《操作系统》复习重点

1、操作系统课程考试大纲（平顶山学院13级）1. 操作系统引论（1）理解操作系统的定义及功能； 操作系统的定义、操作系统的功能。1. 操作系统：是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。2. 操作系统的功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和用户接口管理1)存储器管理：内存分配，地址映射，内存保护和内存扩充2)处理机管理：作业和进程调度，进程控制和进程通信3)设备管理：缓冲区管理，设备分配，设备驱动和设备无关性4)文件管理：文件存储空间的管理，文件操作的一般管理，目录管理，文件的读写管理和存取控制5)用户接口：命

2、令界面/图形界面和系统调用接口（2） 识记操作系统的三种基本类型及特点；批处理系统、分时系统、实时系统。多道批处理系统、分时系统、实时系统、个人机系统、网络系统和分布式系统1)多道批处理系统(1)批处理系统的特点：多道、成批(2)批处理系统的优点：资源利用率高、系统吞吐量大(3)批处理系统的缺点：等待时间长、没有交互能力2)分时系统(1)分时：指若干并发程序对CPU时间的共享。它是通过系统软件实现的。共享的时间单位称为时间片。(2)分时系统的特征：同时性：若干用户可同时上机使用计算机系统交互性：用户能方便地与系统进行人-机对话独立性：系统中各用户可以彼此独立地操作，互不干扰或破坏及时性：用户能

3、在很短时间内得到系统的响应(3)优点主要是：响应快，界面友好多用户，便于普及便于资源共享3)实时系统(1)实时系统：响应时间很快，可以在毫秒甚至微秒级立即处理(2)典型应用形式：过程控制系统、信息查询系统、事务处理系统(3)与分时系统的主要区别：分时系统实时系统交互能力强（通用系统）弱（专用系统）响应时间秒级及时，毫秒/微妙级可靠性一般要求要求更高（3） 理解操作系统的基本特征和工作状态；四个特征，两种工作状态。1. 操作系统基本特征：并发，共享,虚拟和异步性。1)并发：并发性是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。2)共享：共享是指计算机系统中的资源被多个任务所共用。3)虚拟：是指通过

4、某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。4)异步性：每个程序什么时候执行，向前推进速度快慢，是由执行的现场所决定。2. CPU的工作状态分为系统态(或称管理态，管态)和用户态(或称目态)。引入这两个工作状态的原因是：为了避免用户程序错误地使用特权指令，保护操作系统不被用户程序破坏。具体规定为，当CPU处于用户态时，不允许执行特权指令；当CPU处于系统态时，可执行包括特权指令在内的一切机器指令。(4)了解领会多道程序设计技术多道程序设计技术是指在计算机内存中同时存放多个作业，它们在管理程序控制之下交替执行，共享系统中的各种资源。a.单道批处理系统的特征自动性、顺序性、单道性b.多道批处理

5、系统的特征 多道性：内存中可驻留多道程序无序性：作业完成的先后顺序与进入内存的顺序无严格对应关系调度性：作业提交系统到完成需经历作业和进程调度。c.多道程序运行的特征： 主存中存放多道程序、宏观上并行、微观上串行d.多道批处理系统的优缺点 资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力本章占试卷总分2%2. 进程管理（1） 理解程序顺序执行与并发执行的特征；a.程序的顺序执行：在任何时刻，机器只执行一个操作，只有在前一个操作执行完后，才能执行后继操作。b.程序顺序执行的特征：顺序性、封闭性、可再现性 顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一个操作必须在下一个操作之前结束

6、。 资源独占性（封闭性）：运行程序独占全机资源。系统资源状态由运行的这个程序决定和改变。执行过程中不受外界因素影响。 结果无关性（可再现性）：程序运行结果与程序执行速度无关，只要环境和初始条件相同，程序重复执行总能得到相同结果。 优点：由于顺序程序的资源独占性（封闭性）和结果无关性（可再现性），为程序员调试程序带了很大方便 缺点：由于资源的独占性，使得系统资源利用率非常低c. 程序的并发执行：是指若干个程序（或程序段）同时在系统中运行，这些程序（或程序段）的执行在时间上是重叠的，一个程序（或程序段）的执行尚未结束，另一个程序（或程序段）的执行已经开始。d. 程序并发执行时的特征：间断性、非封闭

7、性、不可再现性 失去了程序的封闭性和可再现性 并行执行的程序间产生了相互制约关系 程序与CPU执行活动之间不再一一对应（2） 理解进程的基本概念及特征； 定义：在多道程序环境下，为了描述程序在计算机系统内的执行情况，必须引入新的概念进程。 可并发执行的程序，在一个数据集合上的运行过程。 申请/拥有资源 调度（线程） 程序：静态概念，是指令和数据的集合，可长期存储 程序属于进程 进程与程序对应关系： - 一个程序可以对应一个进程或多个进程- 一个进程可以对应一个程序，或者一段程序进程的特征 结构特征：进程实体程序段相关的数据段PCB 动态性、并发性、独立性、异步性新建 就绪 执行 阻塞 终止接纳

8、分派/调度时间片完事件发生事件等待完成（3） 掌握进程同步与互斥；掌握信号量机制、信号量的含义。信号量就是一种特殊变量，它用来表示系统中资源的使用情况。而整型信号量就是一个整型变量。1. 当其值大于“0”时，表示系统中对应可用资源的数目；2. 当其值小于“0”时，其绝对值表示因该类资源而被阻塞的进程的数目；3. 当其值等于“0”时，表示系统中对应资源已经都被占用，并且没有因该类资源而被阻塞的进程。熟练使用信号量解决进程同步与互斥问题，深入领会经典进程同步问题的处理方法。A 生产者与消费者const sizeofbuffer=; /*缓存区大小*/semaphore *mutex; mutex-

9、>value=1; /*互斥信号量mutex，初始化为1*/semaphore *full; full->value=0; /*资源信号量full，数据单元，初始化为0*/semaphore *empty; empty->value=sizeofbuffer; /*资源信号量empty，空存储单元*/ 20 / 20/*/viod producer() while(true) 生产一条数据； wait(empty); wait(mutex); 存入一条数据； signal(mutex); signal(full); /*/viod consumer() while(true)

10、 wait(full); wait(mutex); 取一条数据； signal(mutex); signal(empty); 消费数据； /*/main /* 主程序*/ cobegin producer(); consumer(); coend/*/B 和尚打水某寺庙，有小、老和尚若干，有一水缸，有小和尚提水入缸供老和尚饮用。水缸可容10 桶水，水取自同一井中。水井径窄，每次只能容一个桶取水。水桶总数为3个。每次入、取缸水仅为1桶，且不可同时进行。给出取水、入水的算法描述。互斥：井、缸的操作 同步：小和尚向缸中放水（信号量缸的容量）老和尚取水（信号量表明缸中水的容量）变量：水桶的个数。Sem

11、aphore  mutex1=1;mutex2=1;empty=10;full=0;pail=3; Main() cobegin   get();  use();  coend   Get()  /小和尚取水while (true)     p(empty) p(count)    P(mutex1) 从井中取水；&#

12、160; v(mutex1) ； P(mutex2) ；将水倒入缸中；      v (mutex2) ；     v (full) ；      v (pail) ；  Use() /老和尚  while(true)p (full);p(count);P(mutex2

13、); 从缸中取水；      v (mutex2)；v(empty)；       喝水；       v (count) ；     C 读者与写者semaphore r_w_w=1;semaphore h_mutex_read_count=1;int read_count=0; writer()P(r_w

14、_w);写文件;V(r_w_w);reader()P(h_mutex_read_count);if(read_count=0) P(r_w_w);read_count+;V(h_mutex_read_count);读文件;P(h_mutex_read_count);read_count-;if(read_count=0) V(r_w_w);V(h_mutex_read_count);D 为了照顾写者进程，可以采用另一种方案/* 计数读者进程、写者进程 */var readcount,writecount:integer: = 0,0; /* 设置读者进程计数、写者进程计数、数据文件互斥访问信号

15、量并置初值 */ var rmutex,wmutex，mutex:semaphore =1，1，1; /* 设置其他的读者进程、其他的写者进程阻塞信号量并置初值 */ var rblock，wblock:semaphore =1,1; reader; /* 创建读者进程 */ writer; /* 创建写者进程 */cobein/*/reader： / * 读者进程*/ begin while(需要读数据) P(wblock); P(rblock); P(rmutex); readcount = readcount + 1; if readcount = 1 then P(mutex); V(

16、rmutex); V(rblock); V(wblock); 完成一个读操作; P(rmutex); readcount = readcount 1; if readcount = 0 then V(mutex); V(rmutex); end;writer： /* 写者进程 */ begin while(需要写数据) P(wmutex); writecount = writecount + 1; if (writecount = 1) P(rblock); V(wmutex); P(mutex); 完成写操作; V(mutex); V(mutex); P(wmutex) writecount

17、 = writecount - 1; if (writecount = 0) V(rblock); V(wmutex); end;/*/coend;a. 进程的并发性：在并发执行的系统中，若干个作业可以同时执行，而每个作业又需要有多个进程协作完成。在这些同时存在的进程间具有并发性b. 进程同步的主要任务：使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。1) 临界资源：在系统中有许多硬件或软件资源，在一段时间内只允许一个进程访问或使用，这种资源称为临界资源。2) 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区 c. 进程同步：进程同步是指多个相关进程在执行次序

18、上的协调，这些进程相互合作，在一些关键点上需要相互等待或相互通信。d. 进程互斥：进程互斥是指当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待，当占用临界资源的进程退出临界区后，另一个进程才被允许使用临界资源。 e. 掌握同步机制遵循的四个原则A每次只允许一个进程处于临界区（忙则等待）；B进程只能在临界区内逗留有限时间，不得使其它进程在临界外无限期等待（有限等待）C如果临界区空闲，则只要有进程申请就立即让其进入（空闲让进）；D进入临界区的进程，不能在临界区内长时间阻塞等待某事件，必须在一定期限内退出临界区（让权等待）（4） 了解进程控制、通信；理解进程控制和通信的过程;用模式切换户模式到

19、系统模式：用户程序执行到一条系统调用，进入操作系统内核执行系统模式到用户模式 ：执行完系统调用的功能，返回到用户程序特殊情况：程序执行到结束语句时，切换到系统模式，不再返回到用户程序 一般地，操作系统内核的功能可以概括地划分为资源管理功能和支撑功能。 - 资源管理：进程管理、存储管理和I/O设备管理 - 支撑功能：中断处理、统计、监测、时钟管理、原语操作等。进程通信：进程之间相互交换信息的过程称为进程通信（IPC）。A 低级通信和高级通信1. 低级通信：只传递状态和整数值（控制信号），包括进程同步和互斥所采用的信号量和管程机制。2. 高级通信：能够传递任意数量的数据，包括共享存储器区、管道、消

20、息。B 直接通信和间接通信1. 直接通信：信息只接传递给接收方，如管道。2. 间接通信：借助于收发双方进程之外的共享数据结构作为通信中转，如消息队列。收发方的数目可是任意的。C进程同步的通信方式只适合通信的信息量为一个字或几个字的情况，不适合传递大量的数据。当进程之间需要交换的数据量大时，为了提高效率，系统需要采用一些相应的通信机制来完成进程通信，这样的通信机制有共享存储区、消息传递和管道。掌握进程和程序之间的区别。2、进程与程序的区别 程序：指令的有序集合。其本身没有任何运行的含义，是一个静态概念 进程：程序在处理机上的一次执行过程，是一个动态概念 程序可以作为一种软件资

21、料长期保存，而进程有一定的生命期，将动态地产生和消亡 进程是一个能独立运行的单位，能与其他进程并行地活动 进程是竞争计算机系统有限资源的基本单位，也是处理机调度的基本单位 进程一定包含一个程序，而一个程序可以对应多个进程 程序是进程完成功能的逻辑描述（5） 线程概念；1. 定义：线程是进程内一个相对独立的、可调度的执行单元。有时称轻量级进程。2. 将原来进程的两个属性分开处理。3. 每个线程都具有a) 执行状态；b) 受保护的线程上下文，当线程不运行时，用于存储现场信息c) 独立的程序指令计数器d) 执行堆栈e) 容纳局部变量的静态存储器f) 可存取所在进程的内存和其他资源4. 线程

22、的特性a) 并行性：同一进程的多个线程可在一个或多个处理器上并发或并行运行b) 共享性：同一个进程中的所有线程共享进程获得的主存空间和一切资源c) 动态性：线程也是程序在相应数据集上的一次执行，由创建而产生，至撤销而消亡，有其生命周期5. 线程的性质a) 线程是进程内一个相对独立的可执行单元b) 线程是操作系统中的基本的调度单元c) 进程中至少要有一个或一个以上的线程d) 线程可以创建其他线程e) 线程并不拥有资源，只是使用他们，进程是资源分配和拥有的基本单元。f) 由于共享资源，线程间需要通信和同步机制g) 线程有生命期，有诞生和死亡（6） 掌握信号量解决经典进程同步问题的处理方法。本章占试

23、卷总分30%3. 处理机调度与死锁 （1）识记作业的概念，作业进程之间的关系；A了解作业的概念，作业进程之间的关系。a.作业由一组统一管理和操作的进程集合构成，是用户要求计算机系统完成的一项相对独立的工作。b. 作业状态分为四种：提交、后备、执行和完成。B掌握作业的三个组成部分。（2）了解调度的层次，作业、进程调度的类型与方式a. 调度的层次划分进程调度的类型：高级调度、低级调度、中级调度 1) 高级调度又称为作业调度或长程调度，用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入主存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后将新创建的进程排入就绪队列，准备执行。2) 低级调度通常又称为进程调度或短程调

24、度。它决定主存中的就绪队列上的哪个进程（单处理器系统）将获得处理器，然后把处理器分配给该进程，使其执行。方式：非抢占方式 、抢占方式3) 中级调度：系统将那些暂时不能运行的进程从主存调到外存（仍然保持进程状态）上的特定区域，这些在外存存放的进程所处的状态称为就绪驻外状态或挂起状态。当这些进程的运行条件具备，且主存又有空闲时，在中级调度的控制下，再将处于外存上的那些重新具备运行条件的就绪驻外进程调入主存，并将其状态修改为就绪状态，放入就绪队列，等待进程调度。目的：是为了进一步提高主存的利用率和系统的吞吐量。b. 作业、进程调度的类型与方式1) 作业调度：从后备队列中按照一定的算法，选择若干个作业

25、，为它们分配必要的资源，将它们调入主存，然后为它们建立进程，并按照一定的算法将其插入就绪队列。2) 进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理器分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入运行。3) 作业调度的功能1)记录系统中各个作业的情况2)按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业3)为选中的作业分配内存和外设等资源4)为选中的作业建立相应的进程5)作业结束后进行善后处理工作4) 进程调度和调度的功能（1）处理器执行的进程完成任务，处理器空闲； （2）处理器执行的进程转入阻塞状态，此时处理器空闲； （3）处理器执行的进程被其它进程抢占； （4）处理器执行的进程被挂起。5)

26、 进程调度和调度的功能1.进程调度：后备状态执行状态2.进程调度时机：任务完成后、等待资源时、运行到时了、发现重调标志3.进程调度的功能：保存现场、挑选进程、恢复现场作业调度（宏观调度）为进程活动做准备，即有获得处理机的资格调度次数有的系统不设作业调度进程调度（微观调度）使进程活动起来，即分配得到了处理机调度频率高进程调度必不可少6)（3）掌握作业调度和进程调度的策略和算法；掌握作业调度和进程调度的策略和算法，重点要掌握几种典型的调度算法的基本思想、适用的范围和特点，要能指出各种调度算法的调度顺序并能计算它们的平均周转时间和平均带权周转时间。A 评价调度算法的指标调度性能评价准则：CPU利用率

27、、吞吐量、周转时间、就绪等待时间和响应时间1） 吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量2） 周转时间：a. 周转时间=完成时刻提交时刻b. 平均周转时间=周转时间nc. 带权周转时间=周转时间实际运行时间d. 平均带权周转时间=带权周转时间nB 简单的调度算法1） 先来先服务算法(First Come First Served )2） 最短作业优先算法(Shortest Job First)3） 最高响应比优先算法(Highest Response Ratio First)a. 开始只有作业1，被选中执行时间20msb. 作业1执行完毕，响应比依次为1+15/15、1+10/5、1+5/10，

28、作业3被 选中，执行时间5ms；c. 作业3执行完毕，响应比依次为1+20/15、1+10/10，作业2被选中，执行时间15ms；d. 作业2执行完毕，作业4被选中，执行时间10ms；e. 平均作业周转时间T = (20+15+35+35)/4 = 26.25f. 平均带权作业周转时间W = (20/20+15/5+35/15+35/10)/4 = 2.464） 基于时间片的调度算法a. 时间片轮转(Round-Robin)b. 多队列反馈调度算法(Multilevel Feedback)（4） 识记死锁产生的两个原因和死锁的概念；了解死锁产生的两个原因和死锁的概念；a.死锁的概念：是指多个进

29、程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力的作用，这些进程将都不能再继续执行。掌握死锁产生的必要条件和处理死锁的方法；b. 产生死锁的原因 ：竞争资源、进程推进顺序非法（5）理解死锁产生的必要条件和处理死锁的方法；Jgkldhla. 产生死锁的必要条件：互斥条件、不可强占条件、占有且申请条件、循环等待条件。如果在计算机系统中同时具备上面四个必要条件时，那么会发生死锁。即四个条件中有一个不具备，系统就不会发生死锁。b. 解决死锁的四种方法：死锁的预防、避免、检测与恢复。（5） 理解领会银行家算法。在银行家算法中，若出现下述资源分配情：ProcessAllocationNeedAvailableP00

30、03200121622P110001750P213542356P303320652P400140656试问： 该状态是否安全？ 若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统能否将资源分配给它？该状态是安全的，因为存在一个安全序列< P0P3P4P1P2>。下表为该时刻的安全序列表。资源情况进程WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP0P3P4P1P21 6 2 21 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 110 0 1 20 6 5 20 6 5 61 7 5 02 3 5 60 0 3 20 3 3 30 0 1

31、 41 0 0 01 3 5 41 6 5 41 9 8 71 9 9 112 9 9 113 12 14 17truetruetruetruetrue 若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。本章占试卷总分24%4. 存储器管理（1）了解程序装入和链接的方式；了解程序装入和链接的方式；理解逻辑地址、物理地址的概念，重定位的概念；a. 绝对装入方式，在编译时，如果知道程序将驻留在内存的什么位置，那么编译

32、程序将产生绝对地址的目标代码。 b. 可重定位装入方式，在多道程序环境下，由于编译程序不能预知所编译的目标模块在内存的什么位置，因此目标模块的起始地址通常从0开始，程序中所有其他地址都相对于起始地址计算。c. 动态运行时装入方式，程序在装入内存中后，允许程序在运行中在内存中移动位置。静态链接:在程序运行之前,先将各目标模块及它们所需的库函数,链接成一个完整的装入模块,以后不再拆开。这种事先进行链接的方式叫静态链接方式。 装入时动态链接:用户源程序编译后所得的一组目标模块,在装入内存时,采用边装入边链接的链接方式。运行时的动态链接:对某些目标模块的链接,是在程序执行中需要该目标模块时,才对它进行

33、的链接（2）理解逻辑地址、物理地址的概念，重定位的概念；（3）识记各种分配方式的特点；（4）理解动态分区中的五种分区分配算法，内存回收的四种情况；（5）理解覆盖、对换的概念；（6）理解引入分页（段）的基本思想，段页式管理的基本思想，页（段）表的作用；分页存储管理技术1.分页的概念1)逻辑空间等分为页；2)物理空间等分为块，与页面大小相同；3)逻辑地址表示：（如，页面大小为1K）4)内存分配原则：以块为单位，逻辑上相邻的页可以分配在不相邻的内存块中。5)页表：实现从页号到物理块号的地址映射6)地址映射：由硬件完成。2.请求分页的基本思想1)地址空间分页，内存分块，页与块大小相同；2)作业部分装入

34、内存。3)作业所占的各块不连续。4)硬件通过页表生成访内地址。5)若缺页，进行缺页中断处理，换入内存。6)利用快表可加速地址转换。分段存储管理技术1.分段的概念1)逻辑空间分段：段是信息的逻辑单位，每段对应一个相应的程序模块，有完整的逻辑意义。2)程序的地址结构：逻辑地址表示：（二维的地址空间）31161503)内存分配：内存以段为单位进行分配，每个段单独占用一块连续的内存分区。4)段表：实现每个逻辑段到物理内存中分区位置的映射5)地址转换：2.分页与分段的区别分页信息的物理单位大小一样，由系统固定地址空间是一维的分段信息的逻辑单位大小不等，由用户确定地址空间是二维的（6） 掌握页（段）表的机

35、制变换过程；在具有快表的段页式存储管理方式中，如何实现地址变换？答：在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一个段表寄存器，其中存放段表始址和段长TL。进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较。若S<TL，表示未越界，利用段表始址和段号来求出该段所对应的段表项在段表中的位置，从中得到该段的页表始址，并利用逻辑地址中的段内页号P来获得对应页的页表项位置，从中读出该页所在的物理块号b，再利用块号b和页内地址来构成物理地址。 在段页式系统中，为了获得一条指令或数据，须三次访问内存。第一次访问内存中的段表，从中取得页表始址；第二次访问内存中的页表，从中取出该页所在的物理块号，并

36、将该块号与页内地址一起形成指令或数据的物理地址；第三次访问才是真正从第二次访问所得的地址中，取出指令或数据。 显然，这使访问内存的次数增加了近两倍。 为了提高执行速度，在地址变换机构中增设一个高速缓冲寄存器。每次访问它时，都须同时利用段号和页号去检索高速缓存，若找到匹配的表项，便可从中得到相应页的物理块号，用来与页内地址一起形成物理地址；若未找到匹配表项，则仍须再三次访问内存（8）理解分页和分段的区别；a. 分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点；b. .对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减

37、内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要；而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要；第二页的大小固定且由系统确定，而段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序；第三分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的。（9）理解虚拟存储器以及它的三个主要特征；特征：离散性、多次性、对换性、虚拟性； 最本质的特征：离散性；最重要的特征：虚拟性。（10）掌握实现虚拟存储器的方式请求分页存储管理方式、请求分段式存储管理方式，缺页中断机构；（11）了解抖动现象。本章占试卷总分20%5. 设备管理（1）识记设备管理的功能，设备

38、的分类，控制器等；1.设备管理的目标设备管理的目标：使用方便、与设备无关、效率高、管理统一。2.设备分类1)存储设备（外存、辅助存储器）：用于存储信息的设备2)输入/输出设备：用于输入/输出信息的设备2.设备标识.3)设备绝对号：系统为设备指定的唯一代号4)设备相对号：用户自己规定的设备序号3. 设备管理功能a. 监视设备状态b. 进行设备分配c. 完成I/O操作d. 缓冲管理与地址转换（2）理解通道引入的原因和目的，通道的分类；（3）了解设备分配中的数据结构；常用设备分配技术1.根据设备的使用性质，可将设备分成：独占设备、共享设备和虚拟设备1)独占设备：不能共享的设备，即：在一段时间内，该设

39、备只允许一个进程独占。如打印机。2)共享设备：可由若干个进程同时共享的设备。如磁盘机。3)虚拟设备：是利用某种技术把独占设备改造成可由多个进程共享的设备。2.针对三种设备采用三种分配技术：独占分配、共享分配和虚拟分配。1) 独占分配技术：是把独占设备固定地分配给一个进程，直至该进程完成I/O操作并释放它为止。2) 共享分配技术：通常适用于高速、大容量的直接存取存储设备。由多个进程共享一台设备，每个进程只用其中的一部分。3) 虚拟分配技术：利用共享设备去模拟独占设备，从而使独占设备成为可共享的、快速I/O的设备。实现虚拟分配的最有名的技术是SPOOLing技术，也称作假脱机操作。（4）理解逻辑设

40、备、物理设备、SPOOLING系统；（5）掌握各种I/O控制方式的特点；（7） 理解中断的概念，中断的一般步骤；a. 中断是由于某些事件的出现，中止现行进程的执行，而转去处理出现的事件，中断事件处理完后，再继续运行被中止进程的过程。b. 在这里引起中断的事件称为中断源。中断事件通常由硬件发现。c. 对出现的事件进行处理的程序称为中断处理程序。中断处理程序是由操作系统处理的，属于操作系统的组成部分。d. 中断的类型：1) 硬件故障中断2) 程序中断3) 外部中断4) 输入输出中断5) 访管中断（7）了解引入缓冲的原因，理解常用的缓冲技术；1.引入缓冲区的目的1)缓和CPU与外设间速度不匹配的矛盾

41、2)提高CPU与外设之间的并行性3)减少对CPU的中断次数2.缓冲区的设置方式1)单缓冲：当数据到达率与离去率相差很大时，可采用单缓冲方式。2)双缓冲：当信息输入和输出率相同（或相差不大）时，可利用双缓冲区，实现两者的并行。3)多缓冲：对于阵发性的输入、输出，为了解决速度不匹配问题，可以设立多个缓冲区。（8）掌握比较重要的磁盘调度算法。例题：1 一个硬盘的扇区长度为512个字节，磁道长度为32个扇区，平均寻道时间为20ms，传输速率为1MB/s,转速为3600rpm。显然， 如果一个长度为128K个字节的文件存放在该硬盘上，那么该文件将在该硬盘上占用256个扇区。请问：如果系统从该硬盘上完整地

42、读入该文件， 将花费多长时间？1）若文件连续地存放在硬盘的8个相邻的磁道上，那么系统完整地读入该文件需要花费的时间：(208.316.7)(8.316.7)×7220ms2）若文件随机地存放在硬盘的256个扇区上，那么读入该文件需要花费的时间：(208.30.5)×2567373ms2 先到先服务算法FCFS(First Come First Serve)a. 例如，一个有100条磁道的磁盘，磁道依次编号为099，磁头当前位于第20磁道，对于如下的访问请求：请求次序： 1 2 3 4 5 访问磁道： 99 2 97 10 26 若按FCFS算法，则磁头移动的磁道数为79+97+95+87+16374b. 磁头在磁道之间来回频繁移动，不但造成较大的时间开销，影响