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操作系统chapter2 94P

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计算机操作系统主讲教师:曹建秋 贺清碧课程主要内容?操作系统引论( 1章)?进程管理( 2-3章)?存储管理( 4章)?设备管理( 5章)?文件管理( 6章)?操作系统接口( 7章)?系统安全性( 9章)?*分布式操作系统从 进程的观点研究操作系统n 把 OS看作是由若干个可独立运行的程序和一个可对这些程序进行协调控制的核心(内核)组成。这些运行的程序称为进程,它是资源分配和独立运行的基本单位,每一进程都完成某一特定任务,而 OS的内核则必须要控制和协调这些进程的运行,解决进程之间的通信,并从系统可并发工作为出发点,实现并发进程间通信,并解决由此带来的共享资源的竞争问题。Process Management 进程管理 ---第 2章n 进程 的 基本概念与控制n 进程的基本概念n 进程控制n 线程的基本概念n UNIX中进程的描述与控制n 进程同步 与 通信n 进程同步n 经典进程的同步问题n 管程机制n 进程通信n UNIX中进程的同步与通信n 调度 与 死锁 (第 3章)本章作业2.1 进程的基本概念n 前趋图n 程序顺序执行n 程序并发执行n 进程的描述§进程的定义、特征§进程的状态 ( 状态 、 状态转换 及 挂起状态 )§进程控制块 PCBProcess Management进程管理 -------processes 进程 返回目录一、 前趋图的定义3有向 无循环 图 ,记 DAG124567结点,可表一语句、程序段或进程前趋关系初始结点终止结点前趋关系: P1 P2 , P2 P5 , P5 P7 P1 P3 , P3 P5P1 P4 , P6 P7直接前趋直接后继Eg1: 以下三条语句的前趋图为:s1: a:=x+ys2: b:=a-5s3: c:=b+1 Eg2: S1: a:=x+2S2: b:=y+4S3: c:=a+bS4: d:=c+6s1 s2 s3s1s2s3 s4返回二、程序顺序执行n 程序执行时,必须按照某种先后次序逐个执行n Eg s1: a:=x+ys2: b:=a-5s3: c:=b+1n 程序顺序执行时有如下特征:n 顺序性n 封闭性n 可再现性s1 s2 s3返回三、程序并发执行§在处理一批作业时,有的程序可实现并发执行n n S1: a:=x+2S2: b:=y+4S3: c:=a+bS4: d:=c+6I1 I2 I3 I4C1 C2 C3 C4P1 P2 P3 P4s1s2s3 s4三、程序并发执行n 程序并发执行时的特征n 间断性n 失去封闭性n 不可再现性n (补充) 程序并发执行的条件( Bernstein)程序并发执行条件例题n Eg S1: a:=x+2 S3: c:=a-bS2: b:=z+4 S4: w:=c+1试利用 Bernstein条件证明:( 1) s1与 s2并发执行;( 2) s1与 s3,s2与 s3,s3与 s4不能。解:各语句的读、写集分别为:R(S1)={x}, W(S1)={a},R(S2)={z}, W一、 进程的定义 、特征1、 进程 process的定义1)进程是程序的一次执行。2)进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。3)进程是程序在一个数据集合上的运行过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。注:进程与程序的主要区别Process Management进程管理 -------processes 进程 进程

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操作系统h5 12P

操作系统h5.ppt

操作系统习题 — 第五章? 1、 存储管理的目的是( )。? A.方便用户 B.提高内存利用率  ? C.方便用户和提高内存利用率 D.增加内存实际容量? 2、 外存(如磁盘)上存放的程序和数据( )。? A.可由 CPU直接访问 B.必须在 CPU访问之前移入内存? C.是必须由文件系统管理的 D.必须由进程调度程序管理? 3、 当程序经过编译或者汇编以后,形成了一种由机器指令组成的集合,被称为( )。? A.源程序 B.目标程序 C.可执行程序 D.非执行程序单选题1操作系统习题 — 第五章? 4、可由 CPU调用执行的程序所对应的地址? 空间为( )。? A.符号名空间 ? B.虚拟地址空间? C.相对地址空间 ? D.物理地址空间 2操作系统习题 — 第五章? 5、存储分配解决多道作业 [1]划分问题。为了实现静态和动态存储分配,需采用地址重定位,即把 [2]变成[3],静态重定位由 [4]实现,动态重定位由 [5]实现。供选择的答案:? [1]: A 地址空间 B 符号名空间 C 主存空间 D 虚存空间? [2]、 [3]: A 页面地址 B 段地址 C 逻辑地址?       D 物理地址 E 外存地址 F 设备地址? [4]、 [5]: A 硬件地址变换机构 B 执行程序 C 汇编程序 D 连接装入程序 E 调试程序 F 编译程序 G 解释程序3操作系统习题 — 第五章? 6、经过( ),目标程序可以不经过任何改动而装入物理内存单元。? A.静态重定位 B.动态重定位? C.编译或汇编 D.存储扩充? 7、 分区管理要求对每一个作业都分配( )的内存单元。? A.地址连续 B.若干地址不连续? C.若干连续的帧 D.若干不连续的帧? 8、( )存储管理支持多道程序设计,算法简单,但存储碎片多。? A.段式 B.页式 C.固定分区 D.段页式4操作系统习题 — 第五章? 9、虚拟存储技术是( )。? A.补充内存物理空间的技术 ? B.补充相对地址空间的技术? C.扩充外存空间的技术 ? D.扩充输入输出缓冲区的技术? 10、虚拟内存的容量只受( )的限制。? A.物理内存的大小 B.磁盘空间的大小? C.数据存放的实际地址 D.计算机地址字长? 11、虚拟存储技术与( )不能配合使用。? A.分区管理 B.动态分页管理? C.段式管理 D.段页式管理5操作系统习题 — 第五章? 12、( )是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存,让出内存空间以调入其他所需数据。? A.覆盖技术 B.交换技术? C.虚拟技术 D.物理扩充? 13、在请求页式存储管理中,若所需页面不在内存中,则会引起( )。? A.输入输出中断 B. 时钟中断? C.越界中断 D. 缺页中断? 14、以下存储管理技术中,支持虚拟存储器的技术是( )。? A.动态分区法 B.可重定位分区法? C.请求分页技术 D.对换技术6操作系统习题 — 第五章? 15、在页式存储管理中,将每个作业的 [1]分成大小相等的页,将 [2]分块,页和块的大小相等,通过页表进行管理。页表包括页号和块号两项,它们一一对应。页表中还包括 [3]、 [4]以及外存地址(标识页面在外存的相应位置)等信息。? 在动态地址转换过

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操作系统7 22P

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第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器第 4章 运算方法与运算器? 4.1 定点数的加减运算及实现 ? 4.2 定点数的乘法运算及实现? 4.3 定点数除法运算及实现 ? 4.4 定点运算器的组成与结构? 4.5 浮点运算及运算器 1第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器4.3 定点数除法运算及实现? 一、原码除法算法? 二、原码除法的硬件实现? 三、阵列除法器2第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器一、原码除法算法? 1、手工除法算法? 2、原码恢复余数算法? 3、原码不恢复余数算法3第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器1、手工除法算法? X=+0.1011, Y=-0.1101? X÷Y改进手工算法即可适合机改进手工算法即可适合机器运算:器运算:计算机通过做减法测试来实现判断:结果大于等于 0,表明够减,商 1;结果小于 0,表明不够减,商 0。计算机将余数左移一位,再直接与不右移的除数相减。4第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器2、原码恢复余数算法? 假设 [X]原 =XS .X1 X2 …… Xn , [Y]原 =YS .Y1 Y2 …… Yn ,Q是 X÷Y的商, QS是商的符号, R是 X÷Y的余数, RS是余数的符号? 原码除法运算的规则是:– 1.QS = XS⊕YS , RS= XS, |Q| = |X|÷|Y|-|R|÷|Y|– 2.余数和被除数、除数均采用 双符号位 ; 初始余数为|X|。– 3.每次用 余数减去 |Y|(通过加上 [-|Y|]补 来实现),若结果的符号位为 0,则 够减 ,上商 1,余数左移一位;若结果的符号位为 1,则 不够减 ,上商 0,先加 |Y|恢复余数,然后余数左移一位。– 4.循环操作步骤 3,共做 n+1次,最后一次不左移,但若最后一次上商 0,则必须 +|Y|恢复余数;若为定点小数除法,余数则为最后计算得到的余数右移 n位的值。 5第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器例如:例如: X=+0.1011,Y= - 0.1101用原码恢复余数算法计算X÷Y。解:解: [X]原 =0.1011 [Y]原 =1.1101 |X|=0.1011 |Y|=0.1101 [-|Y|]补 =11.0011 QS = XS ⊕YS = 1 RS = 0得得 [Q]原原 =1.1101 [R]原原 =0.00000111 6第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器3、原码不恢复余数算法? 又称为加减交替法: 当某一次求得的差值( 余数 Ri)为负时 ,不是恢复它,而是 继续求下一位商 ,但用 加上除数(+|Y|) 的办法来取代( -|Y|)操作,其他操作不变。? 其原理证明如下:– 在恢复余数除法中,若第 i-1次求商的余数为 Ri-1,下一次求商的余数为 Ri, 则: Ri=2Ri-1- |Y|– 如果 Ri>=0,商的第 i位上 1,并执行操作:余数左移一位,再减 |Y|,得 Ri+1,则: Ri+ 1=2Ri- |Y|– 如果 Ri<0, 商的第 i位上 0,并执行操作:恢复余数( +|Y|),将余数左移一位,再减 |Y|, 得 Ri+1。 其过程可用公式表示如下:Ri+1=2( Ri+|Y|)- |Y|=2Ri+2|Y|-|Y|=2Ri+|Y|7第第 4章章 运算方法与运算器运算方法与运算器3、原码不恢复余数算法? 加减交替法的规则如下:– 余数为正时,商上 1,求下一位商的办法,是 余数左移一位,再减去除数 ;– 当余数为负时,商上 0,求下一位商的办

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操作系统6-2 86P

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第十五讲 设备管理、磁盘设备目的与要求 : 理解设备管理子系统的层次,功能及技术、了解磁盘设备 。重点与难点 : 层次结构;设备驱动程序;缓冲技术;磁盘调度的方法;盘阵选择。6.2.2 输入输出层次结构 通常,操作系统将设备管理系统划分并组织成三个层次:? 用户层 I/O? 设备无关的 I/O? 设备驱动及中断处理用户层 I/O设备驱动及中断处理硬件系统调用接口,设备无关的操作系统软件用户进程用户层 I/O设备无关的 I/O设备驱动及中断处理硬件设备管理子系统逻辑结构图核心态运行用户程序标准 C库 I/O函数内核总控系统调用处理总控Write处理 (文件系统、 TCP/IP)磁盘控制器 /网卡盘 /网卡中断处理用户态核心态异步调用接口磁盘驱动程序 /网卡驱动系统调用各模块关系图系统调用接口用户程序一、用户层 I/O这一层与设备的控制细节无关,不直接与设备打交道。它将设备 (或在设备上的逻辑对象)看作逻辑资源 , 为用户进程提供各类 I/O函数。用户以设备标识符和一些简单的函数来使用设备,如打开、关闭、读、写等。如 C库中的函数 fopen(); fread(); fwrite(); fclose()等 。二、设备无关的 I/O这一层的基本功能:执行适用于所有设备的公共 I/O功能,并向其上层提供统一的系统调用接口。主要任务:? 设备命名及与设备驱动程序的映射 。? 设备访问保护 。? 分配及释放独占型设备 。? 设备 I/O数据缓冲机制 。? 文件系统功能、 TCP/IP协议等 (支持设备上的逻辑存储、通讯对象)? 出错处理设备命名¨与设备无关软件负责把 设备的符号名映射到相应的设备驱动程序 上。¨例如,在 UNIX系统中,像 /dev/tty00这样的设备名 唯一确定了一个特殊文件的 i节点,这个 i节点包含了主设备号和次设备号 。主设备号用于寻找对应的设备驱动程序,而次设备号提供了设备驱动程序的有关参数,用来确定要读写的具体设备。 ?设备保护¨对设备进行必要的保护,防止无授权的应用或用户的非法使用¨例如,在大多数大型计算机系统中,用户进程对 I/O设备的直接访问是完全禁止的;在 UNIX系统中,使用存取权限来保护系统中的 I/O设备。提供与设备无关的逻辑块¨不同磁盘可采用不同的扇区尺寸,与设备无关软件应向高层软件提供大小统一的逻辑块。¨例如,可以将若干扇区合并成一个逻辑块。这样较高层软件只与抽象设备打交道,不考虑物理扇区的尺寸而使用等长的逻辑块。缓冲¨对于常见的块设备和字符设备,一般都使用缓冲区。¨对块设备,硬件一般一次读写一个完整块,而用户进程是按任意单位读写数据的。如果用户进程只写了半块数据,则操作系统通常将数据保存在内部缓冲区,等到用户进程写完整块数据才将缓冲区的数据写到磁盘上。¨对字符设备 ,当用户进程输出数据的速度快于设备输出数据的速度时, 也必须使用缓冲。 ?存储设备的空间分配¨在创建新文件并向其中写数据时,通常要为该文件分配新的存储块。¨为完成空间分配工作,操作系统需为每个磁盘设置一张空闲磁盘块表或位示图,因查找一个空闲块的算法与设备无关,可以将该算法放在与设备无关的软件层中处理。独占设备的分配和释放¨独占设备在任何时刻只能被单个进程使用,因此操作系统应对设备的使用请求进行检查,并根据设备状态决定是接收请求还是拒绝请求。¨一个简单的处理方法是要求进程直接通过 OPEN打开设备特殊文件来提出请求。若设备不能用,则 OPEN失败。关闭独占设备的同时释放该设备。出错处理¨ 一般出错处理由设备驱动程序完成。大多数错误与设备相关,因此只有驱动程序知道应如何处理(比如:重试)。¨ 但有些错误不是设备造成的,如因

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操作系统2-2 54P

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第二章 进程管理程序顺序执行特点: n 顺序性; 顺序执行行过程可看作一系列严格按程序规定的状态转移过程。 n 封闭性; 程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定, 不受外界因素的影响 。 n 可再现性; 只要输入的初始条件相同,则无论何时重复执行该程序都会得到相同的结果。 程序顺序执行返回程序并发执行n 程序并发执行时的特征n 间断性n 失去封闭性:主要由共享资源引起n 不可再现性用程序段作为描述其执行过程和共享资源的基本单位既增加操作系统设计和实现的复杂性,也无法反映操作系统所应该具有的程序段执行的并发性、用户随机性,以及资源共享等特征。也就是说,用程序作为描述其执行过程以及共享资源的基本单位是不合适的。需要有一个能描述程序的执行过程且能用来共享资源的基本单位。 这个基本单位被称为 进程(或任务) 。 返回“进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 ”1、 进程 process的定义程序 进程概念 静态 动态所在存储器 外存 内存存在时间 永久 有生命期组成 有序指令 程序段 ,数据段 ,PCB对应关系 一个程序可对应多个进程一个进程可对应某个程序段进程与程序的主要区别事件发生如 I/O完成进程三 状态及转换图运行就绪等待事件发生如等待 I/O时间片到调度阻塞返回具有挂起状态的进程状态2.2 进程的控制? 进程控制是进程管理中最基本的功能,即对系统中所有的进程实施有效的管理,其功能包括 进程的创建、撤消、阻塞与唤醒 等,这些功能一般是由操作系统的内核中的原语来实现。?原语:是由若干条机器指令所构成,用以完成特定功能的一个过程。它与一般过程的区别在于:它是原子操作(一个操作中的所有动作要么全做,要么全不做)。在执行过程中不允许被中断。原子操作在管态下执行,常驻内存。一、进程创建? 一个进程可以创建若干个新进程,新创建的进程又可以创建子进程,为了描述进程之间的创建关系,引入了进程图1、进程图 :又称为进程树或进程家族树,是描述进程家族关系的一棵有向树。ABD ECF父进程祖先进程子进程? 进程间的这种关系十分重要。因为子进程可以继承父进程所拥有的资源;当子进程被撤销时,应将从父进程那获得的资源归还给父进程。在撤销父进程时,也必须同时撤销其所有的子进程。2、引起进程创建的事件? 用户登录: 在分时 OS中,用户在终端键入登录命令后,如是合法用户,则系统为该终端创建一个进程,并插入就绪队列。一、进程创建v作业调度: 在批处理 OS中,当按某算法调度一作业进内存,系统为之分配必要资源,同时为该作业创建一进程,并插入就绪队列。一、进程创建2、引起进程创建的事件? 提供服务: 在程序运行中,若用户需某种服务,则系统创建一进程为用户提供服务,并插入就绪队列。? 应用请求 : 在运行中,由于应用进程本身的需求,自己创建一进程,并插入就绪队列。3、 进程的创建? 操作系统一旦发现了要求创建进程的事件后,便调用进程创建原语 create()按以下过程创建一新进程: 申请一个空闲的 PCB为新进程分配资源对 PCB初始化将 PCB插入就绪队列返回一个进程标识号一、进程创建二、 进程的撤消一个进程在完成其任务后,应加以撤消,以便及时释放其占有的各类资源。1、导致进程撤消的事件u进程正常结束u进程异常结束u外界干预如果系统中发生了要求撤消进程的事件, OS便调用撤消原语去撤消进程。2、进程撤消的过程n 找到指定进程的 PCBn 终止该进程的运行n 回收该进程所占用的全部资源n 终止其所有子孙进程,回收它们所占用的全部资源。n 将被终止进程的 PCB从原来队列中摘走三、进程的阻塞与唤醒? 当一个进程期待的事

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操作系统12 18P

操作系统12.ppt

第十二章大 容量存储器结构内容? 磁盘结构? 磁盘调度? 第三级存储结构*2磁盘结构? 磁盘驱动器可以看作一个一维的逻辑块的数组,逻辑块是最小的传输单位。? 一维逻辑块数组按顺序映射到磁盘的扇区。? 扇区 0是最外面柱面的第一个磁道第一个扇区。? 映射是按磁道内扇区顺序,再按柱面内磁道顺序,再按从外到内的柱面顺序来排序的。*3*4磁盘调度? 操作系统的职责之一就是有效的使用硬件。对磁盘驱动器,就是要保证较快的访问速度和较宽的磁盘带宽。? 访问时间包括:? 寻道时间:磁臂将磁头移动到包含目标扇区的柱面的时间。? 旋转延迟:磁盘需要将目标扇区转动到磁头下的时间。? 将寻道时间减到最小? 寻道时间 ? 寻道距离? 磁盘带宽:所传递的总的字节数除以从服务请求开始到最后传递结束时的总时间。*5磁盘调度(续)? 有几种磁盘 I/O请求的服务调度算法。? 我们假定有一个请求序列:98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67磁头当前位置在 53*6FCFS 先来先服务*7总的磁头移动为 640柱面。SSTF 最短寻道时间优先? 从当前磁头位置选择最短寻道时间的请求。? SSTF调度基本上是一种最短作业优先( SJF)调度,可能导致一些请求得不到服务。*8SSTF(续)*9总的磁头移动为 236柱面。SCAN 扫描算法? 磁臂从磁盘的一端向另一端移动,沿途响应服务请求。当到达另一端时,磁头改变移动方向,继续处理。磁头在磁盘上来回扫描。? 有时被称为电梯算法。 *10SCAN(续)*11总的磁头移动为 236柱面。C-SCAN? 提供比 SCAN算法更为均匀的等待时间。? 磁头从磁盘一段移到另一端,随着移动不断的处理请求。不过,当磁头移到另一端时,马上返回到磁盘开始,返回时并不处理请求。? 将柱面当作一个环链,将最后柱面和第一柱面相连。*12C-SCAN(续)*13LOOK & C-LOOK? SCAN和 C-SCAN实际并不是这么实现的。? 磁头只移动到一个方向上最远的请求为止。接着,它马上回头,而不是继续到磁盘的尽头。14*C-LOOK(续)*15磁盘调度算法的选择? SSTF较为普遍且很有吸引力。? SCAN和 C-SCAN对于磁盘负荷较大的系统会执行的更好。? 性能主要倚赖于请求的数量和类型。? 磁盘服务请求很大程度上受文件分配方法所影响。? 磁盘调度算法应作为一个操作系统的独立模块,如果有必要,可以替换成另一个不同的算法。? SSTF或 LOOK是比较合理的缺省算法。*16第三级存储结构? 低价格是第三级存储的主要特征。? 通常,第三级存储是用 可移动媒介 制造的。? 最为普通的可移动媒介有软盘、 CD-ROM和磁带,还有其他类型的第三级存储设备。*17作业? P. 421 12.2*18

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操作系统11-12--存储管理1 43P

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1112.1/43 ?*v 存储管理概述v 程序的装入和地址变换v 连续分配方式 —— 分区存储管理v 离散分配方式 —— 分页式分段式段页式v 虚拟存储器第四章 存储器管理1112.2/43 ?*4.1存储管理概述存储管理是指对存储器资源(主要指内存)的管理。4.1.1 存储器的层次结构: Cache主存磁盘寄存器高速缓存 Cache: 少量的、非常快速、昂贵、易变的内存 RAM: 若干兆字节、中等速度、中等价格、易变的 磁盘: 数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变的 为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,目前通常采用多级存储器体系结构 :1112.3/43 ?*内存:是由存储单元(字节或字)组成的一维连续的地址空间,简称内存空间。用来存放当前正在运行程序的代码及数据,是程序中指令本身地址所指的、亦即程序计数器所指的存储器。 内存可以分为:系统区:用于存放操作系统用户区:用于装入并存放用户程序和数据。重要性 :直接存取要求内存速度尽量 快 到与 CPU取指速度相匹配, 大 到能装下当前运行的程序与数据,否则 CPU执行速度就会受到内存速度和容量的影响而得不到充分发挥 .帕金森定律: 内存多大,程序多长1112.4/43 ?*4.1.2 存储管理目的 :1、充分利用内存,为多道程序并发执行提供存储基础2、尽可能方便用户使用自动装入用户程序用户程序中不必考虑硬件细节3、系统能够解决程序空间比实际内存空间大的问题…1112.5/43 ?*( 1)存贮分配( 2)地址变换( 3)存贮空间保护( 4)主存的 “扩充 ”问题前提:多道程序在内存4.1.3主要研究课题1112.6/43 ?*1、从用户源程序到内存中可执行的代码将经历以下步骤:编译:链接:装入:完成用户源程序从高级语言到机器可理解代码的转换根据任务的需要可能形成若干相对独立的目标模块将任务所需的目标模块链接起来,形成一个完整的装入模块由系统的装入操作将装入模块装入内存4.2 程序的装入和地址变换1112.7/43 ?*2、程序的装入 0内存空间程序空间(1) 逻辑地址(相对地址,虚地址)(2) 物理地址(绝对地址,实地址)程序中使用的地址,逻辑地址空间 :每个程序都从 0开始不能用逻辑地址在内存中读取信息。内存中存储单元的地址,可直接寻址。物理地址空间 :整个系统从 0开始装入模块用户的程序经过汇编或编译后形成目标代码,目标代码通常采用相对地址的形式,其首地址为 0,其余指令中的地址都相对于首地址而编址。01112.8/43 ?*2、程序的装入01) 绝对装入方式 :程序中的逻辑地址与实际的内存地址完全相同 ,装入时不需对程序和数据的地址做任何变动 .即:程序中使用的是内存中的绝对地址内存空间程序空间装入模块1112.9/43 ?*MOV ax , [2500]365MOV ax, [2500]365010002500100001100012500,MOV ax, [12500]02) 程序重定位装入方式 :1112.10/43 ?*地址变换 —— 相对空间到绝对空间的映射需将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址,这一过程也称为 地址映射(重定位)为什么进行地址变换?1、多道程序并发执行:2、 程序中使用的是相对地址0000relocaiton, address binding, mapping from one address space to another)1112.11/43 ?*如何进行地址变换?MOV ax , [2500]36536501000250010000MOV ax, [12

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操作系统06-2 45P

操作系统06-2.ppt

6.4 外存资源管理l 外存空间划分– 静态等长, 2i, 称为一块 (block), 块是外存分配的基本单位,也是 IO传输的基本单位。l 外存空间分配– 空闲块链 (慢 )– 空闲块表 (UNIX)– 字位映像图Swap空间File空间输入井输出井进程与外存对应关系l 界地址– 每进程占一组外存连续块;– 每进程占二组外存连续块(双对界)。l 页式– 内存一页,外存一块。l 段式– 每段占外存若干连续块。l 段页式– 内存一页,外存一块。6.5 虚拟存储系统l 无虚拟问题– 不能运行比内存大的程序;– 进程全部装入内存,浪费空间(进程活动具有局部性 )。l 单控制流的进程需要较少部分在内存;l 多控制流的进程需要较多部分在内存。l 虚拟存储– 进程部分装入内存,部分(或全部)装入外存,运行时访问在外存部分动态调入,内存不够淘汰。6.5.1 虚拟页式存储系统l 基本原理– 进程运行前:l 全部装入外存,部分装入内存。– 进程运行时:l 访问页不在内存,发生缺页中断,中断处理程序:– 找到访问页在外存的地址;– 在内存找一空闲页面;? 如没有,按淘汰算法淘汰一个;? 如需要,将淘汰页面写回外存,修改页表和总页表;– 读入所需页面(切换进程);– 重新启动中断指令。对页表的改进:对快表的改进:逻辑页号…p...... ... … ... ...页架号 外存页号 内外标识 访问权限 修改标志f p’ (0,1) {r,w,e} (0,1) ... ... … ... ...... ... … ... 逻辑页号 页架号 访问权限 修改标志p f {r,w,e} (0,1) ... ... … ... 6.5.1.2 内存页面分配策略(静态策略)1. 平均分配如内存 128页,进程 25个,每个进程 5个页面2. 按进程长度比例分配pi共 si个页面; S=?si; 内存共 m个页面ai=(si/S)?m3. 按进程优先级比例分配4. 按进程长度和优先级别比例分配静态策略没有反映:(1)程序结构;(2)程序在不同时刻的行为特性。6.5.1.3 外存块的分配策略1. 静态分配外存保持进程的全部页面:优点:速度快 --淘汰时不必写回 (未修改情况 )缺点:外存浪费2. 动态分配外存仅保持进程不在内存的页面:优点:节省外存缺点:速度慢 --淘汰时必须写回6.5.1.4 页面调入时机1. 请调 (demand paging)upon page fault, 发生缺页中断时调入。2. 预调 (prepaging)before page fault, 将要访问时调入 (根据程序顺序行为,不一定准)预调必须辅以请调。6.5.1.5 淘汰算法 (replacement algorithm)用于:页淘汰、段淘汰、快表淘汰。Objective: lowest page-fault r

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操作系统-第6章  文件管理 69P

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第六章 文 件 管 理 第六章 文 件 管 理 6.1 文件和文件系 统6.2 文件的 逻辑结 构6.3 外存分配方式6.4 目 录 管理6.5 文件存 储 空 间 的管理6.6 文件共享与文件保 护6.7 数据一致性控制 ?第六章 文 件 管 理 第 2页 ?对大多数用户来说,文件是操作系统中最为常见的对大多数用户来说,文件是操作系统中最为常见的对象,对文件的操作也是操作系统中最为常用的操对象,对文件的操作也是操作系统中最为常用的操作之一。作之一。一、引言一、引言第六章 文 件 管 理 第 3页 ?文件管理系统文件管理系统 v就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合,它是专门负责管理和存取文件信息的软件机构,简称文件系统。文件系统??实现 “按名存取 ”; ???提供方便的操作和统一的 ?调用接口,屏蔽底层细节。用户??组织、分配、回收文件的存 ?储空间; ???负责文件的存储、检索、共 ?享和保护。系统第六章 文 件 管 理 第 4页 ?本章内容本章内容 v文件的组织和存取方式 v文件的共享和保护问题第六章 文 件 管 理 第 5页 ?文件文件 (file)sort.c定义:是记录在 外存 上的,具有 符号名 的,在逻辑上 具有完整意义 的一组相关 信息项 的集合。信息项:是构成文件内容的基本单位,可以是一个字符,也可以是一个记录。 ?磁带 磁盘 光盘 优盘从用户的角度看,文件是逻辑外存的最小分配单元,即信息 (数据 )只能以文件的形式写入外存。二、基本概念二、基本概念第六章 文 件 管 理 第 6页 ?文件的组成部分文件的组成部分sort.c文件目录??文件名称 ???文件内部标识符??文件类型 ??文件存储位置?文件大小 ???访问权限 ???时间、日期、用户标识 ?……文件体:文件的内容。文件说明 (属性 ):操作系统为了管理文件所用到的信息。第六章 文 件 管 理 第 7页 ?文件的类型文件的类型 v分类的目的: ?对不同文件进行区分和管理,提高系统效率; ?提高用户界面友好性。临时文件 ?档案文件 ?永久文件信息保存期限:文件的保护方式只读文件 ?读写文件 ?可执行文件 ?不保护文件系统文件 ?库文件 ?用户文件按照文件性质和用途文件的后缀exe,?com,?bin:可执行文件 ?c,?cc,?cpp,?java,?p第六章 文 件 管 理 第 8页 ?目前常用的文件系统类型目前常用的文件系统类型 FAT MS-DOS操作系 统 使用的文件系 统 。文件地址以 FAT表 结 构存放,文件名采用 8.3格式,即主文件名 为 8个字符, 扩 展名 为 3个字符。Vfat / FAT32 Windows 95以上版本支持的文件系 统 ,突破了 FAT系 统 中,每一个分区不能超 过 2GB的限制,增加了 对第六章 文 件 管 理 第 9页 ?逻辑结构逻辑结构 v定义:是从用户观点出发,所观察到的文件组织形式,是用户可以直接处理的数据及其结构,它独立于物理特性,又称为文件组织 (File Organization)。 v分类: ?有结构的记录式文件:由一个以上的记录构成。 记录:能被某些应用程序处理的相关字段的集合。由相同或者不同的数据项组成。 定长记录 ?变长记录三、文件的结构三第六章 文 件 管 理 第 10页 ??无结构的流式文件:文件没有结构,由一串字符流构成。 在 UNIX系统中,所有的文件都被看作是流式文件:即使是有结构的文件,也被视为流式文件,系统不对文件进行格式处理。

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操作系统-第2章(1) 43P

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第二章 进 程 管 理 第二章 进 程 管 理 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 进程通信 2.6 线程 第二章 进 程 管 理 2.1 进程的基本概念 一、程序的顺序执行及其特征1.基本概念程序:一个在时间上按严格次序、顺序执行的 操作序列 。 程序的顺序执行:一个具有独立功能的程序 独占处理机 ,直至得到最终结果的过程 。 操作:数据处理的 一种规则 ,一经启动就需要在有限时间内完成 。计算:若干操作严格顺序执行的集合 。第二章 进 程 管 理 2.程序的顺序执行在计算机系统中在计算机系统中 只有一个程序只有一个程序 在运行,这个程序在运行,这个程序 独占独占 系统中所有系统中所有资源,其执行不受外界影响。资源,其执行不受外界影响。 通常一个程序可分成 若干个程序段 ,它们必须按照某种 先后次序 执行,仅当前一操作执行后,才能执行后继操作。例如:进行计算。 I:输入操作  C:计算操作  P:打印操作。在进行计算时,总是先输入用户的程序和数据,然后进行计算,最后将结果打印出来。 (a) 程序的顺序执行I1 C1 P1 I2 C2 P2第一个作业第二章 进 程 管 理 3.语句的顺序执行S1: a:=x+y S2: b:=a-5 S3: c:=b+1 如下图,语句 S2必须在 a被赋值后才能执行; S3也只能在 b被赋值后才能执行。(b) 三条语句的顺序执行S1 S2 S3第二章 进 程 管 理 4.程序的顺序执行的特征顺序性: 一个程序的各个部分的执行,严格地按照某种 先后次序 执行;封闭性: 程序在封闭的环境下运行,即程序运行时 独占 全部系统资源;程序执行的结果,仅与初始条件有关,不受外界因素的影响。如:结果与执行速度的快慢无关。可再现性: 只要程序执行时的 环境 和 初始条件 相同,当程序重复执行时,不论它是从头到尾不停顿地执行,还是 “ 停停走走 ” 地执行,都将获得 相同的结果 。程序顺序执行的特性,为程序员检测和校正程序的错误带来很大方便。 第二章 进 程 管 理 二、前趋图为了描述一个 程序的各部分 (程序段或语句 )间的依赖关系,或者是一个大的计算的各个子任务间的因果关系,我们常常采用前趋图方式。前趋图 (Precedence Graph)是一个有向 无循环图 ,记为 DAG(Directed Acyclic Graph), 用于描述进程之间执行的前后关系。第二章 进 程 管 理 P1为初始结点, P9为终止结点, 每个结点还具有一个重量 。 对于图 (a)所示的前趋图,存在下述前趋关系: P1→P 2, P1→P 3, P1→P 4, P2→P 5, P3→P 5, P4→P 6, P4→P 7, P5→P 8, P6→P 8, P7→P 9, P8→P 9或表示 为 :P={P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9}→={(P 1, P2), (P1, P3), (P1, P4), (P2, P5), (P3, P5), (P4, P6), (P4, P7), (P5, P8), (P6, P8), (P7, P9), (P8, P9)} 注意: 前趋图中必须 不存在循环 ,图 (b)中却有着下述的前趋关系: S2→ S3, S3→ S2 第二章 进 程 管 理 三、程序的并发执行及其特征1.并发环境在 一定时间内 物理机器上有两个或两个以上的程序同处于开始运行但尚未结束的状态,并且 次序

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操作系统-第3章(1) 54P

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第三章 处理机调度与死锁 第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次3.2 调度队列模型和调度准则3.3 调度算法3.4 实时调度 3.5 产生死锁的原因和必要条件3.6 预防死锁的方法第三章 处理机调度与死锁 在多道程序环境下,进程数目往往 多于处理机 数目,致使它们争用处理机。这就要求系统能按某种算法,动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程,使之执行。 分配处理机的任务 是由进程调度程序完成的, 算法的优劣直接影响整个系统的性能 。它是操作系统设计的中心问题之一。进程调度要解决的问题 : WHAT: 按什么原则分配 CPU— 进程调度算法WHEN: 何时分配 CPU— 进程调度的时机HOW: 如何分配 CPU—CPU 调度过程(进程的上下文切换)第三章 处理机调度与死锁 处理机调度可以分为 3层:1)高级调度(作业调度、长程调度):按一定原则选择 若干个后备作业 调入主存 ,分配资源,并建立相应的进程,投入运行。当该作业执行完毕时,还负责回收资源。2)中级调度(交换调度、中程调度、均衡调度):按照给定的原则实现 进程 在主存和外存交换区之间的 换进换出 ,以解决内存紧张问题,特别是具有虚拟存储器的系统中。 3)低级调度(进程调度、短程调度):按照某种策略从进程就绪队列中选择 一个就绪进程 ,使其 占有处理机 运行。3.1 处理机调度的层次 第三章 处理机调度与死锁 一、高级调度 -作业调度1.作业的基本概念1)作业、作业步作业: 是用户一次请求计算机系统为它完成任务所进行的工作总和。作业步: 作业加工工作中的一个相对独立的步骤称为作业步。对作业的处理一般有这样几个作业步:编辑(修改)、编译、连接、运行 。作业管理 : 一个作业从输入到输出的一个过程。大致分成:作业提交、作业调度、作业控制、和作业退出。作业步之间的关系:· 每个作业步运行的结果产生下一个作业步所需要的文件。· 一个作业步能否正确地执行,依赖于前一个作业步是否成功的完成。例如: user.c user.obj user.exe编辑 编译 连接 运行第三章 处理机调度与死锁 对于 被调度的作业 , OS要对它在系统中整个运行过程实行控制 。 编译 运行装配目标程序段目标程序装配程序运行程序源程序输入数据输出信息输出信息输出信息子程序 库函数动态库函数运行结果编译程序图: 作业的控制过程?结束第三章 处理机调度与死锁 2)作业的类型根据计算机系统的作业处理方式不同,可以把作业分成两类:脱机作业(批处理作业): 使用 作业控制语言 来书写一份 作业控制说明书 ,规定如何控制作业的执行。联机作业(交互式作业或终端型作业): 使用 OS提供的命令语言直接提出对作业的控制要求。3)作业的组织 程序 作业由三部分组成 数据作业说明书 (说明用户的控制意图)第三章 处理机调度与死锁 作 业 名资 源要求 估 计执 行 时间最 迟 完成 时间要求的主存量要求外 设 的 类 型及台数要求文件量和 输 出量资 源使用情况 进 入系 统时间开始 执 行 时间已 执 行 时间主存地址外 设 台号类 型 控制方式作 业类 型优 先 级状 态作业控制块( JCB) : 为了管理和调度作业,在 多道批处理系统中 为每个作业设置了一个作业控制块,作业控制块 JCB是作业存在的标志,记录与该作业有关的信息 。交互式作业有无 JCB?第三章 处理机调度与死锁 “提交 ”状态: 通过终端设备向计算机的磁盘输入

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操作系统(dos) 53P

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计 算 机 初 步 知 识第二章 操作系统§2.1 操作系统基础知识一、什么是操作系统操作系统(O perating Systems)是用来管理计算机软硬件资源,控制计算机工作流程,并能方便用户使用的一系列程序的总和。它是计算机中最基本同时也是最重要的系统软件。二、操作系统的功能 处理器管理存储管理文件管理设备管理作业管理文件:逻辑意义上完整的数据集合? 文件计 算 机 初 步 知 识三 操作系统的分类单用户操作系统批处理操作系统分时操作系统实时操作系统网络操作系统单个用户使用的个人计算机系统PC-DOS,CCDOS,CP/M,Windows作业成批输入、成批输出。操作系统自动完成。多用户系统,分时共享对采样数据及时处理网络:用通讯手段把计算机系统连接起来而形成的网络提供网络通信和资源共享。 NETWARE 、 WINDOW NT计 算 机 初 步 知 识终端 A 终端 B 终端 CT0 T1 T2 T3终端 AT4CPU CPU CPU CPU计 算 机 初 步 知 识实时操作系统应用计 算 机 初 步 知 识§2. 2 DOS 操作系统概述DOS( Disk Operating System, 磁盘操作系统 )一 DOS的基本结构(由一个引导程序和三个层次模块组成)输入输出接口模块( IO.SYS)与( ROM-BIOS) 共同完成输入输出操作命令处理模块( COMMAND.COM)是 DOS最上层的模块,主要接收、解释命令,告诉计算机做何工作引导程计 算 机 初 步 知 识Mykb.txt Mingd.dbf Sun.bmp课表 名单 图片文件内容相关数据或字符的集合文件名计 算 机 初 步 知 识二 DOS的结构PC/MS-DOS采用了层次模块结构,它由三个层次模块和一个引导程序组成(如下图所示):用户命令处理模块COMMAND.COM键盘命令文件管理模块IBMDOS.COMI/O接口模块IBMBIO.COMROM-BIOS硬 件用户程序系统调用引导程序键入命令中断调用DOS的结构计 算 机 初 步 知 识三 DOS的启动启动的意义:把 DOS系统的各个文件装入内存,这样用户可以使用 DOS操作系统规定的各种命令去操作计算机,一旦启动成功之后, DOS系统就驻留在内存中直到关机为止。下一次启动重新引导 DOSDOS系统的启动方法有三种方式 :冷启动 、 热启动 、 复位启动1、冷启动在未加电的情况下,启动 DOS称为冷启动。? 将 DOS 系统盘插入计 算 机 初 步 知 识系统启动过程如果出现错误,就停止启动过程并给出相应的出错信息,等待用户处理。常见的错误一般是:硬件自检出错。根据故障性质提示。二是由于使用了非法的 DOS系统启动盘或磁盘上的 DOS文件已经损坏,这时将提示:Non system disk or disk error,replace and strike any key when ready2、热启动在系统已计 算 机 初 步 知 识3、复位启动在系统已加电的情况下,保留了冷启动的全过程。? 将 DOS 系统盘插入 A驱动器(如果硬盘上已装入 DOS系统,可从 C盘启动,则不需要插入软盘)? 按下主机机箱上的 Reset 键 说明:1. 一般只能从 C盘或 A盘启动计算机,需在 CMOS中进行设置 2. 开机使用冷启动,一般的死机现象使用热启动,如果热启动DOS启动

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操作系统 进程管理 65P

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n 2.1 进程的概念n 2.2 进程控制n 2.3 线程 n 2.4 实例: Solaris n 2.5 进程互斥n 2.6 信号量和P、V操作n 2.7 进程同步n 2.8 经典的进程同步问题n 2.9 进程通信第二章 进程管理1第三章 进程的描述与控制2.1 进程的概念 n 2.1.1 程序的顺序执行与并发执行 n 2.1.2 进程的定义n 2.1.3 进程的特征 n 2.1.4 进程的状态及 转换n 2.1.5 进程控制块2第三章 进程的描述与控制程序的顺序执行程序的顺序执行 如图在计算机系统中只有一个程序在运行,这个程序独占系统中所有资源,其执行不受外界影响。一道程序执行完后另一道才能开始。3第三章 进程的描述与控制程序顺序执行的特点n 顺序性:一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成n 封闭性:程序一旦开始执行,其计算结果不受外界因素影响n 可再现性:程序的结果与它的执行速度无关(即与时间无关),只要给定相同的输入,一定会得到相同的结果。4第三章 进程的描述与控制程序的并发执行所谓程序的并发执行是指:若干个程序同时在系统中执行,这些程序的执行在时间上是重叠的,一个程序的执行尚未结束,另一个程序的执行已经开始。 并发与并行概念的区别?Concurrency, parallel5第三章 进程的描述与控制程序并发执行的特点n 间断性n 失去程序的封闭性n 不可再现性6第三章 进程的描述与控制2.1.2 进程的定义进程的概念是 60年代初首先由麻省理工学院的 MULTICS系统和 IBM公司的CTSS/360系统引入的。进程有很多各式各样的定义,如: n 行为的一个规则叫做程序,程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程( Dijkstra)n 一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。n 进程是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动 7第三章 进程的描述与控制进程同程序的比较n 程序是指令的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个 静态 的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程,它是一个 动态 的概念。n 程序可以作为一种软件资料长期存在,而进程是有一定生命期的。程序是 永久 的,进程是 暂时 的。n 进程更能真实地描述并发,而程序不能n 进程是由程序和数据两部分组成的n 进程具有创建其他进程的功能,而程序没有n 同一程序同时运行于若干个数据集合上,它将属于若干个不同的进程。也就是说 同一程序可以对应多个进程 8第三章 进程的描述与控制思考n 为什么要引入进程的概念?9第三章 进程的描述与控制2.1.3 进程的特征n 动态性:进程是程序的执行n 并发性:多个进程可同存于内存中,能在一段时间内同时运行n 独立性:独立运行的基本单位,独立获得资源和调度的基本单位。n 异步性:各进程按各自独立的不可预知的速度向前推进n 结构特征:由程序段 、数据段、进程控制块三部分组成10第三章 进程的描述与控制2.1.4 进程的状态及转换进程有三种基本状态:进程在生命消亡前处于且仅处于三种基本状态之一不同系统设置的进程状态数目不同11第三章 进程的描述与控制进程的三种基本状态n 就绪状态( Ready) : 存在于处理机调度队列中的那些进程,它们已经准备就绪,一旦得到 CPU, 就立即可以运行。这些进程所处的状态为就绪状态。n 运行状态( Running) : 正在运行的进程所处的状态为运行状态。n 等待状态( Wait / Blocked ) : 若一进程正在等待某一事件发生(如等待输入输出工作完成),这时,即使给它 CPU, 它也无法运行

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操作系统 课件第八章 82P

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OS( Operation System)第八章 ?UNIX系统简介 ?? 8.1??UNIX的发展? 8.2??UNIX系统结构? 8.3??UNIX的用户接口 ?? 8.4??UNIX的进程管理 ?? 8.5??UNIX的存储管理 ?? 8.6??UNIX的文件管理 ?? 8.7??UNIX的设备管理 ?Date 1江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.1??UNIX的发展? ?UNIX是 多用户多任务分时 操作系统,16/32/64位;? ?BSD,?SVR4( 模块式结构) ,?OSF/1( 微内核结构)一、 UNIX的历史Date 2江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.1??UNIX的发展? 1965年: MIT的 Multics, 由于规模和进展而没有达到目标;? 1969年: AT&T, PDP-11上的 16位操作系统;? 1974年: UNIX系统正式发表 (第五版 ),在大学得到使用和好评;? 1980年: University?of?California?at?Berkeley为 VAX11发表 BSD4OS( Operation System)8.1??UNIX的发展Bell实验室早期 UNIX和 C加州大学伯克利分校BSD4At&T的系统 VHP-UX AIXSolarisSCO?UNIX Linux一、 UNIX的历史Date 4江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)传统的UNIX结构Date 5江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)现代 UNIX结构CommonObject?File?Format Excutable?and?Linking?FormatDate 6江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.1??UNIX的发展? 字符 用户界面和 图形 用户界面 GUI(X?Window)。? 抢先式 多任务, 多线程 ,分时 。支持 动态链接 。支持对称式 多处理 。? 虚拟存储: 段页式 ,有存储保护。? 文件系统: 多级目录 ,文件卷可以在子目录下动态装卸。无文件属性,可有别名。? 采用 设备文件 的形式(读写,参数控制)。设备驱动程序修改后需要重OS( Operation System)8.2?UNIX系统结构 ?硬 件进程管理存储管理文件管理设备管理物理存储块管理 设备驱动管理系 统 调 用Shell命令解释、实用程序、库函数用 户 程 序 用户层实用层核心层UNIX系统结构 ?Date 8江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.2?UNIX系统结构硬件kernelShell?edit编译部件实用程序用户程序编译程序UNIX简略结构Date 9江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.3?UNIX的用户接口 ?? 8.3.1 操作级接口 —— Shell命令? 8.3.2 程序级接口 —— 系统调用Date 10江苏大学计算机学院 ?????操作系统课程组OS( Operation System)8.3?UNIX的用户接口? 基本命令——? 用户在使用 Shell界面开发用户程序所必须用到的命令 ?(具体命令见书 ,表 8-1)。? 特殊命令——? 用户需要做某些特殊的操作时才会被使用的命令。 ?8.3.1 操作级

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操作系统 课件 第4章 95P

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第四章 存 储 器 管 理 第四周 存储器管理? 重点 :重定位、静态重定位、动态重定位、? 基本分页、分段存储管理方式、? 请求分页存储管理方式、? 虚拟存储器? 页面调度算法第四章 存 储 器 管 理 第四章 存储器管理 4.1 程序的装入和链接 4.2 连续分配方式 4.3 基本分页存储管理方式 4.4 基本分段存储管理方式 4.5 虚拟存储器的基本概念 4.6 请求分页存储管理方式 4.7 页面置换算法 4.8 请求分段存储管理方式 第四章 存 储 器 管 理 4.1 程序的装入和链接 图 4-1 对用户程序的处理步骤 第四章 存 储 器 管 理 逻辑地址(相对地址) : 汇编语言源程序经过汇编,或者高级语言源程序经过编译,得到的目标程序是以 0为参考地址的模块。目标模块中的地址称为相对地址。把相对地址的集合叫做 “相对地址空间 ”或 “地址空间 ”。存储空间(内存空间) 是指主存中一系列存储信息的物理单元的集合,其中的地址称为 物理地址或绝对地址。第四章 存 储 器 管 理 4.1.1 程序的装入1. 绝对装入方式 (Absolute Loading Mode) 程序中所使用的绝对地址,既可 在编译或汇编时给出,也可由程序员直接赋予 。但在由程序员直接给出绝对地址时,不仅要求程序员熟悉内存的使用情况,而且一旦程序或数据被修改后,可能要改变程序中的所有地址。适用于单道环境 . 第四章 存 储 器 管 理 2. 可重定位装入方式 (Relocation Loading Mode) 图 4-2 作业装入内存时的情况 第四章 存 储 器 管 理 ? 重定位:是指作业装入到与其地址空间不同的内存物理空间所引起的地址变换过程。第四章 存 储 器 管 理 静态重定位:地址变换是在程序装入时一次完成的,以后不再改变。 它根据装入模块将要装入的内存起始地址,直接修改装入模块中有关地址的指令 。优点:无需硬件支持。缺点: 1)、必须占有连续空间2)、程序重定位之后就不能再在内存中移动不能再申请空间3)、无法实现虚拟存储器第四章 存 储 器 管 理 3. 动态运行时装入方式 (Denamle Run-time Loading) 动态运行时的装入程序,在把装入模块装入内存后,并不立即把装入模块中的相对地址转换为绝对地址,而是把这种 地址转换推迟到程序真正要执行时才进行 。 因此, 装入内存后的所有 地址都仍是相对地址。 第四章 存 储 器 管 理 特点:? ① 由硬件实现; ② 在程序运行过程中进行地址变换。优点:? 允许程序移动、允许申请附加空间? 有利于实现信息共享和虚拟存储第四章 存 储 器 管 理 ? 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配模块,以后不再拆开。4.1.2 程序的链接 1. 静态链接方式 (Static Linking) 第四章 存 储 器 管 理 静态链接方式 (Static Linking) 图 4-3 程序链接示意图 第四章 存 储 器 管 理 在将这几个目标模块装配成一个装入模块时,须解决以下两个问题: (1) 对相对地址进行修改。 (2) 变换外部调用符号(即将外部调用符号变换成相对地址)。 第四章 存 储 器 管 理 2. 装入时动态链接 (Load? time Dynamic Linking) 各目标模块,在装入内存时,边装入边链接。

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操作系统 虚拟内存 cch10 84P

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Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.1Module?10:??Virtual?Memory? Background( 背景)? Demand?Paging( 请求页式)? Performance?of?Demand?Paging( 请求页式的性能) ?? Page?Replacement( 页置换)? Page-Replacement?AlgorithSilberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.2Background? Virtual?memory?–?separation?of?user?logical?memory?from?physical?memory.( 虚拟内存 — 物理内存和用户逻辑内存的区分)– 局部性原理 (principle?of?locality)??????时间局部性,空间局部性 ?Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.3( 1)虚拟存储器的基本概念1.虚拟存储器的引入1)局部性原理在一段时间内,程序的执行仅局限于某个部分;相应地,它所访问的存储空间也局限于某个区域内。那么程序为什么会出现局部性规律呢?原因可以归结为以下几点:? 程序在执行时,除了少部分的转移和过程调用指令外,大多数仍是顺序执行的。? 子程序调用将会使程序的执行由一Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.4局限性表现为: ?? 时间局限性:如果程序中的某条指令一旦执行,则不久的将来该指令可能再次被执行;如果某个存储单元被访问,则不久以后该存储单元可能再次被访问。产生时间局限性的典型原因是在程序中存在着大量的循环操作。? 空间局限性:一旦程序访问了某个存储单元,则在不久的将来,其附近的存储单元也最有可能被访问。 ?即程Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.5Background虚拟存储的基本原理根据局部性原理,一个作业在运行之前,没有必要把全部作业装入内存,而仅将那些当前要运行的那部分页面或段,先装入内存便可启动运行,其余部分暂时留在磁盘上? 程序在运行时如果它所要访问的页(段)已调入内存,便可继续执行下去;但如果程序所要访问的页(段)尚未调入内存(称为缺页或缺段),Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.6Background引入虚拟存储技术的好处可在较小的可用内存中执行较大的用户程序可在内存中容纳更多程序并发执行不必影响编程时的程序结构(与覆盖技术比较)提供给用户可用的虚拟内存空间通常大于物理内存 (real?memory)Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.7Background虚拟存储技术的特征l 离散性:指在内存分配时采用离散的分配方式,它是虚拟存储器的最基本的特征。l 多次性:指一个作业被分成多次调入内存运行,即在作业运行时没有必要将其全部装入,只须将当前要运行的那部分程序和数据装入内存即可。多次性是虚拟存储器最重要的特征。l 对换性:指允许在作业的运行过程中在内Silberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.8Backgroundpage0...Page nVirtualmemoryMemorymap PhysicalmemorySilberschatz, Galvin, and Gagne ?1999 10.9虚拟存储器实现方式1)请求分页系统:在分页系统的基础上,增加了请求调页功能和页面置

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操作系统 第8章 网络操作系统 132P

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第八章 网络操作系统 第八章 网络操作系统 8.1 计算机网络概述 8.2 客户 /服务器模式 8.3 网络操作系统的功能 8.4 网络操作系统提供的服务 8.5 支持 Internet与 Intranet的功能和服务 8.6 Windows NT 第八章 网络操作系统 8.1 计算机网络概述 8.1.1 计算机网络的拓扑结构 (1)?星形网络拓扑结构。 ?这是指每一个中心结点通过点 — 点方式与若干个远程结点相连,使网络的拓扑结构呈现放射状的星形,如图 ?8?-1(a)所示,其所有各个远程结点之间因无连接而不能直接通信。星形网络拓扑结构的主要特点是其处理和控制功能高度集中,即整个网络对信息 的处理功能和对网络的控制功能,都集中在中第八章 网络操作系统 图 ?8-1?星形和树形网络拓扑结构 ?第八章 网络操作系统 (2)?树形网络拓扑结构。 ?鉴于单级星形网络的诸多不利条件,使之不适于用于构建大型网络,于是产生了多级星形网络拓扑结构。如果将多级星形重新按层次方式排列,则形成了树形网络, ?如图 ?8?-?1(b)所示。 ?树形网络 (拓扑结构 )是对星形网络的一种改进。由于在中间层各结点上的处理机,都具有控制和处理能力,因而使整个系统具有一定的分布控制和处理能力, 即使中央处理机瘫第八章 网络操作系统 2. 公用总线形和环形网络拓扑结构(1)?公用总线形网络拓扑结构。 ?这是将若干个结点分别通过一个连接器,连接到一条高速公用总线上所形成的网络拓扑结 构,如图 ? 8-? 2(a)所示。 ?图 ?8-?2?总线形和环形网络拓扑结构 ?第八章 网络操作系统 (2)?环形网络拓扑结构。 ?这是通过点 — 点的连接方式,将所有的转发器连接成一个环形,其中的每个转发器可用于连接一个网络工作站, ? 站上的信息通过转发器传送到环路上,信息在环路上只作单方向流动。环形网络拓扑结构的最大特点,仍然是由��个结点共享一条传输总线,使网络的物理结构简单,信道利用率高,而且是广播通信方式,见图 ? 8-?2(b)所示。但基本的环形网络的可靠性差第八章 网络操作系统 3. 网状形网络拓扑结构 图 ?8-?3?网状形网络拓扑结构 ?第八章 网络操作系统 8.1.2 计算机广域网络 1. 公用交换电话网 ?(1)?交换方式的引入。 ?所谓 “交换 ”(Switching), 是指在两个或多个结点之间建立暂时通信线路 (或链路 )的操作。建立链路的操作是由交换中心完成的。两个结点在通信之前,须先建立链接,然后源结点把信息通过该链路发送给交换中心,再由交换中心把信息转发到目标结点,通信结束后便拆除该链接。图 ?8-?4?示出第八章 网络操作系统 图 ?8-?4?全互连和具有交换中心的连接 ?第八章 网络操作系统 (2)?线路交换方式。 ?线路交互方式广泛用于电话系统中,它通过直接接通或断开某些线路来形成所要求的连接,使用户之间能直接通信;通信完后便拆除该连接,以便将线路让给其他用户对进行通信, ?如图 ?8-?5?所示。 线路交换方式主要适于传输模拟信号。 ?第八章 网络操作系统 图 ?8-?5?线路交换方式示意图 ?第八章 网络操作系统 (3)?线路交换网。 ?若将数字设备连接到网上时,必须通过调制解调器。在源主机处,由调制器将数字信号转换成模拟信号; ? 而在目标主机处,则由解调器完成模拟信号到数字信号的反变换。利 用电话网来传输数据的传输速率较低, ?一般为 2400?b/s~56?kb/s。 ?第八章 网络操作系统 2. 分组交换网 ?(1)?报文交换方式。

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操作系统 第3章 处理机调度与死锁 84P

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第三章 处理机调度与死锁 第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法 3.3 实时调度 3.4 多处理机系统中的调度 3.5 产生死锁的原因和必要条件 3.6 预防死锁的方法 3.7 死锁的检测与解除 第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的基本概念 3.1.1 高级、中级和低级调度 1. 高级调度 (High Scheduling) 在每次执行作业调度时,都须做出以下两个决定。 ?1) 接纳多少个作业 2) 接纳哪些作业 第三章 处理机调度与死锁 2. 低级调度 (Low Level Scheduling) 1) 非抢占方式 (Non-preemptive Mode)?在采用非抢占调度方式时,可能引起进程调度的因素可归结为这样几个: ① 正在执行的进程执行完毕, 或因发生某事件而不能再继续执行; ② 执行中的进程因提出 I/O请求而暂停执行; ③ 在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作,如 P操作 第三章 处理机调度与死锁 2) 抢占方式 (Preemptive Mode) 抢占的原则有: ? (1) 优先权原则。(2) 短作业 (进程 )优先原则。 (3) 时间片原则。 第三章 处理机调度与死锁 3. 中级调度 (Intermediate-Level Scheduling) 中级调度又称中程调度 (Medium-Term Scheduling)。 引入中级调度的主要目的,是为了提高内存利用率和系统吞吐量。 为此,应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源,而将它们调至外存上去等待,把此时的进程状态称为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条第三章 处理机调度与死锁 3.1.2 调度队列模型 1. 仅有进程调度的调度队列模型 图 3 - 1 仅具有进程调度的调度队列模型 第三章 处理机调度与死锁 2. 具有高级和低级调度的调度队列模型 图 3-2 具有高、低两级调度的调度队列模型 第三章 处理机调度与死锁 (1) 就绪队列的形式。(2) 设置多个阻塞队列。 图 3-2 示出了具有高、低两级调度的调度队列模型。该模型与上一模型的 主要区别在于如下两个方面。 第三章 处理机调度与死锁 3. 同时具有三级调度的调度队列模型 图 3-3 具有三级调度时的调度队列模型 第三章 处理机调度与死锁 3.1.3 选择调度方式和调度算法的若干准则 1. 面向用户的准则 (1) 周转时间短。 可把平均周转时间描述为: 作业的周转时间 T与系统为它提供服务的时间 TS之比,即W=T/TS, 称为带权 周转时间,而平均带权周转时间则可表示为 : 第三章 处理机调度与死锁 (2) 响应时间快。 (3) 截止时间的保证。 (4) 优先权准则。 第三章 处理机调度与死锁 2. 面向系统的准则 ? (1) 系统吞吐量高。(2) 处理机利用率好。 (3) 各类资源的平衡利用。 第三章 处理机调度与死锁 3.2 调 度 算 法 3.2.1 先来先服务和短作业 (进程 )优先调度算法 1. 先来先服务调度算法 第三章 处理机调度与死锁 图 3-4 FCFS和 SJF调度算法的性能 第三章 处理机调度与死锁 2. 短作业 (进程 )优先调度算法 短作业 (进程 )优先调度算法 SJ(P)F, 是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先 (SJF)的调度算法,是从后备队列中选择一

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操作系统 4、处理机 104P

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四、处理机处理机调度和反死锁策略? 处理机调度的层次和调度算法的目标? 作业与作业调度? 进程调度? 实时调度? 死锁概述? 预防死锁? 避免死锁? 死锁的检测与解除处理机调度的层次1. 长程调度3 对作业进行调度,适用于多道批处理系统。2. 短程调度3 对进程进行调度,适用于多道批处理、分时和实时系统。3. 内存调度3 用于提高内存利用率和系统性能。将需要等待的进程占用的内存资源交换至外存,将可以继续运行的进程需要的内存资源从外存中读入。处理机调度算法的共同目标1. 资源高利用率: CPU和其他所有资源都尽可能地保持忙碌状态。2. 公平性:合理地对各进程分配 CPU时间,避免出现某些进程长时间无法得到响应。3. 平衡性:合理地调度计算型作业与 I/O型作业,以保证各种资源使用的平衡性。批处理系统的目标1. 平均周转时间短:周转时间包括等待时间和运行时间,周转时间与运行时间之比是带权周转时间。短作业优先。2. 系统吞吐量高:吞吐量是指在单位时间内系统所完成的作业数。短作业优先。3. 处理机利用率好:尽量少地切换作业、调度资源及等待。长作业、计算型作业优先。分时系统的目标1. 响应时间快:响应时间 =输入时间 +运行时间 +输出时间2. 均衡性:响应时间的快慢与用户请求服务的复杂性相关,复杂任务的响应时间允许较长。 实时系统的目标1. 截止时间的保证:对于硬实时任务,调度方式和算法必须严格确保截止时间的要求;对于软实时任务,调度方式和算法也应基本上能保证截止时间的要求。2. 可预测性:根据系统特点,可预测未来一段时间内的处理目标,以提高实时性(如媒体播放中同时读取第 i帧和第 i+1帧)。处理机调度和反死锁策略? 处理机调度的层次和调度算法的目标? 作业与作业调度? 进程调度? 实时调度? 死锁概述? 预防死锁? 避免死锁? 死锁的检测与解除批处理系统中的作业及调度? 作业( Job):批处理系统中进行调度的基本单位,包含程序、数据和作业说明书。系统根据说明书控制程序运行。? 作业步( Job Step):作业中包含的多个相关的加工步骤。作业步之间存在相互联系,如输入输出关系。? 作业控制块( Job Control Block):存放作业在系统中管理和调度所需的信息,由作业注册程序创建。批处理系统中的作业及调度? 作业运行的三个阶段和三种状态 1. 收容阶段(后备状态):由作业注册程序建立作业控制块( JCB),作业进入硬盘中的后备队列。2. 运行阶段(运行状态):作业被作业调度选中进入就绪队列,获得资源并建立进程,直至运行结束。3. 完成阶段(完成状态):作业正常完成或异常终止。 “终止作业 ”程序负责撤销作业控制块、回收资源和输出运行结果。批处理系统中的作业及调度? 作业调度的主要任务3 根据 JCB中的信息,检查系统资源能否满足作业需求,并按照一定的调度算法决定哪些作业由后备队列进入就绪队列。? 常见的调度算法有:3 先来先服务算法( First-Come First-Served)3 短作业优先算法( Short Job First)3 优先级调度算法( Priority-scheduling)3 高响应比优先算法先来先服务调度算法( FCFS)? 用于作业调度和进程调度,优先考虑最早进入等待队列的作业以及最先进入就绪队列的进程。? 非抢占:进程占有 CPU直到程序结束或 I/O中断。? 优点:实现简单,有利于长作业。? 缺点:不利于短作业, 平均等待时间 长。短作业优先调度算法( SJF)? 优先考虑运行时间最短的作业。? 优点:平均等待时间短,有利于短作业。? 缺点:作业的运行时间无法准确估计,长作业可能长期

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操作系统 处理机的调度和死锁 104P

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处理机调度与死锁处理机调度与死锁第三章第三章处理机调度与死锁处理机调度与死锁 处理机调度与死锁处理机调度与死锁第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法 3.3 实时调度 3.4 产生死锁的原因和必要条件 3.5 预防死锁的方法 3.6 死锁的检测与解除 处理机调度与死锁处理机调度与死锁3.1 处理机调度的基本概念处理机调度的基本概念v3.1 高、中、低三级调度 v1、高级调度(作业调度、长程调度、接纳调度)? 将外存作业调入内存,创建 PCB等,插入就绪队列。? 一般用于 批处理系统 , 分 /实时系统 一般直接入内存, 无此环节 。处理机调度与死锁处理机调度与死锁3.1 处理机调度的基本概念处理机调度的基本概念v3.1 高、中、低三级调度 v1、高级调度(作业调度、长程调度、接纳调度)在每次执行作业调度时,都须做出以下两个决定。? 1) 接纳多少个作业 ? 2) 接纳哪些作业 处理机调度与死锁处理机调度与死锁3.1 处理机调度的基本概念处理机调度的基本概念v3.1高、中、低三级调度v v1、高级调度(作业调度、长程调度、接纳调度)? 调度特性? 1.接纳作业数 (内存驻留数)太多 ―――> 周转时间 T长太少 ―――> 系统效率低? 2.接纳策略: 即采用何种调度算法: FCFS、短作业优先等处理机调度与死锁处理机调度与死锁2. 低级调度 (Low Level Scheduling) 1) 非抢占方式 (Non-preemptive Mode)?可能引起进程调度的因素可归结为这样几个:① 正在执行的进程执行完毕,或因发生某事件而不能再继续执行; ② 执行中的进程因提出 I/O请求而暂停执行;③ 在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作,如 P操作 (wait操作 )、 Bloc处理机调度与死锁处理机调度与死锁2. 低级调度 (Low Level Scheduling) 1) 非抢占方式 (Non-preemptive Mode)??这种调度方式的优点是实现简单、系统开销小,适用于大多数的 批处理系统环境 。?但它 难以满足紧急任务 的要求 ——立即执行,因而可能造成难以预料的后果。?显然,在要求 比较严格的实时系统 中, 不宜采用 这种调度方式。 处理机调度的基本概念处理机调度与死锁处理机调度与死锁处理机调度的基本概念处理机调度的基本概念 (( 2))v2、低级调度(进程调度,短程调度)v主要是由 分派程序 ( Dispatcher) 分派处理机 。? 2.抢占方式( 1)时间片原则( 2)优先权原则( 3)短作业优先原则。 处理机调度与死锁处理机调度与死锁处理机调度的基本概念处理机调度的基本概念 (( 2))v3、中级调度(中程、中级调度(中程 调度调度 ))v为为 提高系统吞吐量提高系统吞吐量 和和 内存利用率内存利用率 而引入的一内而引入的一内 --外存对外存对换功能(换出时,进程为挂起或就绪驻外状态)换功能(换出时,进程为挂起或就绪驻外状态) v运行频率:低 >中 >高 。处理机调度与死锁处理机调度与死锁3.1.2调度的队列模型调度的队列模型v一、仅有 进程调度 的队列模型就绪队列 CPU阻塞队列交互用户时间片完进程调度进程完成等待事件事件出现图 3 - 1 仅具有进程调度的调度队列模型 处理机调度与死锁处理机调度与死锁3.1.2调度的队列模型调度的队列模型v二、具有 高 /低级 模型就绪队列 CPU阻塞队列时间片完进程调度进程完成等待事件 1事件 1出现后备队列阻塞队列 等待事件 2事件 2出现作业调度图 3-2 具有高、低

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