自检!!!操作系统基本原理

操作系统基本原理

操作系统-概述

 

• 操作系统
• 管理系统的硬件、软件、数据资源
• 控制程序运行
• 人机之间的接口
• 应用软件与硬件之间的接口

 

 

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• 进程管理
• 【进程的状态 前趋图 PV操作 死锁问题】
• 存储管理
• 【段页式存储 页面置换算法】
• 文件管理
• 【索引文件 位示图】
• 作业管理
• 设备管理
• 微内核操作系统
• 【虚设备与SPOOLING技术】

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进程管理-进程的状态

进程的状态

 

 

 

进程管理-前趋图

前趋图

 

 

 

 

• A:绞肉
• B:切葱末
• C:其他调料
• D:搅拌
• E:包饺子

进程管理-进程的同步与互斥

互斥：如千军万马过独木桥 

 

 

同步：速度有差异，在一定情况停下等待

 

 

进程管理-进程的同步与互斥

生产者消费者问题

 

 

单缓冲区情况

 

 

多缓冲区情况

 

 

进程管理-PV操作

临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源，如打印机、磁带机等

临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区

信号量：是一种特殊的变量

 

 

单缓冲区生产者、消费者问题PV原语描述：

 

 

S1初值为1，S2初值为0

PV操作例题

• 例题

 

 

• 1：（A）
• 2：（C）

进程管理-PV操作

• PV操作

 

前一个进程需解锁后一个进程才可以进行

例题

 

 

• 1：C
• 2：A
• 3：A

进程管理-死锁问题

进程管理是操作系统的核心，但如果设计不当，就会出现死锁的问题。如果一个进程在等待一件不可能发生的事，则进程就死锁了。而如果一个或多个进程产生死锁，就会造成系统死锁。

例：系统有3 个进程：A、B、C。这3个进程都需要5个系统资源。如果系统至少有多少个资源，则不可能发生死锁。

 

 

死锁的预防与死锁的避免

• 死锁的预防与死锁的避免

 

 

进程管理-银行家算法

• 银行家算法:分配资源的原则

当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程进程可以分期请求资源，但请求的总数不能超过最大需求量

当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时，对进程的请求可以推迟分配，但总能使进程在有限的时间里得到资源

银行家算法例子：

• 例子

 

 

首先求剩下的资源数：

R1=9-（1+2+2+1+1）=2

R2=8-（2+1+1+2+1)=1

R3=5-(1+1+3)=0

 

 

 

 

 

 

存储管理-分区存储组织

某计算机系统的内存大小为128K，采用可变分区分配方式进行内存分配，当前系统的内存分块情况如下图所示，现有作业4申请内存9k，几种不同的存储分配算法在分配中，会产生什么样的结果呢？

 

 

存储管理-页式存储组织

• 页式存储组织

 

 

高级程序语言使用逻辑地址；运行状态，内存中使用物理地址。

 

 

优点：利用率高，碎片小，分配及管理简单

缺点：增加了系统开销；可能产生抖动现象

练习题

进程P有6个页面，页号分别为0~5,页面大小为4K,页面变换表如下所示。表中状态位等于1和0分别表示页面在内存和不在内存。假设系统给进程P分配了4个存储块，进程P要访问的逻辑地址为十六进制5A29H，那么该地址经过变换后，其物理地址应为十六进制_ (1)__;如果进程P要访问的页面4不在内存，那么应该淘汰页号为__ (2)_ 的页面。

 

• 1：D
• 2：B

存储管理-段式存储组织

• 段式存储组织

 

 

 

 

 

 

优点：多道程序共享内容，各段程序修改互不影响

缺点：内存利用率低，内存碎片浪费大

存储管理-段页式存储组织

• 段页式存储组织

 

 

优点:空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接

缺点:由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内容也有所增加，使得执行速度大大下降

存储管理-块表

快表是一块小容量的相联存储器(Associative Memory) ，由高速缓存器组成，速度快，并且可以从硬件上保证按内容并行查找,般用来存放 当前访问最频繁的少数活动页面的页号。

存储管理-页面置换算法

• 最优（Optimal，OPT)算法
• 随机（RAND）算法
• 先进先出（FIFO）算法：可能产生“抖动”。例如，432143543215序列，用3个页面，比4个缺页要少
• 最近最少使用（LRU）算法：不会“抖动”

 

 

 

 

例题

在一个虚存系统中，进程的内存空间为3页，开始内存为空，有以下访问页序列：5 0 1 2 0 3 0 4...,分别计算缺页次数。（1）使用先进先出的页面淘汰算法（2）使用最佳适应算法（3）使用最近最少使用算法

 

 

练习题

 

 

• 1：B
• 2：C

文件管理-索引文件结构

• 索引文件结构

 

 

练习题

 

 

 

 

• 1：C
• 2：D

操作系统-文件和数型目录结构

文件属性

• R 只读文件属性
• A 存档属性
• S 系统文件
• H 隐藏文件

文件名的组成

• 驱动器号
• 路径
• 主文件名
• 扩展名

 

 

绝对路径：是从盘符开始的路径

相对路径：是从当前路径开始的路径

若当前目前为：D1，要求F2路径，则：绝对路径：/D1/W2/F2,相对路径：W2/F2

文件管理-空闲存储空间的管理

• 空闲区表法（空闲文件目录）
• 空闲链表法
• 位示图法
• 成组链接法

 

 

文件管理-试题讲解

 

 

 

 

 

 

• 1：D
• 2:B

设备管理-数据传输控制方式

• 程序控制方式
• 程序中断方式
• DMA方式
• 通道
• 输入输出处理机

 

 

设备管理-虚设备与SPOOLING技术

• 虚设备与SPOOLING技术

 

 

思考：A、B、C、D共用一台打印机x,要进行资料打印时，很容易出现“打印机正在使用！”如何处理该问题？

 

 

微内核操作系统

• 微内核操作系统