计算机操作系统(第七章)
第七章-操作系统的用户接口
第七章操作系统的用户接口概述•OS是计算机的资源管理器和用户接口;•OS的用户接口负责接收用户向OS提出的服务请求,传递有关信息,并将服务的结果返回给用户;•OS用户接口有两类:联机用户接口(有命令行界面和图形界面两种形式),程序接口(主要是系统调用)。
另外,在Internet中还有一种网络用户接口。
第一节联机命令接口一、什么是联机命令接口•是用户从键盘上输入的OS命令。
通过输入键盘命令,用户可以取得OS 的服务,控制自己的程序执行;•OS的联机命令接口包括:一组联机命令、命令解释程序(命令解释器)和终端处理程序;•联机命令接口的工作过程:(1) 用户在终端上(通过键盘)输入所需命令;(2) 终端处理程序接收该命令,并在屏幕上显示(回显)命令;(3) 一条命令输入完毕,由命令解释程序对命令进行分析,然后执行对应的命令处理程序,完成任务。
二、联机命令1、为了能向用户提供多方面的服务,通常,OS都向用户提供了几十条甚至上百条的联机命令。
这批命令分为内部命令和外部命令两类。
另外,用户建立的每个可执行程序也是一条联机命令(外部命令)。
根据这些命令所完成功能的不同,可把它们分成以下几类:①系统访问类;②磁盘操作类;③文件操作类;④目录操作类;⑤通信类;⑥其他命令。
2、各类命令举例•系统访问类:Login;用户注册命令•磁盘操作命令:Diskcopy;整盘复制命令Format;磁盘格式化命令Diskcomp;软盘比较命令Backup,Restore;硬盘备份与恢复命令•文件操作命令:Type;文件内容显示命令Copy;文件复制命令Comp;文件比较命令Rename;文件重命名命令Erase,Dele;文件删除命令关于文件名中的*和?的意义。
•目录操作命令:Mkdir,Md;建立一个子目录Dir;显示目录表的内容Rmdir,Rd;删除子目录Tree;显示目录结构Chdir,Cd;更改当前工作目录•其它命令I/O重定向命令:在有的OS中定义了两个标准I/O设备。
计算机操作系统(徐甲同版)第7章
第7章 Linux操作系统简介
多年以来,BSD版本的UNIX一直在学术环境中占据主导 地位,但最终AT&T的UNIX System V版本则成为商业领域的 主宰。System V UNIX吸收了BSD大多数重要的优点,并且增 加了一些自己的优势。然而,BSD的进一步改进由外界开发者 延续下来,到今天还在继续进行。正在进行的UNIX系列开发 中有几个独立的版本是直接起源于BSD 4.4。
第7章 Linux操作系统简介
(2) 它的开发是基于一组优秀的概念。UNIX是一个简单却 非常优秀的模型。在Linux创建之前,UNIX已经有20年的发展 历史。Linux从UNIX的各个流派中不断吸取成功经验,模仿 UNIX的优点,抛弃UNIX的缺点,使Linux 成为了UNIX系列 中的佼佼者。
第7章 Linux操作系统简介
(5) 速度(Speed)。速度几乎是最重要的衡量标准,虽然其 等级比健壮性、安全性和(有些时候的)兼容性的等级要低,然 而它却是代码最直观的几个方面之一。Linux内核代码经过了 彻底的优化,而最经常使用的部分(例如调度程序)则是优化工 作的重点。
第7章 Linux操作系统简介
第7章 Linux操作系统简介
(3) 它的开发过程是公开的。Linux最强大的生命力还在于 其公开的开发过程。每个人都可以自由获取内核源程序,每个 人都可以对源程序加以修改,而后他人也可以自由获取你修改 后的源程序。如果你发现了缺陷(bug),则可以对它进行修正。 如果你有什么最优化或者新的创意,则也可以直接在系统中增 加功能。当发现一个安全漏洞后,你可以通过编程来弥补这个 漏洞。由于你拥有直接访问源代码的能力,因此可以直接通过 阅读代码来寻找缺陷,或是效率不高的代码,或是安全漏洞, 以防患于未然。
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件,它管理着计算机系统的硬件和软件资源,并为用户和应用程序提供接口,以方便他们的使用。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能:- 进程管理:负责创建、执行和终止进程,并管理它们的资源分配。
- 存储管理:管理计算机系统的内存资源,包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。
- 文件系统管理:管理计算机系统中的文件和文件夹,包括文件的存储、读写和保护等。
- 设备管理:负责管理计算机系统中的各种设备,如打印机、键盘和鼠标等。
- 用户接口:提供用户与计算机系统进行交互的接口,如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型:- 批处理操作系统:按照一系列预先定义的指令集来运行任务。
- 分时操作系统:多个用户可以同时使用计算机系统。
- 实时操作系统:对任务的响应时间要求非常高,用于控制系统和嵌入式系统。
- 网络操作系统:支持多台计算机之间的通信和资源共享。
- 分布式操作系统:在多台计算机上分布式地管理和调度任务。
第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例,而线程是进程内的一个执行单元。
进程拥有独立的地址空间和资源,而线程共享进程的地址空间和资源。
多个线程可以在同一进程内并发执行,从而提高系统的效率和资源利用率。
2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态:- 创建状态:进程正在被创建。
- 就绪状态:进程准备好执行,等待分配CPU资源。
- 运行状态:进程占用CPU资源执行。
- 阻塞状态:进程等待某种事件发生。
- 终止状态:进程完成执行或被终止。
3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。
常见的调度算法有:- 先来先服务(FCFS)调度算法:按照进程到达的顺序进行调度。
- 最短作业优先(SJF)调度算法:选择运行时间最短的进程进行调度。
操作系统 第七章 文件管理
(2)存取控制信息类
存取权限
(3)使用信息类
文件的建立日期和时间等。
2.索引结点
(1)索引结点的引入
文件描述信息单独形成 一个称为索引结点的数 据结构,简称为i结点。 在文件目录中的每个目 录项,仅由文件名和指 向该文件所对应的i结点 的指针所构成。
2.索引结点
(2)磁盘索引结点包括以下内容:
7.3.3 树形结构目录(多级目录结构)
(2)路径名
从树的根(即主目录)开始,把全部目录文件名 与数据文件名,依次地用“/”连接起来,即构成 该数据文件的路径名(path name)。 系统中的每一个文件都有惟一的路径名。
(3)当前目录
为每个进程设置一个“当前目录”,又称为“工
作目录”进程对各文件的访问都相对于“当前目 录”而进行。
7.2.4 索引文件
对于定长记录,可方便地实现直接存取。对于变长 记录就较难实现直接存取,为了解决这一问题,为 变长记录文件建立一张索引表,索引表是按键排序 的,可以方便地实现直接存取。
7.2.5 索引顺序文件
索引顺序文件 : 将顺序文件中的所有记录分为若 干个组, 为顺序文件建立一张索引表,在索引表 中为每组中的第一个记录建立一个索引项,其中 含有该记录的键值和指向该记录的指针。
1.线性检索法
线性检索法又称为顺序检索法。
①在单级目录中,利用用户提供的文件名,用顺序查 找法直接从文件目录中找到指名文件的目录项。 ②在树型目录中,用户提供的文件名是由多个文件分 量名组成的路径名,此时须对多级目录进行查找。
1.线性检索法
假定用户给定的文件路径名是/usr/ast/mbox,则查找 /usr/ast/mbox文件的过程如图7-12 所示
计算机操作系统【第七章】 汤子瀛版
计算机操作系统【第七章】1.试画出微机和主机中常采用的I/O系统结构图。
微机中常采用的I/O系统结构图为:主机中常采用的I/O系统结构图为:2.试说明设备控制器的构成。
设备控制器的构成如图所示:由上图可见,设备控制器由以下三部分组成:(1)设备控制器与处理机的接口,该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信,提供有三类信号线:数据线、地址线和控制线。
(2)设备控制器与设备的接口,可以有一个或多个接口,且每个接口连接一台设备。
每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号。
(3)I/O逻辑,用于实现对设备的控制。
其通过一组控制线与处理机交互,处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令,I/O逻辑对收到的命令进行译码。
3.为了实现CPU与设备控制器之间的通信,设备控制器应具有哪些功能?为了实现CPU与设备控制器之间的通信,设备控制器应具有如下功能:(1)接受和识别命令。
CPU可以向控制器发送多种不同的命令,设备控制器应能接收并识别这些命令。
设置控制寄存器来存放所接收的命令和参数。
(2)数据交换,指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。
设置数据寄存器来存放有关数据。
(3)设备状态的了解和报告。
控制器记录下所连接设备的状态以供CPU了解。
为此,要在控制器中设置一状态寄存器,用其中的每一位反映设备的某一状态。
(4)地址识别。
配置地址译码器以便于正确识别设备地址。
4.分别就字节多路通道、数据选择通道和数组多路通道进行解释。
①字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上,子通道按时间片轮转方式共享主通道,按字节方式进行数据传送。
具体而言,当第一个子通道控制其I/O 设备完成一个字节的交换后,便立即腾出字节多路通道(主通道),让给第二个子通道使用;当第二个子通道也交换完一个字节后,又依样把主通道让给第三个子通道使用,以此类推。
转轮一周后,重又返回由第一个子通道去使用主通道。
②数组选择通道只含有一个分配型子通道,一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。
计算机操作系统第七章--磁盘调度
7.1.1磁盘性能简述
2.移动头磁盘 每个盘面配一个磁头,装入磁臂 中,为能访问该盘面上的所有磁道,该 磁头必须移动进行寻道。移动头磁盘只 能进行串行读/写,I/O速度较慢,但结 构简单,广泛地用于中、小型磁盘设备 中。在微机上配置的温盘(温彻斯特)和 软盘,都采用移动磁头结构,故本节主 要针对这类磁盘的I/O进行讨论。
7.1.3 各种扫描算法
N步SCAN算法是将磁盘请求队 列分成若干个长度为N的子队列,磁 盘调度将按FCFS算法依次处理这些 子队列。每处理一个队列时,又是 按SCAN算法,对一个队列处理完后 又处理其它队列,这样就可避免出 现粘着现象。
7.1.3 各种扫描算法
当N值取得很大时,会使N步扫描 算法的性能,接近于SCAN算法的性 能,当N=1时,N步SCAN算法退化 为FCFS算法。
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55 39
32
3 16
38
18
1
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平均寻道长度:27.8
7.1.3 各种扫描算法
二、循环扫描CSCAN(Circular SCAN)单 向扫描 SCAN算法既能获得较好的性能, 又能访止进程饥饿,广泛用于大、中、 小型 机和网络中的磁盘调度。
7.1.3 各种扫描算法
问题:当磁头刚从里向外移动过 某一磁道时,恰有一进程请求访问 此磁道,这时该进程必须等待,待 磁头从里向外,然后再从外向里扫 描完所有要访问的磁道后,才处理 该进程的请求,致使该进程的请求 被严重地推迟。
7.1.3 各种扫描算法
被访问的下 一个磁道号 150 160 184 18 38 39 55 58 90 移动距离 (磁道数) 50 10 24 166 20 1 16 3 32
平均寻道长度:27.5
第七章 UNIX 系统
copyright@2005.计算机学院软件教研室 张练兴等
江西师大精品课程课件-操作系统
第七章UNIX系统 第10页
UNIX的设计原理
• 做到尽量使得系统很小,许多算法采用了最简单 的,而不过多考虑速度和效率。使得内核短小, 系统调用方便。 • 为用户在需要时自己设计一个更为复杂高效的系 统而提供了条件。 • 灵活性是系统发展中一个关键的因素。 • 在程序设计时总是将其交互性和方便性放在最高 的优先级别上进行考虑。[所谓的方便性是体现在程序代码的选择上
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第七章UNIX系统 第3页
7.1.1 UNIX系统的发展
• Ritchie 和 Thompson通过几年努力工作,他们将UNIX移 植到了PDP-11/20机器的环境下运行,产生了UNIX的第 二个版本。 • 第三个版本是使用C语言重写了所有的汇编语言代码而得 到,并移植到了PDP-11/45和PDP-11/70等机器的环境下 运行,加入了多道程序设计技术和其它一些增强的性能。 • 1978年又发表了UNIX 第七版本,它是在PDP-11/70上运 行的。1982年和1983年又先后宣布了UNIX System Ⅲ和 UNIX SystemⅤ;1984年推出了UNIX System V2.0, 1987年发布了V3.0版本,分别简称为UNIX SVR 2和UNIX SVR 3;1989年发布了UNIX SVR 4。目前使用较多的版 本是在1992年发布的UNIX SVR 4.2。
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第七章UNIX系统 第7页
7.1.1 UNIX系统的发展
操作系统原理电子课件教案-第七章 主存管理
0 20KB 52KB 66KB 130KB
os
作业1 作业2
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作业2 完成
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Hale Waihona Puke 230KB256KB1
主存
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主存
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主存
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(二) 主存管理功能
一、几个概念 1. 物理地址(绝对地址、实地址)
物理地址是计算机主存单元的真实地址,又称绝对 地址或实地址。
2. 主存空间
物理地址的集合所对应的空间组成了主存空间。
3. 区域
物 理 地 址 集 合 的 一 个 递 增 整 数 序 列 子 集 n, n+1, …,n+m所对应的主存空间。
有一定容量的主存: 存放运行进程的当前信息
地址变换机构
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六、存储保护
1. 什么是存储保护
在多用户环境中,主存储器按区分配给 各用户程序使用。为了互不影响,必须 由硬件(软件配合)保证每道程序只能 在给定的存储区域内活动,这种措施叫 做存储保护。
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2. 存储保护方法 界地址保护 存储键保护
作业3
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主存
第7章-汤小丹-计算机操作系统-官方课件-第四版-计算机-操作系统--课件-
第七章 文 件 管 理
图7-2 文件系统模型
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第七章 文 件 管 理
1. 对象及其属性 文件管理系统管理的对象如下: (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
14
第七章 文 件 管 理
2. 对对象操纵和管理的软件集合 该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的,其中包括有:① 对文件存储空间的管理; ② 对文件目录的管理;③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制;④ 对文件读和写的管理;⑤ 对文件的共享 与保护等功能。在实现这些功能时,OS通常都采取了层次组 织结构,即在每一层中都包含了一定的功能,处于某个层次 的软件,只能调用同层或更低层次中的功能模块。
33
第七章 文 件 管 理
2. 一级索引顺序文件 最简单的索引顺序文件只使用了一级索引。其具体的建 立方法是,首先将变长记录顺序文件中的所有记录分为若干 个组,如50个记录为一个组。然后为顺序文件建立一张索引 表,并为每组中的第一个记录在索引表中建立一个索引项, 其中含有该记录的关键字和指向该记录的指针。索引顺序文 件是最常见的一种逻辑文件形式,如图7-5
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第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容: (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
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第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时,每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录,在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用,当 用户第一次请求对某文件进行操作时,须先利用open系统调 用将该文件打开。
计算机操作系统---第7章 操作系统接口
命令接口包括:联机用户接口和脱机用户接口
终端用户利用该 接口可以调用操 作系统的功能, 取得操作系统 的服务。
专为批处理 作 业的用户提 供 的。(批处 理 用户接口)
7.1.1 联机用户接口
也称联机命令接口。 分类:字符显示式用户界面;图形化用 户界面
命令 语言 命令行方 式和批命 令方式
中断和异常的区别如下(2): •异常是由处理器正在执行现行指
令而引起的,一条指令执行期间允 许响应异常,异常处理程序提供的 服务是为当前进程所用的。 异常又分为出错和陷入。
出错和陷入的区别如下: •它们发生时保存的返回指令地址 不同,出错保存指向触发异常的那 条指令,而陷入保存指向触发异常 的那条指令的下一条指令。 •从异常返回时,出错会重新执行 那条指令,而陷入就不会重新执行 那条指令。如缺页异常是一种出错, 而陷入主要应用在调试中。
首先,将处理机状态由用户态转为系统态 其次,是分析系统调用类型,转入相应的系 统调用处理程序 在系统调用处理子程序执行完后,应恢复 被中断的或设置新进程的CPU现场,然后 返回被中断进程或新进程,继续往下执行
4.系统调用处理子程序的处理过程
7.4
UNIX系统调用
7.4.1 UNIX系统调用的类型
在程序设计语言(如C语言)中,往往 提供与各系统调用对应的库函数, 应用程序可通过对应的库函数来使 用系统调用, 库函数的目的是隐藏访管指令细节, 使系统调用更象过程调用,但一般 地说,库函数属于用户程序而非系 统程序。
操作系统为用户提供系统调用 也出于安全和效率考虑,使得 用户态程序不能自由地访问内 核关键数据结构或直接访问硬 件资源。
1.命令行方式:Command arg1 arg2…argn
计算机操作系统课件 汤小丹
四. 系统调用处理子程序的处理过程 进入Creat的处理子程序后,核心将根据用户给定的文件 路径名Path, 利用目录检索过程,去查找指定文件的目录项。 查找目录的方式可以用顺序查找法,也可用Hash查找法。如 果在文件目录中找到了指定文件的目录项,表示用户要利用 一个已有文件来建立一个新文件。但如果在该已有(存)文件的 属性中有不允许写属性,或者创建者不具有对该文件进行修 改的权限,便认为是出错而做出错处理;若不存在访问权限 问题,便将已存文件的数据盘块释放掉,准备写入新的数据 文件。如未找到指名文件,则表示要创建一个新文件,核心 便从其目录文件中找出一个空目录项,并初始化该目录项, 包括填写文件名、文件属性、文件建立日期等,然后将新建 文件打开。
第七章 操作系统接口
7.2 Shell命令语言
7.2.1 简单命令
所谓简单命令,实际上是一个能完成某种功能的目标
程序的名字。UNIX系统规定的命令由小写字母构成(但仅前8个 字母有效)。命令可带有参数表,用于给出执行命令时的附加 信息。命令名与参数表之间还可使用一种称为选项的自变量, 用破折号开始,后跟一个或多个字母、数字。
后读入该命令,识别命令,再转到相应命令处理程序的入口 地址,把控制权交给该处理程序去执行,并将处理结果送屏
幕上显示。 若用户键入的命令有错,而命令解释程序未能予
以识别,或在执行中间出现问题时,则应显示出某一出错信 息。
第七章 操作系统接口
2. 命令解释程序的组成
(1) 常驻部分。
这部分包括一些中断服务子程序。
理程序的入口地址,然后把控制权交给该处理程序去执行该
命令。
第七章 操作系统接口
输入命令行
命令合法否?
图 7 2
操作系统原理-第七章设备管理知识点及习题
第7章 设备管理7.1 例题解析例7.2.1 何谓虚拟设备?请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法,比如SPOOLing系统,把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备,使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然,系统中至少一台拥有物理设备,这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”,其中心思想是,让共享的、高速的、大容量外存储器(比如,磁盘)来模拟若干台独占设备,使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井,以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程,负责将输入数据装入到输入井,或者将输出井的数据送出。
它的特点是:提高了I/O操作的速度;将独占设备改造为共享设备;实现了虚拟设备功能。
例7.2.2有关设备管理要领的下列叙述中,( )是不正确的。
A.通道是处理输入、输出的软件B.所有外围设备都由系统统一来管理C.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D.编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E.由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1)通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备,是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2)目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3)设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4)通道设备自身只配有一个简单的处理装置(CPU),并不配有存储器,它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5)系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号,设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号,由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
例7.2.3 在关于SPOOLING的叙述中,描述是不正确的。
《操作系统教程(第四版)》课后习题答案
Jobl:I2(30ms). CPU(lOms)、Il(30ms)> CPU(lOms)
Job2:Il(20ms). CPU(20ms)、I2(40ms)
Job3:CPU(30ms)、Il(20ms)
答;设每个进程等待I/O的百分比为P,则n个进程同时等待I/O的概率是P",当n个 进程同时等待I/O期间CPU是空闲的,故CPU的利用率为1J11・由题意可知,除 去操作系统,内存还能容纳4个用户进程,由于每个用户进程等待I/O的时间为80%,故:
CPU利用率=1-(80%)4=0.59
若再增加1MB内存,系统中可同时运行9个用户进程,此时:
答:画出两道程序并发执行图如下:
1人计釦
1R计覽虚皿丄
A计負]
1
处理器
1
1 1
1 1
I
I I
输入机
1
1
1
I
!
1
I{
打印机
|
1
1arrsi|
1 I |
arr印
1
程序A
1计豐
1杯印1
计養|
|IT印
1
程序B
1计豐
|国入
|计負
1
时间(ms)
L
L
I1
1
1 1
1
050100150180 200250300
(1)两道程序运行期间,CPU存在空闲等待,时间为100至150ms之间(见图中有色部 分)・
(2)程序A无等待现象,但程序B有蒔待•程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见 图中有色部分).
计算机操作系统(第四版)汤小丹-期末复习知识点详尽汇总
具有作业调度和进程调度的调度队列模型子主题资源利用率:CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总工作时间平衡性:协调CPU和IO,使系统资源都经常处于忙碌状态策略强制执行高优先权优先,重要计算先来先服务短作业优先的优缺点实时调度的算法把内存中暂时不能运行的程序,或暂时不用的程序和数据换出到外存1.将逻辑地址的页号和页表长度进行比较,如果页号大于页表长度,发生越界中断2.如果小于页表长度,则页表始址+页号*位置得到物理块号3.物理块号*页面大小+页内地址=得到物理地址快表、联想寄存器、TLB1.将逻辑地址的页号与页表寄存器的页表长度进行比较,如果页号大于页表长度,越界中断1.将逻辑地址的段号和段表长度进行比较,如果段表长度<段号,产生越界中断请求分页的内存分配(请求调入软件)最小物理块的确定:作业正常运行所需要的最小物理块内存分配策略固定分配局部置换:只分可变分配局部置换:先分可变分配全局置换:没有内存,可换他人物理块分配算法:如何为不同的进程分配物理块预测页策略:预计不久之后会被访问的页优先调入内存,可一次调入多页,但是预测效率低下请求调页策略:需要的页面不在内存,发出请求,一次调入一页从打开文件表的表目删除直接-->物理地址哈希文件目录管理的要求1.实现按名存取2.允许文件重名3.提高检索速度4.文件共享基本信息类使用信息类为每一个用户建立一个单独的用户文件目录缺点用户相互隔离,无法合作创建者不用链接创建一个Link文件,存有共享文件的路径非创建者,连接到Link1.顺序访问容易消除了磁盘的外碎片,提高了外存的利用率(内碎片是消除不了的,因为每个盘块的大小固定)显式的“显”在哪里:链接文件各盘块的指针显式地存放在内存的一张链接表隐式的“隐”在哪里:下一个盘块号存在于上一个盘块中,而不是显示地放在外存有多少扇区,优点:支持直接访问优点大大加快了对大型文件的查找速度分配和回收:与内存的动态分区分配算法相同。
计算机操作系统第七章 - 存 储 管 理
分页系统中的地址映射
图5-16 分页系统的地址转换机构 每个进程平均有半个页面的内部碎 片
页面尺寸
设进程的平均大小为s字节,页面尺寸为p字节 ,每个页表项占e字节。那么,每个进程需要的 页数大约为s/p,占用 s . e /p 字节的页表空间。 每个进程的内部碎片平均为p/2。 因此,由页表和内部碎片带来的总开销是: s . e /p+p/2
• • •
虚拟存储器的特征
① ② ③ ④
虚拟扩充。 部分装入。 离散分配。 多次对换。
地址重定位( 地址重定位(地址映射)
• • • • • • • • • • • •
MOV AX,1234 ;立即数寻址 MOV [1000],AX 存储器直接寻址 MOV BX,1002 ;立即数寻址 MOV BYTE PTR[BX],20 ;基址寻址 MOV DL,39 ;立即数寻址 INC BX ;寄存器寻址 MOV [BX],DL ;基址寻址 DEC DL ;寄存器寻址 MOV SI,3 ;立即数寻址 MOV [BX+SI],DL ;基址加变址寻址 MOV [BX+SI+1],DL ;基址+变址+立即数寻址 ;基址+变址+ MOV WORD PTR[BX+SI+2],2846 ;基址+变址+立即数寻址 ;基址+变址+
页面置换算法
页面置换
1.页面置换过程
图5-35 页面置换
需要解决的问题
• 系统抖动 • 缺页中断
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在学汇编时,很多初学者对PC的寻址方式和很 在学汇编时,很多初学者对PC的寻址方式和很 不理解,甚至是很难理解。的确,这方面的知识 是很抽象的,需要比较强的空间想象能力。尤其 是我们在输入字符串时,那这些字符是如何进行 排列的呢?对于,这个问题,我相信很多初学者 也是很难想象是如何排列。但是,我可以这样比 喻:内存就是有很多栋“楼房” 喻:内存就是有很多栋“楼房”,“楼房”又是 楼房” 由“单元号”,“门户号”组成,那“楼房”就 单元号” 门户号”组成,那“楼房” 相当于内存地址的段地址,“单元号” 相当于内存地址的段地址,“单元号”就相当于 内存的的 偏移地址,“门户号(家)”就相当于“变 偏移地址,“门户号( 就相当于“ 地址”,而每个单元有16个 门户号( )",又当我 地址”,而每个单元有16个"门户号(家)",又当我 们找到"门户号( )"后 走进这个"门户号( )"就会 们找到"门户号(家)"后,走进这个"门户号(家)"就会 见到里面会有" ",而我们所说的人就是寄存器所 见到里面会有"人",而我们所说的人就是寄存器所 指的"内容" 指的"内容"了,
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常用的记录式文件结构
(1) 连续结构
按记录生成先后顺序排列的逻辑结构
特点:适用性,可用于所有文件,记录的排列与记录的内容 无关,便于追加和更新,但不利于随机检索。
(2) 多重结构
按键值组织多个队列,每个队列中的所有记录 含该键值
特点:有利于按键值检索 K1 … Km Ri Rj Rz
都包
文件的多重结构
特点:1)不必在文件信息中指明文件的长度,只需指明第以 实现插入和删除一个信息块;
3)查找文件信息块时要顺着链进行,所以搜索效率较 低,因此不适合随机存取。
文件说明信息
第一物理块号20 20 15
0
…….
物理块号 连接指针 逻辑块号
15 22
1
4 3 6 14 13 12 11 10 7 2 5 8 9
文件系统树型目录
7.5.3 便于共享的文件目录
实现文件共享的方法: 1.绕道法
要求每个用户在当前目录下工作,共享某个文件时,从当前 目录出发向上返回到与所要共享的所在路径的交叉点,再顺序 下访到共享文件。
2.链接法
将一个目录中的链指针直接指向被共享文件所在的目录。
选取文件逻辑结构时应该遵循的原则: (1)能减少修改文件时的处理工作量 (2)能有较快的查找速度
(3)能尽量节约存储空间
(4)便于用户进行操作
文件逻辑结构主要分为两类: 流式文件和记录式文件 1.对于流式文件:由连续字符流组成,存取、检索 的基本单位是字符 如DOS、UNIX、WINDOWS等 2.对于记录式文件:由记录组成,存取、检索的基 本单位是记录 记录是具有特定意义的信息单位,它由记录 逻 辑 地址、一组键、属性(数据项)组成, 属性是可命名的最小单位 3.文件是存储空间分配的基本单位
§7.3 文件的物理结构与存储设备
7.3.1 文件的物理结构
在文件系统中,文件的存储设备通常划分为若干个大 小相等的物理块,每块的长为512或1024字节。文件信 息也同样划分为与存储设备的物理块大小相等的逻辑块 因此,块作为文件空间和传送信息的基本单位。 文件的物理结构是指文件在外存上的存放结构, 常用的文件物理结构: (1)连续文件 把一个在逻辑上连续的文件信息依次存放到连续的物理块 中。
分配
扫描位示图找出一个或一组值为0的位
将其转换成对应的盘块号,
若为“0”的位的行、列号是i,j
则块号为:b=n*(i-1)+j 修改位示图 回收 将回收块的块号b转换成图中的行列号; I=(b-1) DIV n +1 j=(b-1) MOD n+1
修改位示图
§7.5 文件目录管理
文件目录分为单级目录、二级目录和多级目录
单级目录 文件系统为存储设备的所有文件建立一张目录表,每个文件 在其中占有一项来存放文件说明信息,目录表存放在存储设备 的固定地方,系统启动时调入内存。 文件系统通过对该表的信息完成对文件的创建、搜索和删除。 注意,单级目录无法解决文件重名问题。 二级目录 以用户为单位把各自的文件FCB分组,然后将其放在主目录的 目录项中,用户的目录文件称为用户文件目录(UFD)
第七章 文件系统
§7.1 文件系统的概念
1.文件系统的引入 文件系统必须完成的工作: (1)外存的分配、回收 (2)按名存取(最基本目标) (3)文件的共享和保护 2.文件与文件系统的概念 (1)文件: ○具有文件名的具有相关属性的字符的有序集合。 ○具有文件名的具有相关属性的记录的有序集合。
§7.1 文件系统的概念
文件A
第一物理块号(10)
文件长度(4)
物理块号
10
11
12
13
逻辑块号
0
1
2
3
连续文件结构
特点:1)文件逻辑块号到物理块号的映射简单,读写速度快;
2)不利于文件内容的增减,而且会限制文件的大小。
2)串联文件
串联文件采用非连续的物理块来存放文件信息,在每个物理 块中设置一个指针指向其后续的物理块,而使得存放同一文件 的物理块结成一个串联队列。
§7.6 文件存取控制
文件共享:指不同用户共同使用一个文件 文件保护:防止文件拥有者和其它用户对文件内容的 破坏 文件保密:指未经文件所有者许可,任何用户不得访 问该文件
文件系统的存取控制机构功能:
( 1 )对拥有权限用户,应允许其对文件进行权限限 定的操作 (2)对没有权限的用户,应禁止其对文件进行操作 (3)应防止一个用户冒充其它用户对文件进行操作 (4)应防止拥有权限用户误用文件
目录文件
是指由文件的目录信息组成的特殊文件,其文件内容是用 来检索普通文件的目录信息
特殊文件
指各种输入输出设备组成的特殊文件,其使用方式与普通 文件相同,但它与设备处理相联系
§7.2 文件的逻辑结构与存取方法
7.2.1 逻辑结构(组织)
文件的逻辑结构(组织):是指从用户组织、使用 文件时可见的结构。
lee
E R W W
zhang
RWE RWE WE RW
….
….
a.c b.c d.c e.c
特点:存取控制矩阵将占用大量的空间,而且验证时扫描 存取控制矩阵将花去较长的时间
(2) 存取控制表
以文件为单位,把用户按某种关系分成若干组,规定每组的 存取权限。
文件名
用户
文件组 A组 B组 wang 其他
用户 名 目录大 小 控制 物理 始址
文件名 A.C editor
属性 物理始址 a.c editor
Wang
Zhang
文件名 A.C editor
属性 物理始址
a.c同名
多级目录 构成树型结构,最高层是根目录,最低层是数据文件,其它 是目录文件。 特点:
1)层次清楚,便于管理,不同分支赋予不同的权限,便于保护 2)解决了文件重名问题,不同分之下,文件的全名不同 3)查找速度快
为了实现存取控制机构功能,系统提供了一组存取控制 验证模块,存取验证模块的工作步骤:
(1)审定用户的存取权限 (2)比较用户权限与本次操作是否一致 (3)将存取要求和访问文件的保密性比较,看是否冲突 验证用户存取权限的方法: (1) 存取控制矩阵
用户 文件名 存取数
wang
RWE RW R R
Rx
Ry
Rw
(3) 转置结构
把所有与同一键值对应的记录指针连续的置于目录中该 键的位置下。
特点:最适合于按键值检索记录
K1
含有K1的 所有记录的指针
Ri
Rj
Rz
…
文件的转置结构
(4)顺序结构:
所有记录按给定的键所规定的顺序排列的方式
特点:增加和删除记录时比较麻烦,因为文件是按键排序 的,增、删记录均需调整记录顺序。
7.2.2 存取方法
(1) 顺序存取法 按文件的逻辑地址进行顺序存取,对于记录式文件,按记 录号的顺序存取,对于字符流(无结构)文件,存取位 置由读写指针指明,且读写指针根据读取的字符量自动 调整。 (2)随机存取法 按记录号直接进行存取,或根据存取命令直接把读写指针 移到欲读写位置来读写 (3)按键存取法 按给定的键值或记录名进行存取 按键存取时的几种搜索算法: (1)线性搜索法(逐个比较搜索),效率较低 (2)散列法(由散列函数直接产生键所对应的逻辑地址) (3)二分法(适用于文件中的键或记录是有序的情况,效 率较高)
Wang的SFD ID zhang的SFD ID
主目录
wang zhang
ID
3 4
a.c b.c
a.c b.c f.c z.c
5 6
f.c z.c
Sub_d
6 7 8
Sub_d的SFD ID
w.c
9
例:访问文件 zhang/ sub_d/w.c 的过程 和 wang/b.c 的过程
7.5.4 目录管理
(2)文件系统:操作系统中与管理文件有关的软件 和数据的集合。 文件系统的特点: 1)友好的用户接口 2)对文件实行按名存取,对用户透明 3)能够实现文件的用户级和进程级共享 4)能够调用设备管理程序实现对大容量存储介质的有效 管理。
3.文件的分类
(1)按文件性质和用途分类
系统文件
由操作系统核心和系统程序及数据组成,通过系统调用执行, 代表了系统给用户提供的功能,不允许用户读写和修改。 库文件
特点:1)索引文件能满足文件动态增长的要求,又适用于顺 序访问和随机访问 2)增加了空间开销,因索引表要占用空间;另外,存 取文件需两次访问存储器,一次读索引表,第二次才读数据
7.3.2 文件存储设备
1.顺序存取设备
只有前面的物理块访问后,才能访问后面的物理块号,如磁 带,顺序存取设备不适合随机访问
为提高文件存取速度和不增加 I/O 设备的负担,通常 把正在使用的文件目录表目复制到内存。 打开文件:把文件存储设备上的目录文件复制到内存 的操作 关闭文件:删除文件的内存副本的操作。 活动名字表:内存中存放的活动文件的SFD表目,该表 每个用户一张 活动文件表:内存中存放的活动文件的BFD表目称为活 动文件表,该表整个系统一张
a.c
RWE RE E RWE None
注:每个文件均有一个存取控制 表,将其放在BFD中,当文件打 开时,存取控制表就放入内存 中了,效率很高(UNIX采用)
(3)口令,包括登录系统的系统级口令和建立文件时的口令
(口令一般需保存在系统中)
(4)密码,对文件内容加密,用时需解密
§7.7 文件的使用
3.基本文件目录表BFD
将所有文件目录的内容分成两个部分:
• 符号文件目录表(SFD):包括文件名、文件内部标识符 • 基本文件目录表 (BFD):包括文件结构信息、物理块号、 存取控制和管理信息。