
动态重定位的主要优点有：
(1) 可以对内存进行非连续分配。 (2) 动态重定位提供了实现虚拟存储器的基础。 (3) 有利于程序段的共享。
动态重定位的具体过程是：
(4) 地址变换机构把VR和BR的内容相加，得到实际 (3) 在程序执行过程中，将所要访问的虚拟地址送 (2) 设置基地址寄存器BR，虚拟地址寄存器VR。 (1) 将程序段装入内存，且将其占用的内存区首地址访问的物理地址。入VR中，例如在下图中执行LOAD A 500语句时，送BR中。例如，在下图中，(BR)=1000。将所要访问的虚拟地址500放入VR中。
1、虚拟存储器 2、地址变换 3、内外存数据传输的控制 4、内存的分配与回收 5、内存信息的共享与保护
5.1.1 虚拟存储器

新os-5-存储-分区

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存储管理
逻辑地址（相对地址，虚地址）：用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码，目标代码通常采用相对地址的形式。
– 其首地址为0，其余指令中的地址都相对于首地址来编址。
– 不能用逻辑地址在内存中读取信息。
物理地址（绝对地址，实地址）：内存中存储单元的地址。物理地址可直接寻址。
地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。
静态重定位的优点是不需要硬件支持,但是用静态地址重定位方法进行地址变换无法实现虚拟存储器.静态重定位的另一个缺点是必须占用连续的内存空间和难以做到程序和数据共享.
14
存储管理
（2）动态地址重定位：
动态地址重地位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。
3
存储管理
系统区（OS标准子程序）
主存
用户区（用户程序、数据）
主存储器的物理组织，多级存储器
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存储管理
5
存储管理
• 5.1.1 虚拟存储器
虚拟存储器是一种存储管理技术，用以完成用小的内存实现在大的虚拟空间中程序的运行工作。
为了给大作业用户提供方便,使它们摆脱对主存和辅存的分配和管理问题,由操作系统把多级存储器统一管理起来,实现自动覆盖。即一个大作业在执行时, 其一部分地址空间在主存,另一部分在辅存。因此,从效果来看,这样的系统，好象用户提供了存储容量比实际主存大得多的存储器，人们称这样的存储器为虚拟存储器。
Load A 200
地址映射
Load A 200
3456
1200
3456 。。
名空间、地址空间、存储空间

os5

计算机学院李胜利操作系统原理第五章资源分配与调度 17
5.4.5 死锁的避免例如:进程PA,使用资源的顺序是R1,R2; 进程PB,使用资源的顺序是R2,R1; 若采用动态分配有可能形成环路条件,造成死锁. 采用有序资源分配法:R1的编号为1,R2的编号为2; PA:申请次序应是:R1,R2 PB:申请次序应是:R1,R2 这样就破坏了环路条件,避免了死锁的发生.
计算机学院李胜利
操作系统原理第五章资源分配与调度
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5.4.6 死锁的检测和恢复
死锁排除的方法: 1,撤消陷于死锁的全部进程; 2,逐个撤消陷于死锁的进程,直到死锁不存在; 3,从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源, 直至死锁消失.
计算机学院李胜利
操作系统原理第五章资源分配与调度
操作系统原理第五章资源分配与调度
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5.4.3 解决死锁问题的策略一,解决死锁问题的几个策略为了不发生死锁,必须设法破坏产生死锁的四个必要条件之一. 条件1:难以否定,但可采用相应的技术,如利用假脱机技术,即用可共享使用的设备模拟非共享的设备; 条件2:容易不定,可制定相应的规则即可,例如, 当一个进程(程序)申请某资源被拒绝,则必须释放已占用的资源,如需要再与其它所需资源一起申请.对CPU还可进行可剥夺分配.
计算机学院李胜利操作系统原理第五章 Fra bibliotek源分配与调度
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5.4 死锁 5.4.1 死锁的概念
例1:有两个进程PA和PB,它们在运行的过程中要共享使用两个独占设备R1和R2.设SR1:表示设备R1可用,初值为1;SR2表示设备R2可用,两个进程并发执行的程序如下:
计算机学院李胜利
操作系统原理第五章资源分配与调度

OS--第五章

图5-1 顺序文件结构
文件首块号
ADRR＝120
文件总块数
N ＝ 9
文件 0页 1页 2页 3页 4页 5页 6页 7页 8页盘块号 120 121 122 123 124 125 126 127 128
FCB
Contiguous Allocation of Disk Space
2。链接分配 —链接文件 • 在将逻辑文件存储到外存上时，不要求为整个文件分配连续的空间,而是可以装入到离散的多个盘块中，只在每个盘块最后一个单元设置链接指针(这称为隐式链接) ，然后用链接指针将这些离散的盘块链接成一个队列，这样形成的物理文件称为链接文件。管理链接文件只需在文件控制块FCB中设二项，一是存储文件头块信息的盘块号，另一是存储文件尾块信息的盘块号。链接文件结构如下图所示。
索引顺序文件图示
姓名关键字 A B 逻辑地址 An Bing An Kang An Qing Bao Rong Bi Jing Bon Long Z 索引文件顺序文件其它属性
(5)直接文件/哈希文件 (The Direct/Hashed File)
检索时给出记录编号，通过哈希函数计算出该记录在文件中的相对位置。它可以对记录在直接访问存储设备上的物理地址直接（随机）访问。直接文件常用于需要高速访问文件而且每次访问一条记录的应用中。
2．与文件相关的概念
• 数据项（field）数据项是描述一个对象的某些属性的字符集，它是数据的基本单位，一个数据项有一个值。 • 记录（record）记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性 • 文件（file）文件是具有文件名的一组相关记录的集合 • 数据库（database）数据库是相关数据的集合。

OS第五章

1、程序控制方式
优点：控制简单，不需额外硬件支持缺点 CPU和外部设备只能串行工作外部设备之间不能并行工作。CPU在一段时间内只能与一台外设交换数据依靠测试设备标志触发器的状态位来控制数据传送，因此无法发现和处理设备或其它硬件所产生的错误故，只适用于CPU慢且外设少的系统
请关掉手机，谢谢！
计算机操作系统
课程主要内容
☞操作系统引论（1章） ☞进程管理（2-3章） ☞存储管理（4章） ☞设备管理（5章）：6学时 ☞文件管理（6章）
第5章设备管理
I/O系统
I/O控制方式
缓冲管理
设备分配
设备处理
磁盘存储器管理
5.1 I/O设备设备控制器 I/O通道
I/O 设备
1、 I/O设备的类型 3）按传输速率分类低速设备：传输速率为1KB/s以下的设备。如键盘、鼠标、语音的输入/输出等。中速设备：传输速率为 1KB/s～ 1MB/s的设备。如打印机、扫描仪等。高速设备：传输速率为 1MB/s 以上的设备。。如磁盘机、磁带机、光盘机等。
3、DMA方式
优点：CPU利用率进一步提高（并行度有所提高）。缺点：数据传送方向、字节数、内存地址等需由CPU控制，且每台设备需一台DMA 控制器，不经济。
3、DMA方式
例题：DMA是一种快速传递大量数据常用的技术。工作过程大致如下：１向CPU申请DMA传送；２获CPU允许后，DMA控制器接管_A_的控制权；３在DMA控制器的控制下，在存储器和_B_之间直接进行数据传送，在传送过程中不需要_C_的参与。开始时需提供要传送的数据的_D_和_E_。４传送结束后，向CPU返回DMA操作完成信号。 A：①系统控制台②系统总线 ③I/O控制器④CPU B：①外部设备 ②运算器 ③缓存 ④CPU C：①外部设备 ②系统时钟 ③系统总线 ④CPU D：①结束地址 ②起始地址 ③设备类型 ④数据速率 E：①结束地址 ②设备类型 ③数据长度 ④数据速率

OS讲义-第五章

第五章并发性：互斥和同步1、什么是进程并发操作系统中引入并发程序设计技术后，一个程序未执行完，另一个程序就可以开始运行，一个程序也可以在不同的数据集上多次运行。

因此，操作系统引进进程来刻画这种状态。

进程执行的并发性：一组进程的执行在时间上是重叠的。

也就说一个进程执行的第一条指令是在另外一个进程执行的最后一条指令之前开始的。

例如：有两个进程A(a1、a2、a3)和B(b1、b2、b3)并发执行。

每一个进程的执行还是顺序的，但两个进程可能是交叉执行的。

从宏观上看，并发性反映一个时间段中几个进程都在同一处理器上，处于运行还未运行结束状态，从微观上看，任一时刻仅有一个进程在处理器上运行。

并发的实质是一个处理器在几个进程之间的多路复用，并发是对有限的物理资源强制行使多用户共享，消除计算机部件之间的互等现象，以提高系统资源利用率。

影响进程执行速度的因素——◆其他进程的活动◆OS处理中断的方式◆OS的调度策略存在的问题——◆全局资源的共享充满危险◆OS对资源分配的管理难以达到最优◆定位程序设计错误非常困难（不可再现性）2、进程交互相关术语：临界资源，临界区，互斥，死锁，饥饿进程中的资源竞争——◆特点：–每个进程不知道其他进程的存在–两个或更多进程在各自的执行过程中需要访问相同的资源（I/O设备、存储器、CPU、时钟等）–进程之间没有信息交换◆相互间产生的影响：–执行结果不会受影响–执行时间受影响◆竞争引发的控制问题：互斥；死锁；饥饿进程间通过共享的合作——◆特点：–没有意识到其他进程的存在，但知道要维护数据完整性–共享变量、文件或数据库等◆相互间产生的影响：–执行结果可能会受影响–执行时间受影响◆共享引发的控制问题：互斥；死锁；饥饿；数据的一致性进程间通过通信的合作——◆特点：–进程直接知道合作伙伴–采用消息传送的方式通信（发送/接收消息）◆相互间产生的影响：–执行结果可能会受影响–执行时间受影响◆引发的控制问题：死锁；饥饿互斥机制要求——◆空闲让进：一次只允许一个进程进入临界区◆忙则等待：任何时候，处于临界区的进程不得多与一个◆有限等待：进入临界区的进程要在有限的时间内退出。

计算机操作系统 OS-chapter 5

4）重定位（地址变换）：把逻辑地址转换为相应物理地址叫重定位
5）程序的装入与链接

程序的装入
绝对装入方式：编译或汇编时时直接给出实际内
存地址，只适用于单道程序环境
物理地址由程序员给出（对程序员要求较高）
物理地址由编译器或汇编器给出
可重定位装入方式：每道程序都从0开始编址，
程序中的其他地址是相对于0号地址的，在将程序装入内存时，物理地址与逻辑地址不同，不仅要修改指令地址，而且要修改指令内容
3.内存信息共享：使多道程序能动态地共享内存，最好能共享内存的信息
4.地址变换（重定位）（需要硬件支持）
逻辑地址空间高级语言源程序
浮编译动目标文件
链接目标代码 .EXE
装入
内存
库文件
1）逻辑地址(相对地址) ：用户编程时总是从0开始编址，这种用户编程所用的地址称逻辑地址 2）物理地址（内存地址、绝对地址）：内存是由若干存贮单元组成的，每个存贮单元有一个编号称为物理地址。 3）地址空间逻辑地址空间：用户编程空间，是由CPU的地址总线扫描出来的。物理地址空间：由物理存贮单元组成的空间，由存贮器的地址总线扫描出来的空间。

5．1 存贮器管理的功能
1.内存的分配及回收：根据不同的管理机制有不同的分配回收算法。但是，无论何种机制，一个有效的机制必须做到用户申请时立即响应，预以分配；用户用完立即回收，以供其它用户使用，为此存贮区分配应有如下机制。记住每个区域的状态（已分。未分）实施分配（修改数据结构）接受系统或用户释放的区域（修改数据结构）
程序装入之后不能在内存中移动
0 1000 Load 1,2500

os课本考试重点笔记

第一章操作系统引论对操作系统的描述：是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。

是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。

OS的目标：有效性、方便性、可扩充性、开放性。

多道程序必须有中断和通道技术的支持。

OS的作用：1.作为用户与计算机硬件系统之间的接口；2.作为计算机系统资源的管理者；3.实现了对计算机资源的抽象。

OS的三种基本类型：批处理系统、分时系统、实时系统。

OS的四个特征：并发、共享、虚拟、异步性。

第二章进程管理程序顺序执行时的特征：顺序性、封闭性、可再现性。

程序并发执行时的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性。

进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性。

传统OS中进程的定义：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。

进程的三种基本状态：就绪、执行、阻塞状态。

PCB昰进程存在的唯一标志。

PCB常驻内存。

PCB的组织方式：链接方式、索引方式。

引起创建新进程的典型事件：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。

创建新进程的步骤：申请空白PCB；为新进程分配资源；初始化PCB；将新进程插入就绪队列。

引起进程阻塞或被唤醒的事件：请求系统服务；启动某种操作；新数据尚未到达；无新工作可做。

进程的阻塞是进程自身的一种主动行为。

Block原语和wakeup原语要匹配使用，以免造成“永久阻塞”。

同步应遵循的规则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待。

把每个进程中访问临界资源的那段代码成为临界区。

信号量是一个被保护的变量，它的值只能通过初始化和两个wait、signal原语来操作--作为OS核心代码执行。

互斥信号量：它的P,V在同一个进程中，初值为1或n, 同步信号量：它的P,V在不同的进程中,初值为0或某个正整数。

同步P操作应在互斥P操作之前，两个V操作无关紧要。

设置进程的目的在于实现系统的并发性，而管程的设置则是解决共享资源的互斥使用问题。

操作系统第五章文件系统

显然，对于流式的无结构文件来说，查找文件
中的基本信息单位，例如某个单词，是比较困难的。但反过来，流式的无结构文件管理简单，用户可以方便地对其进行操作。所以，那些对基本信息单位操作不多的文件较适于采用流式的无结构方式，例如，源程序文件、目标代码文件等。记录式的有结构文件可把文件中的记录按各种不同的方式排列，以便用户对文件中的记录进行修改、追加、查找和管理等操作，主要用于信息管理，如数据库系统中。
件长达4 MB。
(3) 多次间接地址。
当文件长度大于4 MB+40 KB时(一次间址与 10个直接地址项)，系统还须采用二次间址分配方式。这时，用地址项iaddr(11)提供二次间接地址。该方式的实质是两级索引分配方式。系统此时是在二次间址块中记入所有一次间址块的块号。在采用二次间址方式时，文件最大长度可达4 GB。同理，地址项iaddr(12)作为三次间接地址，其所允许的文件最大长度可达4 TB。
5.1
ห้องสมุดไป่ตู้
文件组织结构
5.1.1文件概念
• 文件是由创建者所定义、具有文件名
的一组相关的信息集合。 • 文件的主要属性： •文件名，文件类型，文件长度，创建者，创建时间，修改时间，文件定位信息，文件所包含的信息。
5.1.2
文件的逻辑结构
操作系统感知文件信息的组织形式叫文件的逻
辑结构。它包括流式文件（无结构文件）和记录式文件（有结构文件）两种，每种文件信息的逻辑单位分别是字节和记录。 • 流式文件（无结构文件）：
2. 显式链接
把用于链接文件各物理块的指针，显式
地存放在内存的一张链接表中。该表对应整个磁盘，表的序号是物理盘块号。在每个表项中存放链接指针，即下一个盘块号。我们将该表称为文件分配表 FAT。大大减少了访问磁盘的次数，提高了检索速度。

操作系统课件-OS-第五章-第5章-5.+5.2

(3) 虚拟设备。这是指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户(进程)同时使用。
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2．设备与控制器之间的接口
通常，设备并不是直接与CPU进行通信，而是与设备控制器通信，因此，在I/O设备中应含有与设备控制器间的接口，在该接口中有三种类型的信号(见图5-1 所示)，各对应一条信号线。
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1) 按设备的使用特性分类
第一类是存储设备，也称外存或后备存储器、辅助存储器，是计算机系统用以存储信息的主要设备。该类设备存取速度较内存慢，但容量比内存大得多，相对价格也便宜。
第二类就是输入/输出设备，又具体可分为输入设备、输出设备和交互式设备。输入设备用来接收外部信息，如键盘、鼠标、扫描仪、视频摄像、各类传感器等。输出设备是用于将计算机加工处理后的信息送向外部的设备，如打印机、绘图仪、显示器、数字视频显示设备、音响输出设备等。
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5) 数据缓冲
由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高，故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时，用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据，然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备；在输入时，缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据，待接收到一批数据后，再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。
就绪出错cpucpucpu内存完成未完中断cpu做其它事控制器发布读块命令cpucpu做其它事控制器的状态中断cpu下一条指令方式下一条指令下一条指令522中断驱动io控制方式现代计算机系统中都毫无例外地引入了中断机构致设备的控制广泛采用中断驱动interruptdriven方式即当某进程要启动某个io设备工作时便由cpu向相应的设备控制器发出一条io命令然后立即返回继续执行原来的任务

操作系统课件-OS-第五章-第5章-5.3+5.4

发送缓冲区
(b) 双缓冲
图5-13 双机通信时缓冲区的设置
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5.3.3 循环缓冲
1．循环缓冲的组成
(1) 多个缓冲区。在循环缓冲中包括多个缓冲区，其每个缓冲区的大小相同。作为输入的多缓冲区可分为三种类型：用于装输入数据的空缓冲区R、已装满数据的缓冲区 G以及计算进程正在使用的现行工作缓冲区C，如图5-14所示。
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用户进程
(a)
工作区
缓冲区1 缓冲区2
I/O设备
T1(缓冲 1)
T2(缓冲 2)
T3(缓冲 3)
T4(缓冲 4)
(b)
M1
M2
M3
M4
C1
C2
C3
C4
图5-12 双缓冲工作示意图
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A机
B机
缓冲区
缓冲区
(a) 单缓冲
A机
发送缓冲区
B机
接收缓冲区
接收缓冲区
T1
T2
T3
T4
(b)
M1
M2
M3
C1
C2
C3
t
图5-11 单缓冲工作示意图
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8
2．双缓冲(Double Buffer)
为了加快输入和输出速度，提高设备利用率，人们又引入了双缓冲区机制，也称为缓冲对换(Buffer S)。在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时操作系统可以从第一缓冲区中移出数据，并送入用户进程(见图5-12)。接着由CPU对数据进行计算。在双缓冲时，系统处理一块数据的时间可以粗略地认为是Max(C，T)。如果 C<T，可使块设备连续输入；如果C>T，则可使CPU不必等待设备输入。对于字符设备，若采用行输入方式，则采用双缓冲通常能消除用户的等待时间。

OS第5章存储管理(MR)

19
5.2.1 固定分区法
❖分区个数固定不变，大小固定不变 ❖划分分区方式：
▪ 等分方式 ▪ 差分方式
5.2.1 固定分区法
固定分区管理示意图
分区说明表
• 优点：管理方式简单，所需操作系统软件和处理开销都小
• 缺点： ①内存空间利用率不高，碎片严重； ②活动进程数目受限； ③无法预知所需内存大小
3
存储器的层次
❖ 存储器的体系结构
寄存器 (register) 快速缓存 (cache) 内存(primary storage) 外存(secondary storage)
图存储层次结构
4
5.1 引言
❖内存（Main Memory或Primary Memory或Real Memory）也称主存，是指CPU能直接存取指令和数据的存储器。
44
最先适应法（FF）
100K
500K 220k
^ 120k
100K J1(40K)进入 140K
F1 J2(160K)进入 300K
J1（40K） 500k 180k
J2（160K）
100K F1
5600K 20k
500K J3(100K)进入
F2
^ 112200kk J3(100K)
^ 20k
34
最优适应算法的空闲分区链表组织形式
35
（2）最优适应法(BF)
❖特点
➢解决了大作业的分配问题； ➢容易产生不可利用的空闲区，降低了主存
空间的利用率； ➢收回主存时，要按长度递增顺序插入到空
闲区表中。
36
（3）最坏适应法（WF）
❖原理:首先把空闲区按长度递减次序登记在空闲区表中。分配时，每次分配主存时总是挑选一个最大的空闲区，分割一部分给作业使用，使剩下的部分不至于太小，仍可供使用。

OS复习_514讲解

OS复习范围第一章 1.1 1.4 1.4.1 1.4.2 1.6第二章 2.1 2.2 2.3 2.4第三章 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3.1 3.3.2 3.4.1 3.4.3 3.4.6 3.6.2 3.7第四章 4.1 4.2 4.3第五章 5.1 5.2 5.3.1 5.3.2 5.4.3第六章 6.1 6.2 6.4 6.5 6.7.1 6.7.4应用题：批处理调度页面调度磁头调度银行家算法信号量管程一、名词解释1.Critical Region 临界区域对共享内存进行访问的程序片段2.System Calls 系统调用为用户程序提供抽象 ?3.Stable storage 稳定存储当一个写命令发给它时，磁盘要么正确地写数据，要么什么也不做，让现有的数据完整无缺地留下4.Process 进程正在执行程序的实例，包括程序计数器寄存器和变量的当前值5.Operating System 操作系统一种运行在内核态的软件6.Busy Waiting 忙时等待连续测试一个变量直到某个值出现为止7.Thread 线程轻量级进程 ?8.Monitor 管程一种高级的同步原语，一个由过程、变量和数据结构等组成的一个集合，它们组成一个特殊的模块或软件包9.File 文件进程创建的信息逻辑单元它是一种抽象机制,它提供了一种在磁盘上保留信息而且方便以后读取的方法File system 文件系统: 操作系统中处理文件的部分目录是管理文件系统的系统文件10.Device independence可以编写出可以访问任意I/O设备而无需事先指定设备的程序P19111.Device driver 设备驱动每个连接到计算机上的I/O设备都需要某些设备特定的代码来对其进行控制，这样的代码称为设备驱动程序 P19513. Multiprogramming 多道程序设计同时把资源分配给多个程序 CPU在内存中多个进程之间迅速切换14.Buffering 缓冲数据传输时用来暂时存储数据的一个物理存储区域 ?15.I-nodes i节点列出了文件属性和文件块的磁盘地址的数据结构16.Mutual exclusion缩写Mutex 互斥量一个可以处于两态之间的变量：解锁和加锁即以某种手段确保当一个进程在使用一个共享变量或者文件时,其他进程不能做同样的操作 p67,117.Virtual Address 虚拟地址由程序产生的地址 ?19.Virtual storage 虚拟存储基本思想：每个程序拥有自己的地址空间，这个空间被分割成多个块，每一块称作一页或页面。

os复习第五章

操作系统复习5_设备管理

操作系统OS05设备管理

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