《操作系统》课件.ppt

1、讲师：赵守祥教授，操作系统导论，1。基本概念2。基本原则3。基本数据结构4。基本算法5。“与时俱进”。操作系统导论教材描述。操作系统导论教材于2005年9月修订，新版本也于同时开始。因此，只有2006年的论文才是新教材的论文。单项选择题115多项选择题25填空题115简答题45综合题104操作系统试题简介操作系统试题简介1。单项选择题的考试内容：正确理解基本概念和基本原则。例如：多通道编程指的是(a)在实时系统中同时运行多个程序，b)在分布式系统中同时运行多个程序，c)在一个处理器上同时运行多个程序，d)在一个处理器上同时运行多个程序，操作系统介绍，试题，2。选择题的内容：正确理解基本概念、基

2、本原理和基本算法。例如：在下列算法中，用于进程调度的算法是：(a)动态优先数法，(b)单向扫描法，(c)时间片轮换法，(d)最近未使用的算法，(e)最短搜索时间优先算法，(e)操作系统介绍试题，(3)。填空题的内容：准确理解和记忆基本概念、基本原则和基本术语。用课本中的术语回答问题。示例1:允许多个用户交互使用计算机的操作系统称为_ _ _ _ _ _ _ _ _。分时系统示例2:从使用的角度来看，外围设备可以分为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。专用设

3、备、共享设备示例3:过程通信指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。大量的数据在进程间交换，还有操作系统介绍的试题。4.简答内容：从资源管理的角度，研究了资源管理的原理，数据结构和算法的准确理解和存储。例1:以分页存储管理为例，说明动态地址映射的实现方法。(浙江2006)例2:简述设备管理的功能。(浙江2006)例3:为什么在进程同步中经常考虑进程互斥，请给出一个例子。(全国2000)，操作系统介绍试题，5。综合考试内容：考查资源管理中各种算法的原理和解题过程。要求通过计算和设计对给定的具体问题给出准确的答案。示例1:在请求分页系统中，假设分配给一个作业的物理块的数量是3，并

4、且该作业的页面方向是2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2。尝试先进先出和LRU算法来计算程序访问期间丢失的页数，并写出物理块中页码的变化过程。在操作系统导论一课中，有七八个这样的算法，我们将在每章的要点解释中提醒大家。第一章绪论，本章的特点，本章的内容主要是基于基本概念，旨在让学生掌握什么是操作系统，它在整个计算机系统中的地位，以及操作系统的功能和分类等基本问题。首先，让学生对操作系统有一个总体的概念，然后在接下来的章节中详细介绍每个具体的内容。主要知识点：1 .计算机系统的组成硬件：中央处理器、存储器、输入输出控制系统、输入输出设备软件：三类软件。操作系统3的四个关键点是什么？操作

5、系统的三个功能提高了效率，方便了使用。操作系统4的功能。资源管理：处理器、内存、文件、设备接口：程序员接口(系统调用)、操作员接口(操作控制命令)、主要知识点，5。操作系统的基本类型批处理系统分时系统实时系统6。批处理系统的特性提高了资源利用率。用户不能直接干预作业7的执行。分时系统的特点是允许多个用户同时与系统进行一系列交互。互动性和时效性，主要知识点，8。实时系统的特点两种实时系统的实时性和可靠性。操作系统开发微机操作系统：文件管理、输入输出控制、命令解释网络操作系统：计算机系统间的通信和资源共享分布式操作系统：客户机/服务器模式；统一透明的嵌入式操作系统：小型化和实时性。是一个实时操作系

6、统，主要知识点，10，当前流行的操作系统窗口：图形用户界面Unix:一个通用的交互式分时系统。Linux:自由软件注释：单(多)用户和单(多)任务的含义11。特权指令在处理器工作状态下的含义，在特权指令的管理状态和目的状态下，PSW的内容是什么，PSW寄存器的功能，以及主要的知识点；12.操作系统和用户之间的接口：程序员接口和操作员接口：系统调用。访问命令和访问中断操作员界面：在线用户的操作控制命令；批处理系统的作业控制语言批处理系统：作业控制指令，第2章过程管理，内容特征，处理器是计算机系统中最重要的硬件资源。在多通道编程技术的环境中，程序的执行过程是间歇的、走走停停的，因此我们引入了“过程

7、”的新概念来表示程序的一次性执行过程。过程是一个非常重要的概念，也是非常抽象和难以理解的。如果没有正确理解过程的含义，就很难理解本章和第六章的内容。主要知识点：1 .程序执行的顺序程序执行的顺序由编译的程序决定。不能利用处理器和设备的并行能力。2.程序的并行执行充分发挥了处理器和设备的并行能力。3.多通道编程技术充分发挥了处理器的使用效率，增加了单位时间的计算量(吞吐量)，减少了完成计算所需的总时间。提示：对于每个问题，时间可能会延长。主要知识点：4。过程5的概念。引入流程5的原因。提高资源利用率。过程6的属性动态。多个进程可以包含同一程序并发的三种状态。主要知识点，7。过程状态和三种状态的含

8、义：过程状态图：有向图导致过程状态转换的原因8。印刷电路板印刷电路板的功能：四种信息：识别、描述、站点、管理信息9、过程控制原语的概念、四种原语：创建、取消、阻塞、唤醒原语与过程状态的关系、主要知识点、10。等待队列的队列就绪队列导致进程状态转换进入和离开队列，队列管理11。中断和中断处理中断概念中断类型：硬件故障、程序、外部、输入/输出、强制中断和自愿中断含义中断响应过程：几种PSW中断处理：不同类型中断的处理原理，主要知识点，12。处理器调度两级调度：作业调度和进程调度与设备管理中的假脱机技术相结合，以理解作业调度算法设计的原则：公平性、均衡资源使用和最大流量平均周转时间。先来先服务，先计

9、算时间短，先响应率高，优先调度算法，平衡调度算法。一定能算出问题！注：作业计划的先决条件是资源满足作业要求。主要知识点，13。处理器调度进程的调度导致进程切换的原因：四个原因；学习带有进程状态图的进程调度算法：先到先得，最高优先级，决定时间片轮换优先级的因素：紧急程度、等待时间、系统效率和决定时间片大小的其他因素：响应时间、进程数。抢占式和非抢占式调度将调度算法与操作系统类型相结合，强调：首先是作业调度，然后是进程调度，主要知识点，14。介绍线程概念的原因、线程的属性、轻进程的含义、进程和线程的根本区别：进程是分配资源的基本单位，线程是调度和执行的基本单位，第3章存储管理，内存是计算机系统中另

10、一个非常重要的资源，因为用户的程序和数据在被中央处理器处理之前必须加载到内存中。随着计算机应用系统的复杂化，其功能越来越强大，计算机程序越来越庞大，但是计算机内存的容量是有限的。随着多程序设计技术的采用，如何将多个应用程序同时存储在有限的内存中而不相互影响，已经成为操作系统需要解决的一个重要问题。内容和特点：1 .存储器的分级寄存器：具有字长的信息指令寄存器；通用寄存器控制寄存器：PSW、边界寄存器和基址寄存器存储当前运行程序的临时信息。没有分配问题的主存，系统缓存区和管理用户区的辅助内存，主要知识点，2。存储管理功能，主存空间的分配和恢复，地址转换的共享和保护，主存空间的扩展，主要知识点，3

11、。地址重定位用户程序中的地址绝对地址和逻辑地址重定位静态重定位的功能动态重定位的功能动态重定位的硬件支持，主要知识点，4。单用户连续存储管理的基本原则：内存中只有一个用户程序。内存保护：边界寄存器分时系统中的交换技术。地址重定位模式：静态重定位，主要知识点，5。固定分区存储管理的基本原则：预分区存储空间的分配和恢复：分区描述表的内容地址转换：静态重定位存储保护：通过打破下限寄存器和上限寄存器的地址来提高内存利用率的措施根据统计规律被划分为分区并根据大小排列，而较低的地址是根据作业需求排列在多个队列中的较小的分区。主要知识点，主要知识点，6。可变分区存储管理的基本原则：根据作业的实际大小进行分区

12、内存空间分配和恢复。自由区表分配算法：第一适应，最好适应，最坏适应。每种算法的优缺点碎片化问题自由区表的结构和分配算法的关系内存恢复算法：如何判断两个分区是相邻的？主要知识点，6。可变分区存储管理地址转换动态地址重定位硬件支持：基址寄存器和有限长度寄存器存储保护基址寄存器内容=绝对地址=有限长度寄存器内容地址越界中断移动技术移动技术的目的移动技术中存在的问题，主要知识点，7。页存储管理的基本原则：块和页的含义逻辑地址组成：页号页内地址注：这是一个一维地址，高位是页号存储空间的分配和恢复，表示块号、字号、位数和字长之间的关系。动态地址转换机制快速表，缓存地址转换过程。能够计算问题。页面共享和保护

13、，例如，在页面存储管理中，页面大小为1024B，页面表如下。逻辑地址041A(H)的物理地址是什么？当访问逻辑地址为0521(H)的数据时，是否会出现缺页中断？页表中标志位的含义：用标志位“0”标记该页是否在内存中，用标志位“1”标记该页是否在内存中，在将内存逻辑地址转换为物理地址的过程中，已经计算出逻辑地址中的页码和页内地址。根据页码查找页表，得到内存块号物理地址=块号页内地址焦点问题：如何计算页码和页内地址？回答和分析，因为页面大小是1024B，210=1024，所以页码占据10位。041a (h)=(000001000011010) 2，低10位是页内地址，高10位是页码，页码是1。根据

14、页表，块号为8，物理地址为：(001000000011010) 2=201a (h)类似地：0521 (h)说明该页已经在内存中，不会发生缺页中断。主要知识点。8.基于页的虚拟内存管理虚拟内存的含义决定了虚拟内存大小的因素：地址结构、辅助内存的基本原理、页表中添加的内容标志位、磁盘缺页中断的处理过程、主要知识点。8.基于页面的虚拟内存管理页面调度抖动或碰撞算法：先进先出，LRU，LFU可以计算问题。注意：LRU和LFU的区别。多级页表和二级页表的原理是三次访问内存。例如，在请求分页系统中，如果分配给一个作业的物理块的数量是3，并且该作业的页面方向是2、3、2、1、5、2、4、5、3、2、5、2

15、。尝试先进先出和LRU算法来计算程序访问期间丢失的页数，并写出物理块中页码的变化过程。回答：(1)先进先出：缺页数是9 (2)LRU:缺页数是7。参见下图，先进先出算法，2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2，缺页，23 31 52 43 35 22 23 15 24 3，23 15 24，LRU算法，2 3 2 1 5 2 4 5 3 2 5 2，缺页，23 31 55 43 22 21 25 33 22 55 45 55，31 24，第4章，文件管理，内容特征， 文件管理是操作系统对软件资源的管理，也是用户在日常使用操作系统时最直接、最直接的联系。 在学习本章时，读者可以根据自己使

16、用计算机的日常经验，了解文件管理的功能、策略、数据结构和算法。例如，在学习操作系统之前，我们熟悉目录的概念，但是我们不知道文件的“按名称访问”的实现原理。如果我们能把实际应用和原理结合起来理解它，它将会更加生动和形象！主要知识点：1 .文件和文件系统文件概念：“逻辑”概念文件系统文件系统功能基本功能：实现“按名称访问”六大功能文件分类按用途、保护级别、信息流方向、存储时限、设备类型、组织方式、主要知识点、2。文件“块”或“物理记录”的存储介质磁带的存储原理间隙的大小顺序访问磁头的当前位置磁盘的存储原理物理地址：柱面编号、磁头编号和扇区编号从“0”开始编号，主要知识点3。文件的组织文件的逻辑结构

17、流文件没有结构。UNIX系统中结构化记录文件记录的主键：唯一确定记录数据项文件的存储结构、序列结构链接结构、索引结构、主要知识点、3。文件的组织，文件的访问模式，顺序访问和随机访问存储结构之间的关系，访问模式和存储设备，P73表4-2，记录的分组和分解，示例：有一个文件FILE_X，其逻辑记录大小为125字节，共有20个逻辑记录。当文件系统将该文件存储在磁盘上时，它采用链接结构，磁盘块大小为512字节。我想问：(1)有什么方法可以有效地利用磁盘空间？(2)绘制磁盘上文件链接的示意图(磁盘块数是自定义的)。(3)如果用户请求访问和读取包含第1285字节的逻辑记录，文件系统将如何工作？记录分组和分解