操作系统原理与技术-网工讲解

第1节操作系统定义与作 第2节进程管 程 进 信号量机制和PV操 第3节器的管 第4节文件系 文 第5节作业调 第1节操作系统定义操作系统有两个重要的作通过资源管理，提高计算机系统的效改善人机界面，向用户提供友好的工作操作系统的功(1)进程管(2)管设备管文件管作业管第2节进程管基本程程序的顺序执算，最后才能打印计算结果。这里，用结点(Node)代表各程序段的操作(在图2-1中用圆圈表示)，其中，I代表输入操作，C代表计算操作，P为打印操作；另外，用箭头指示操作的先后次序。这样，上述的三个程序段的执行顺序如图2-1所示。2-12-2S1:S1:a:=x+y；S2:b:=a-5；S3:S2S1之后(a被赋值)S3也只能在b被赋值后才能执行。因此，这三条语句应按图2-2所示的顺序执行。进进程的定进程的状态及状态间的切因此进程一般有运行、就绪和阻塞3种基本状态。2-52-6(24)A.1→2 进程的控到I/O操作完成后才能继续执行的这些事件时，由于无法继续执行，进程变调用阻塞原语来把自己阻塞，并2-7进程的死死锁的概进程推进顺序。即当进程在运行中，请求好资源的顺序不当，导致进程死锁死锁举12台;21台，此时，系统中已无可供分配的资源，使得各个应为(201753R，5个R，那么至少有（24）R，才能保证系统不（24）A.12B.13C.14设系统中有RmnRw，那么当m、n、abcdew222441223321223A.a和 B.b和A.n1或wC.c和 D.c和B.m加1或w减 C.m减1或w加D.m1w死锁产生的条求该资源，请求者只能组赛，直到占有该资源的进程用完。死锁的处进程同步的基本概如。有空即进。无进程处于临界区时，允许进程进入临界区，并且只能在临界区运行有限的时无空则等。临界区中有进程时，其他欲进入临界区的进程必须等待，以保证进程互斥地临界资源有限等待。对要求临界资源的进程，应保证进程能在有限时间进入临界区，以免陷入"饥饿"状态让权等待。当进程不能进入自己的临界区时，应立即处理机信号量机制PVPVPV操作是低级通信原语，在执行期间不可分割。其中，P操作表示申请一个资源，V操作表示一个资源。P操作可用如下过程表示:ProcedureProcedurePProcedureV(VarS:Semaphore);IfS<=0thenR(s){从阻塞队列中唤醒一个进程}进程同步与互斥实(1)系统中只有一个..(2016年11月)(2016年11月)假设系统中有n个进程共享3台扫描仪，并采用PV操作实现进程同步与互斥。若系统信S1，进程、又分别执行了1P（S）S27)。（27〕A．3B．-3C．1D．-(201411假设系统采PV作实现进程同步与互斥。若n进程共享两台，那么信号量的取值范围为(23)(23)A.-2～nB.-(n-1)～lC.-(n-1)～2D.-(n-(20145R的可63RiR，该系统可能会发生死锁的最小i(24)S2，RR分别为(25)。(2013(2013年11月)假设系统采用PV操作系统实现进程同步与互斥，若有n个进程共 信号量S的值为-3时，表示系统中有(23)个进程等待使用扫描仪。 2-102-10BeginS1；V(a)；V(a)；end；BeginP(a)；S2；V(c)；V(d)；end；BeginP(b)；S3；V(e)；end； BeginBeginP(e)；P(f)；(2016(2016年下)假设某计算机系统中只有一个CPUTl、T2、T3和T4，系统采用优先级调度，且Tl的优先级>T2的优先级>T3的优先级>T4的优先级。每个作业Ti具有三个程序段：输入、计算和输出,(i=1，2，3，4，其执行顺序为。这四个作业各程序段并 1425（24）A．、（25）A．、B．、B．、、、、、 S5的初值都等于零,下图中a和b(26);c和d(27),e和f(28)。cfB.P(S1)V(S2)和 C.V(S1)V(S2)和 D.P(S1)P(S2)和B.P(S2)和 C.V(S2)和 D.V(S2)和B.V(S5)和 C.V(S3)和 D.P(S3)和edba例1，在单缓冲区系统中，生产者进程P1不断地生产产品送入缓冲区，消费者进程P2不断地从缓冲区中提PlP2S1，表示缓冲区空，初值应为多少可以将产品送入缓冲区？设另一个信号量S2，表示缓冲区有无产品，初值多少才行？同步过程如图2-11所示。2-112-12n，S202-13所示。（2015（201511）2P1P2，1P3。P1将初步加工的半成品放入半成品箱Bl,P2从半成品箱Bl取出继续加工，加工好的产品放入成品箱B2;P3从成品箱B2取出产品检验。假设BlnB2m6S1、S2、S3、S4、S5S6S3S6为（24）为（24）半成品B1产品B2 第3节器的管对于通用计算机而言，层次至少应具有三级：最为CPU寄存器，中间为主存，最底层是辅存。在较动介质等6层，如图3-1所示。图3-1计算机系统层次示意基本概主器，CPU的控制部件只能从主器中取得指令和数据，数据能够从主器并将它们装入到寄存器中，或者从寄存器存入到主器。CPU与设备交换的信息一般也依托于主器地址空间。由于主存储器的速度远低于CPU执行指令的速度，为缓和这一，在计算机系统中引入了寄存器和高速缓存。寄存寄存器速度最快，完全能与CPU协调工作，但价格却十分昂贵，因此容量不可能做得很大。寄存器的高速缓磁盘缓对主器空间的扩充，即利用主存中的空间，来暂存从磁盘中读出(或写入)的信息。主存也可以看做(1)编译。由编译程序将用户源代码编译成若干个目标模(3)装入。由装入程序将装入模块装入内主存中的址，故称为相对地址、程序地址、虚拟地址。3-2连续分配管

3-3单一连续分固定分为分区说明表，图3-4(b)为空间分配情况3-4固定分区使用固定分区分配，是最早的多道程序的管理方式，用于60年代的IBM360的操作系统中。由于每个分区动态分区分分区分配中的数据结3-5分区分配算首次适应算法 FF算法要求空闲分区链以地址递增的次序。在分配内存时，从链首开始顺序查找，直至找到一个大小循环首次适应算法(next最佳适应算法(best适应算法(worst快速适应算法(quick程常用的空间大小进行划分，如2KB、4KB、8KB等，对于其它大小的分区，如7KB这样的空闲区，既可以放在8KB的链表中，也可以放在一个特殊的空闲区链表中。20K、10K和5K (22)A。分页管分页原理块，称为块或页框。在为进程分配主存时，将进程中若干页分别装入多个不邻接的块中。如图示。图3-8分页管页地址结320－11？12－313-9地址变换机图3-10分 如图3-10所示，地址变换机构的基本任务是利用页表把用户程序中的逻辑地址变换成主存中的物理地址，应为（25）。01132436 快第4节文件系文文件系文件信息的机构。文件类按用途分库文件。这是由标准子例程及常用的例程等所构成的文件。这类文件允许用户调用，但不允许源文件。这是指由源程序和数据构成的文件。通常由终端或输入设备输入的源和数据所形成的文件都属于源文件。它通常是由ASCII码或汉字所组成的可执行文件。这是指把编译后所产生的目标代码再经过程序后所形成的文件按存取控制属性分只执行文件。该类文件只允许被核准的用户调用执行，既不允许读，更不允许只读文件。该类文件只允许文件主及被核准的用户去读，但不允许读写文件。这是指允许文件主和被核准的用户去读或写的文件文件的结构和组文件的逻辑结文件的物理结构是指文件在物理设备上的存放方法。常用的文件物理结构有连续结构、结构、索连续结它将逻辑上连续的文件信息依次连续存放在连 的物理块上，如错误!未找 源。所示5-1结隐如图5-2，在文件中每个项中，都必须含有指向文件第一个盘块和最后一个盘块的指针，在每一个盘块中都含有指向下一个盘块的指针。如果盘块大512字节，指针占4个字节，则每个盘块中只有508个字节可供用户使用。缺点，不适合随机，其中任一指针出现问题，都会导致整个断开。5-2显显式是指将用于各文件物理块的指针，显式存放在一张表中，整个系统只设置一张表，由于FAT(FileAllocationTable)，MS-DOS机，如要找到一个文件任一盘块号，需将整个FAT调入内存中。（2009（2009年5月）某文件系统采用链 管理方案，磁盘块的1024字节。文Myfile.doc5逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块的大小相等，并依次存放在121、75、86、65和114号磁盘块5120(28(28)A. B. C. D.5-3索引结索引表的起始地址放在文件对应的文件项中。采用方式，只需1-2个指针，此种方式较好。单级索引分配5-45-5例题：如果每个盘块的大1KB，每个盘块号占4个字节，将一个盘块作为一个索引块，求在两极索引混合索引分一级索引和二级索引，此种分配方式在UNIX系统中采用。5-6直接地级每项中为文件数据所在的盘块号。如每个盘块大1KB，每个盘块号占4B，则直接地址部分的文件最大为10*1KB=10KB.一次间接地大中型文件系统中，直接地址文件大小有限，可利用地址项i_addr(10)进行一次索引，则一次索引中可盘块号个数为：1KB/4B=256个允许文件长度为：256*1KB=256KB，则使用直接地址和一次索引功多次间接地1KB。若 文件的逻辑块号分别为1KB。若 文件的逻辑块号分别为5和518，则系统应分别采用(27)；而且可表示的单个文件最大长度(28)KBA．直接地址索引和一级间接地址索引 B．直接地址索引和二级间接地址索引C．一级间接地址索引和二级间接地址索引D．一级间接地址索引和一级间接地址索引 (27)K28)K(27)(28)（2009（2009年11月）UNIX系统采用直接、一级、二级和三级间接索引技 文件，其索引结点有13个地i_addr[0]~i_addr[1211264，(281KB，每个盘块号占4B程，则进F(28)A.可直接寻 B.需要一次间接寻 C.需要二次间接寻址D.需要三次间接寻文 文件控制据结构称为文件控制块(FCB)。文件就是文件控制块的有序集合。通常一个文件也被看做是一个文件，称为文件。5.1MS-DOS文件的查找过程：文件通常放在磁盘上，当文件很多时文件可能要占用大量的盘块，在查找文件的过程中，首先将存放文件的第一个盘块调入内存，然后，把用户所给的文件名与文件内项的文件名逐一比较，若在本盘块内德文件内未找到，则需要再将下一个盘块中德项调入内存，直至找到一个其文件名与指定文件名相匹配的项时，从该项中出该文件的物理地址，按照物理地址文件。所以可能要多次启动磁盘读入文件进行查找。 C．把存盘的超级块从辅存读到内存。D．把文件的FAT表信息从辅存读到内存索引结 项，则仅存放文件名以及指向该索引结点的指针。如表5.2所示。5.2UNIX… 结结构有3种：一 1单结 用。如表5.3所示。表5.3单 二级结构二级主要由主文件MFD(masterfiledirectory)和用户UFD(userfiledirectory).结构如图。在主文件中，每个用户文件都只占有一个项，其项包括用户名和指向该用户文件的指针。用户是由用户所有文件的项组成，较好的解决了重名问题。如图5-7所示。图5-7二 多如果在两级结构中，又进一步允许用户创建自己的子并相应地组织自己的文件这样便可将两级演变为三级文件。通常把包括三级在内的三级以上的文件结构称为树型结构的。主在树型结构中，作为树的根结点，称为根。数据文件作为树叶，其它所有均作为树的结点。下图为多级结构。如图5-8中，用方框代表文件，圆圈代表数据文件。在该树型中，主(根)目录中含有三个用户的总项AB和C。在B项中指针所的B用户的总B中，又包含三个分即F、ED，其中每个分中，又分别包含多个文件。如在BF分中，包含JN两个文件。图5-8多 路径名(absolutepathname)。系统中的每个数据文件都有唯一的路径名。用户文件时，为保证的唯一性，用户在开始时必须使用文件的路径名。例如，在图中，用户要文件J，可用其路径名B／F/J对来 文件名与数据文件名用“／”连接而形成的路径名称为相对路径名(relativepathname)。如用户B的当前 swshare，则该文件的全文件名为(27)(28)。\ rw.dll

B.flash和\swshareYflash\径之首表示 方式①：fd1=open(“(26)/f2”，o_RDONLY)；C.D. C1f2C1f2(26) (28)A.索引 B.索引文 C.指 D.多 (27)A.空闲 廉价磁盘冗余陈列(RedundatArraysofInexpensiveDiskRAID)是利