计算机操作系统教程 第四版 张尧学著 清华大学出版社 文档
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
2. 带权周转时间 作业的周转时间包含了两个部分，即等待时间和执 行时间。为了更进一步反映调度性能，使用带权周 转时间的概念。带权周转时间是作业周转时间与作 业执行时间的比： Wi=Ti/Tri 对于被测定作业流所含有的几个作业来说，其平均 1 n 带权周转时间为：
W= W n
i =1 i
对于分时系统，除了要保证系统吞吐量大、资源利 用率高之外，还应保证有用户能够容忍的响应时间。 因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转 时间来衡量调度性能是不够的。
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。
4.3 进 程 调 度
无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数 一般都多于处理机数，这将导致用户进程互相争夺 处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。 这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处 理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之 执行。本节介绍进程调度的功能、进程调度发生的 时机以及由进程调度引起的进程上下文切换等。
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。
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
5.1.2 地址变换
• 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。 • 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。
5.1.3 内外存数据传输的控制 要实现内存扩充，在程序执行过程中，内存和外存之间 必须经常地交换数据。也就是说，把那些即将执行的程序和 数据段调入内存，而把那些处于等待状态的程序和数据段调 出内存。那么，按什么样的方式来控制内存和外存之间的数 据流动呢?最基本的控制办法有两种。一种是用户程序自己控 制，另一种是操作系统控制。
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？ • 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。
计算机操作系统-课后习题答案-张尧学名师优质资料
计算机操作系统-课后习题答案-张尧学名师优质资料第一章绪论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。
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
《操作系统教程(第4版)》ch7-7-5-7-6-7-7安全0S设计和开-Linux-windows
• 3)入侵测试：入侵者应当掌握操作系统典型的安 全漏洞，并试图发现和利用系统中的安全缺陷。
3操作系统安全测评准则
系统分为四类七个安全等级 D类—D级，安全性最低级，整个系统不可信任。 C类—自主保护类，
• 安全功能包括的安全元素：
标识与鉴别、自主访问控制、强制访问控制、 标记客体重用、审计、数据完整性、可信路径、 隐蔽信道分析和可信恢复。 • 安全保证：
1)TCB自身安全保护，包括TSF模块、资源利用、 TCB访问等；
2)TCB设计和实现，包括配置管理、分发和操作、 开发、指导性文档、生命周期支持、测试、脆 弱性评定等；
• 安全策略配置目标包括：控制对数据的原始访问、保 护内核和系统软件的完整性、防止特权进程执行危险 代码、及限制有特权进程缺陷所导致的伤害、防止未 通过身份鉴别就进入管理员角色或域、防止普通进程 干扰系统进程或管理员进程等。
• 策略可根据策略文件灵活生成，客体的类型有：设备、 文件、网络文件、网络等；主体域策略定义有：管理、 系统、用户等。
7.6 Linux安全机制
1 Linux基本安全机制 1）标识与鉴别 2)存取控制 3)审计 4)特权管理 5)网络安全 6)其它安全机制
2 安全操作系统SELinux
客户机
对象管理器 策略执行
对象到SID映射
查询
安全服务器 安全策略
决策
SID到安全上 下文的映射
SELinux安全体系结构
安全的请求和决策有三种情况
3 Linux安全模块
Linux内核的安全框架必须是：
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第2章 操作系统用户界面
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
《计算机操作系统第四版》
目 录
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 现代操作系统的新技术
01
操作系统概述
操作系统的定义和作用
定义：操作系统是一组控制和管理计算机 软硬件资源、提供用户界面以及为应用程 序提供支持的系统软件。
为应用程序提供支持，使应用程序能够更 好地运行。
内存保护技术
界限寄存器
01
通过设置界限寄存器来保护内存，确保程序不会访问到不属于
它的内存区域。
基址寄存器和限长寄存器
02
通过基址寄存器和限长寄存器来限定程序可以访问的内存范围，
防止越界访问。
保护键
03
通过设置保护键来对内存进行保护，只有拥有相应权限的程序
才能访问对应的内存区域。
虚拟内存技术
请求分页 将程序的逻辑地址空间划分为大小相等的页面，当需要访 问某个页面时，会向系统发出请求并将该页面调入内存。
感谢观看
05
设备管理
设备管理的目标和功能
目标
方便性、并行性、均衡性、独立性
功能
设备控制、设备分配、设备处理、缓冲区管理
I/O控制方式
程序I/O方式
CPU和I/O设备串行工作，CPU在I/O 操作期间处于忙等状态
中断驱动I/O方式
CPU和I/O设备并行工作，CPU在I/O 操作期间可执行其他任务
DMA I/O方式
提供文件共享、打印服务、电 子邮件等网络服务，满足用户
需求。
云计算资源管理
对云计算环境中的计算、存储 和网络资源进行统一管理和调
度。
虚拟化技术
通过虚拟化技术实现硬件资源 的抽象和复用，提高资源利用
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）第⼀章1．设计现代OS的主要⽬标是什么？答：（1）有效性（2）⽅便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作⽤可表现在哪⼏个⽅⾯？答：（1）OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS⾸先在裸机上覆盖⼀层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第⼀层次抽象；在第⼀层软件上再覆盖⽂件管理软件，实现了对硬件资源操作的第⼆层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：主要动⼒来源于四个⽅⾯的社会需求与技术发展：（1）不断提⾼计算机资源的利⽤率；（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．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有⽤户程序和数据的纸带或卡⽚装⼊纸带输⼊机或卡⽚机，在外围机的控制下，把纸带或卡⽚上的数据或程序输⼊到磁带上。
该⽅式下的输⼊输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进⾏的。
⽽联机I/O⽅式是指程序和数据的输⼊输出都是在主机的直接控制下进⾏的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动⼒是更好地满⾜⽤户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使⽤缩短了作业的平均周转时间；⼈机交互能⼒使⽤户能直接控制⾃⼰的作业；主机的共享使多⽤户能同时使⽤同⼀台计算机，独⽴地处理⾃⼰的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当⽤户在⾃⼰的终端上键⼊命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在⽤户能接受的时延内将结果返回给⽤户。
解决⽅法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收⽤户从各个终端上输⼊的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存⽤户键⼊的命令或数据。
计算机操作系统(第四版)课后习题答案第二章
第二章之相礼和热创作1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描绘进程之间执行的前后关系.2. 画出上面四条诧句的前趋图:S1=a：=x+y;S2=b：=z+1;S3=c：=a-b；S4=w：=c+1;答：其前趋图为：3. 为什么程序并发执行会发生间断性特征？程序在并发执行时，由于它们共享零碎资源，以及为完成同一项义务而互相合作，致使在这些并发执行的进程之间，构成了互相限制的关系，从而也就使得进程在执行时期出现间断性.4. 程序并发执行时为什么会失往封闭性和可再现性？由于程序并发执行时，是多个程序共享零碎中的各种资源，因此这些资源的形态是由多个程序来改变，致使程序的运转失往了封闭性.而程序一旦失往了封闭性也会导致其再失往可再现性.5. 在操纵零碎中为什么要引入进程概念？它会发生什么样的影响?为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以操纵和描绘，从而在操纵零碎中引入了进程概念. 影响: 使程序的并发执行得以实行.6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?a. 动态性是进程最基本的特性，可表示为由创建而发生，由调度而执行，因得不到资源而停息执行，以及由撤消而消亡，因此进程由肯定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体.b. 并发性是进程的紧张特征，同时也是OS的紧张特征.引入进程的目的正是为了使其程序能和别的建立了进程的程序并发执行，而程序本人是不克不及并发执行的. c. 独立性是指进程实体是一个能独立运转的基本单位，同时也是零碎中独立获得资源和独立调度的基本单位.而对于未建立任何进程的程序，都不克不及作为一个独立的单位来运转.7. 试阐明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的独一标记?a. PCB是进程实体的一部分，是操纵零碎中最紧张的记录型数据结构.PCB中记录了操纵零碎所需的用于描绘进程状况及操纵进程运转所需的全部信息.因此它的作用是使一个在多道程序环境下不克不及独立运转的程序(含数据)，成为一个能独立运转的基本单位，一个能和别的进程并发执行的进程.b. 在进程的整个生命周期中，零碎总是经过其PCB对进程进行操纵，零碎是根据进程的PCB而不是任何此外什么而感知到该进程的存在的，以是说，PCB 是进程存在的独一标记.11．试阐明进程在三个基本形态之间转换的典型缘故原由.答：（1）就绪形态→执行形态：进程分配到CPU资源（2）执行形态→就绪形态：工夫片用完（3）执行形态→壅闭形态：I/O恳求（4）壅闭形态→就绪形态：I/O完成12．为什么要引入挂起形态？该形态有哪些性子？答：引入挂起形态处于五种分歧的必要: 终端用户必要，父进程必要，操纵零碎必要，对换必要和负荷调理必要.处于挂起形态的进程不克不及接收处理机调度. 10．在进行进程切换时，所要保管的处理机形态信息有哪些？答：进行进程切换时，所要保管的处理机形态信息有：（1）进程当前暂存信息（2）下一指令地址信息（3）进程形态信息（4）过程和零碎调用参数及调用地址信息. 13．在进行进程切换时，所要保管的处理机形态信息有哪些？答：进行进程切换时，所要保管的处理机形态信息有：（1）进程当前暂存信息（2）下一指令地址信息（3）进程形态信息（4）过程和零碎调用参数及调用地址信息.14．试阐明惹起进程创建的次要变乱. 答：惹起进程创建的次要变乱有：用户登录、作业调度、提供服务、使用恳求.15．试阐明惹起进程被撤消的次要变乱. 答：惹起进程被撤消的次要变乱有：正常结束、异常结束（越界错误、呵护错、非法指令、特权指令错、运转超时、等待超时、算术运算错、I/O 毛病）、外界干涉（操纵员或操纵零碎干涉、父进程恳求、父进程停止）.16．在创建一个进程时所要完成的次要工作是什么？答：（1）OS 发现恳求创建新进程变乱后，调用进程创建原语Creat()；（2）恳求空白PCB；（3）为新进程分配资源；（4）初始化进程操纵块；（5）将新进程拔出就绪队列.17．在撤消一个进程时所要完成的次要工作是什么？答：（1）根据被停止进程标识符，从PCB 集中检索出进程PCB，读出该进程形态. （2）若被停止进程处于执行形态，马上停止该进程的执行，臵调度标记真，指示该进程被停止后重新调度. （3）若该进程还有子进程，应将全部子孙进程停止，以防它们成为不成控进程. （4）将被停止进程拥有的全部资源，回还给父进程，或回还给零碎. （5）将被停止进程PCB 从所在队列或列表中移出，等待别的程序搜集信息.18．试阐明惹起进程壅闭或被唤醒的次要变乱是什么？答：a. 恳求零碎服务；b. 启动某种操纵；c. 新数据尚未到达；d. 无新工作可做.19. 为什么要在OS中引入线程？在OS中引入进程的目的，是为了使多个程序能并发执行，以进步资源利用率和系统吞吐量.在OS中再引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性.20．试阐明线程具有哪些属性？答：（1)轻型实体（2）独立调度和分派的基本单位（3）可并发执行（4）共享进程资源.21. 试从调度性，并发性，拥有资源及零碎开销方面对进程和线程进行比较. a. 调度性.在传统的操纵零碎中，拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程，在引入线程的OS中，则把线程作为调度和分派的基本单位，而把进程作为资源拥有的基本单位； b. 并发性.在引入线程的OS中，不但进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，亦可并发执行，因此使OS具有更好的并发性； c. 拥有资源.无论是传统的操纵零碎，还是引入了线程的操纵零碎，进程一直是拥有资源的一个基本单位，而线程除了拥有一点在运转时必不成少的资源外，本人基本不拥有零碎资源，但它可以访问其隶属进程的资源； d. 开销.由于创建或撤消进程时，零碎都要为之分配和回收资源，如内存空间等，进程切换时所要保管和设置的现场信息也要分明地多于线程，因此，操纵零碎在创建、裁撤和切换进程时所付出的开销将分明地大于线程.。
计算机操作系统(第四版)第三章死锁
23
例题：假定系统中有五个进程{P0、P1、P2、 P3、P4}和三种类型的资源{A，B，C}，每一 种资源的数量分别为10、5、7，在T0时刻的 资源分配情况如图
资源情况 进程
Max Need Allocation A B C A B C A B C
Available A B C
P0
7
3 9 2 4
16
3. 防止“环路等待”条件的出现(层次分配策略)
这种方法的基本思想是：资源被分成多个层次,一个进程 得到某一层的一个资源后,它只能再申请较高一层的资源;当一 个进程要释放某层的一个资源时,必须先释放所占用的较高层 的资源;当一个进程获得了某一层的一个资源后,它想再申请该 层中的另一个资源,就必须先释放该层中的已占用资源.
根据使用方式：共享资源和独享资源(即非临界资源与临界资源) 。
根据使用期限: 永久资源和临时性资源。
3
CPU、主存、硬盘，该类资源可为几个进程 共同使用（可抢占）
资源 打印机，读卡机，磁带机，可为某个进程独 享（不可抢占）
根据使用方式：共享资源和独享资源。 根据使用期限；永久资源和临时性资源。
可重复使用的资源,如：内存、 外部设备、数据文件、表格等
6
我们先来看一个申请不同类型资源的死锁例子： 假定有两个进程Pl和P2，设F和T都是可重用资源。于是 Pl和P2可有如下形式：
图 简单的死锁例子
7
三、产生死锁的原因
1 竞争资源 当系统中供多个进程所共享的资源，不足 以同时满足它们的需要时，引起它们对资源的竞争 而产生死锁； 答：不可能。因为死锁产生的原因有两点：系统资源不足或推进 2 进程推进的顺序不当 进程在运行过程中，请求和 顺序不当，在本题中，进程所需的最大资源数为 60，而系统共有 释放资源的顺序不当，导致进程的死锁。 该类资源 65个，其资源数已足够系统内各进程使用。 例题： 一个OS有20个进程，竞争使用65个同类资源， 申请方式是逐个进行的，一旦某个进程获得它所需 要的全部资源，则立即归还所有资源。每个进程最 多使用三个资源。若仅考虑这类资源，该系统有无 可能产生死锁，为什么？
计算机操作系统完整(第四版)第四五章ppt课件
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
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。
计算机操作系统(第四版)第3章 处理机调度与死锁
第三章处理机调度与死锁31处3.1处理机调度的层次和调度算法的目标32理机调3.2作业与调度算法3.3进程调度度与3.4 实时调度死锁3.5 死锁概述3.6 预防死锁3.7避免死锁383.8死锁的检测与解除3.13.1处理机调度的层次处311P85理机调 3.1.1 高级调度312度与 3.1.2 低级调度313死锁 3.1.3中级调度❑高级调度(High-Level Scheduling)又称作业调度，决定后备作业中谁调入内存运行处❑低级调度(Low-Level Scheduling)理机调又称进程调度，决定就绪队列中哪个进程获得度与CPU ；死锁❑中级调度(Intermediate-Level Scheduling)又称在虚拟存储器中引入，在内、外存对换区进行进程对换行进程对换。
高级调度(High Level Scheduling)又称作业调度或长程调度处 功能：按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些并为它们创建进程理机调作业调入内存，并为它们创建进程、分配资源，再将进程插入就绪队列，准备执行。
度与死锁 作业和作业步作业控制块 作业调度作业和作业步(1)作业(Job)比程序更为广的概念含：程序+数据+作业说明书处比程序更为广的概念，含：程序+数据+作业说明书根据说明书，对程序进行控制。
批处理系统中，以作业为基本单位从外存调入内存理机调作业为基本单位从外存调入内存。
(2)作业步(Job Step)，Demo run作的行过若个相独立相关联的序加步度与作业的运行经过若干个相对独立、又相互关联的顺序加工步骤，每个加工步骤称为一个作业步。
“编译”作业步，死锁例如，典型的作业可分成三个作业步：①编译作业步，②“连结装配”作业步；③“运行”作业步(3)作业流()作流若干个作业进入系统后，依次存放，形成输入的作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进行处理，形成处理作业流。
事物都需操控指挥中心事物都需操控、指挥中心，so is the 作业处理机调度与死锁为管理和调度作业，多道批处理系统为每个作业设置个作业控制块是作业在系统中处置一个作业控制块JCB，JCB是作业在系统中存在的标志，保存系统对作业进行管理和调度所需的全部信息理机调信息。
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第11章 Windows的设备管理和文件系统
CDFS和UDF
–CDFS(CD-ROM文件系统) 是一个支持CD-ROM文件的只读文件系统 ，最大支持的文件大小为4GB，最多支持65,535个目录。UDF(通用磁
盘格式文件系统)主要提供了对DVD文件的支持。
返回到调用程序，等I/O请求处理完后，再进行数据同步。
–快速I/O：为了提高系统访问文件或高速缓存的速度，Windows还提供了一种直 接访问文件系统驱动和缓存管理器的I/O处理器制。这种I/O处理避免了发送I/O请
求包而带来的延时，可以提高访问的效率。
–映射文件I/O：通过映射文件， Windows可以将磁盘上的文件当作进程的虚拟空 间的一部分。应用可以将文件当作一个大的数组来直接访问，而内存管理器通过 映射文件I/O来完成映射文件到磁盘文件的转换。在核心操作系统服务中，映射文
FAT
–FAT（文件分配表文件系统）是一个简单的文件系统，它最初是为 DOS操作系统设计的。它适用于小容量的磁盘，文件目录也比较简单 。为了向后兼容，Windows NT体系结构的操作系统仍然支持FAT文件
系统。
–FAT文件系统是根据其组织形式（文件分配表）而命名的，文件分配 表位于卷的开头。为了防止文件系统遭到破坏，FAT文件系统保存了两 个文件分配表，当其中一个遭到破坏时，另外一个可以作为备份。而 且，文件分配表和根目录必须放在磁盘的一个固定的位置，这样系统
11.1.1设计目标
Windows I/O系统为应用程序和操作系统服务提供了一个操作设备的抽象 层，它由若干个运行在核心态的系统服务组成。我们可以从Windows I/O
系统的设计目标来了解它的主要特点：
计算机操作系统第四版课件
计算机操作系统第四版课件contents •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目录01计算机操作系统概述存储器管理处理机管理程控制、进程同步、进程通信和定义设备管理设备，包括设备驱动、设备无关性、缓冲管理和虚拟设备等。
文件管理早期操作系统批处理系统分时系统030201实时系统系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
网络操作系统和分布式操作系统网络操作系统是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用；分布式操作系统是管理分布式系统资源的软件，它负责分布式系统中全部软、硬件资源的分配与调度，保证系统高效、可靠地运行，并提供各种系统服务。
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。
02进程管理进程的概念与特性010203进程的状态与转换进程的状态就绪状态、执行状态、阻塞状态。
进程的状态转换就绪->执行、执行->阻塞、阻塞->就绪。
进程状态转换的原因时间片到、等待事件发生、资源分配等。
进程控制块PCB PCB包含的信息PCB的作用1 2 3进程同步进程通信实现进程同步与通信的机制进程同步与通信03内存管理位于CPU 内部，速度最快，容量最小，用于存放指令和数据。
寄存器高速缓存（Cache ）主存（内存）磁盘（外存）位于CPU 和主存之间，速度较快，容量较小，用于存放CPU 近期可能用到的数据和指令。
21080_计算机操作系统(第四版)第三章调度算法
在时间片结束时，操作系统会强制当前运行的进程让出CPU，切换到下一个进程执行。这种切换保证了 所有进程都能得到公平的执行机会。
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实现过程
初始化
在操作系统启动时，调度器会初始化一个进程队列，用于 存放待执行的进程。
时间片分配
调度器为每个进程分配一个时间片，时间片长度可以根据 系统负载和进程类型进行动态调整。
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优缺点分析
平均等待时间较长，因为长进程会占用较长时 间的CPU资源，导致后续进程等待时间过长。
对I/O密集型进程不利，因为这类进程经常需要等待 I/O操作完成，而在等待期间CPU资源被浪费。
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缺点
不考虑进程的优先级，可能会导致重要进程得不 到及时服务。
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PART 03
短作业优先调度算法
SJF算法要求提前知道每个作业的执行 时间，这在某些情况下可能难以实现 。
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PART 04
优先级调度算法
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算法原理
优先级分配
每个进程被赋予一个优先级，优先级 高的进程优先获得处理机。
抢占式与非抢占式
根据是否允许优先级低的进程被优先 级高的进程中断，分为抢占式优先级 调度和非抢占式优先级调度。
循环执行
以上过程不断循环进行，直到所有进程都执行完毕或系统 关闭。
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2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
2024/1/25
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19
优缺点分析
2024/1/25
01
优点
02
保证重要进程优先执行，提高系统效率。