操作系統(tǒng)-all

1、第一章第一章1操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(OS)定義為：定義為：OS是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)系統(tǒng)軟件，它是這樣一些程序模塊的集合——它們管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件及軟件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便和可擴(kuò)展的工作環(huán)境，從而在計(jì)算機(jī)與其用戶之間起到接口的作用。2操作系統(tǒng)作用：操作系統(tǒng)作用：1OS作為用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的接口2OS作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者3OS實(shí)現(xiàn)了對計(jì)算機(jī)資源的抽象3操作系統(tǒng)

2、的兩個(gè)最基本的特征操作系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的特征：并發(fā)，資源共享4操作系統(tǒng)功能：操作系統(tǒng)功能：處理機(jī)管理，存儲(chǔ)器管理，設(shè)備管理，文件管理【注：沒有任何軟件支持的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)?！康诙碌诙?進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：1就緒狀態(tài)2執(zhí)行狀態(tài)3阻塞狀態(tài)2進(jìn)程的特征：進(jìn)程的特征：1結(jié)構(gòu)特征2動(dòng)態(tài)性3并發(fā)性4獨(dú)立性5異步性3進(jìn)程控制塊：進(jìn)程控制塊：進(jìn)程的建立就是為該進(jìn)程建立一個(gè)進(jìn)程控制塊PCB；PCB建立了，進(jìn)程也就建立了。一個(gè)進(jìn)程完

3、成其功能之后，系統(tǒng)則釋放PCB，進(jìn)程也隨之消亡。作用作用:是一個(gè)在多道環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序(含數(shù)據(jù))成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的單位一個(gè)能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志.4進(jìn)程同步兩種形式的制約關(guān)系：進(jìn)程同步兩種形式的制約關(guān)系：1間接相互制約關(guān)系2直接相互制約關(guān)系5同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則：同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則：1空閑讓進(jìn)2忙則等待3有限等待4讓權(quán)等待6線程概念：線程概念：線程(thread)有時(shí)被稱為輕量級(jí)進(jìn)程(Lightwei

4、ghtProcess，LWP)，是程序執(zhí)行流的最小單元。減少了程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性7.進(jìn)程進(jìn)程:進(jìn)程是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；是一個(gè)正在執(zhí)行的程序；計(jì)算機(jī)中正在運(yùn)行的程序?qū)嵗豢梢苑峙浣o處理器并由處理器執(zhí)行的一個(gè)實(shí)體；由單一順序的執(zhí)行顯示，一個(gè)當(dāng)前狀態(tài)和一組相關(guān)的系統(tǒng)資源所描述的活動(dòng)單元。第三章第三章1處理機(jī)調(diào)度處理機(jī)調(diào)度1高級(jí)調(diào)度a作業(yè)和作業(yè)步b作業(yè)控制塊JCB(JobControlBlock)c作業(yè)調(diào)

5、度2低級(jí)調(diào)度a低級(jí)調(diào)度的功能b進(jìn)程調(diào)度中的三個(gè)基本機(jī)制（排隊(duì)器，分派器(分派程序)，上下文切換機(jī)制）c進(jìn)程調(diào)度方式（非搶占方式，搶占方式）3中級(jí)調(diào)度2死鎖：死鎖：是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過程中因爭奪資源而造成的一種僵局。3產(chǎn)生死鎖的原因：產(chǎn)生死鎖的原因：1競爭資源2進(jìn)程間推進(jìn)順序非法4產(chǎn)生死鎖的必要條件產(chǎn)生死鎖的必要條件1互斥條件2請求和保持條件3不剝奪條件4環(huán)路等待條件5中斷中斷中斷處理，進(jìn)程中斷的基本步驟？中斷處理，進(jìn)程中斷的基本步驟？中

6、斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或特殊請求時(shí)，計(jì)算機(jī)停止現(xiàn)行程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)向?qū)@些異常情況或特殊請求的處理，處理結(jié)束后再返回現(xiàn)行程序的間斷處，繼續(xù)執(zhí)行原程序。第四章第四章1邏輯地址：邏輯地址：是相對地址，物理地址：，物理地址：是絕對地址在有地址變換功能的計(jì)算機(jī)中訪內(nèi)指令給出的地址(操作數(shù))叫邏輯地址也叫相對地址。要經(jīng)過尋址方式的計(jì)算或變換才得到內(nèi)存儲(chǔ)器中的實(shí)際有效地址即物理地址。2緊湊：緊湊：將內(nèi)存中的所有作業(yè)進(jìn)行移動(dòng)，使

7、它們?nèi)枷噜徑?，這樣，即可把原來分散的多個(gè)小分區(qū)拼接成一個(gè)大分區(qū)，這時(shí)就可把作業(yè)裝入該區(qū)。這種通過移動(dòng)內(nèi)存中作業(yè)的位置，以把原來多個(gè)分散的小分區(qū)拼接成一個(gè)大分區(qū)3對換：對換：是指把內(nèi)存中暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程或者暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)調(diào)出到外存上，以便騰出足夠的內(nèi)存空間，再把已具備運(yùn)行條件的進(jìn)程或進(jìn)程所需要的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)存4常規(guī)存儲(chǔ)器管理方式的特征：常規(guī)存儲(chǔ)器管理方式的特征：1一次性2駐留性5局部性原理：局部性原理：1時(shí)間局限性2空間局限

8、性6虛擬存儲(chǔ)器：虛擬存儲(chǔ)器：是指具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴(kuò)充的一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)7虛擬存儲(chǔ)器的特征虛擬存儲(chǔ)器的特征：多次性，對換性，虛擬性8分頁式，分段式分頁式，分段式區(qū)分關(guān)系區(qū)分關(guān)系(1)頁是信息的物理單位分頁是為實(shí)現(xiàn)離散分配方式以小件內(nèi)存的外零頭提高內(nèi)存利用率是系統(tǒng)管理的需要.段是信息的邏輯單位含有一組意義相對完整的信息分段是為了更好的滿足用戶的需要.(2)頁的大小固定且有系統(tǒng)決定由系統(tǒng)把邏輯地址劃分為頁號(hào)和

9、頁內(nèi)地址由機(jī)器硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中只有一種大小的頁面段的長度不固定決定于用戶編寫的程序通常由編譯程序在編譯時(shí)進(jìn)行劃分(3)分頁的地址空間是唯一的即單一的線性地址空間程序員只需一個(gè)記憶符即可表示一個(gè)地址分段的地址是二維的既需給出段名又需給出段內(nèi)地址.第五章第五章1設(shè)備控制器設(shè)備控制器：是計(jì)算機(jī)中的一個(gè)實(shí)體，其主要職責(zé)是控制一個(gè)或多個(gè)IO設(shè)備的，以實(shí)現(xiàn)IO設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換2IO通道：通道：是一個(gè)獨(dú)立于CPU的專管輸入輸出控制的處理機(jī)，它

10、控制設(shè)備與內(nèi)存直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。它有自己的通道指令，這些通道指令受CPU啟動(dòng)，并在操作結(jié)束時(shí)向CPU發(fā)中斷信號(hào)。3緩沖：緩沖：1緩和CPU與IO設(shè)備間速度不匹配的矛盾2減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷響應(yīng)時(shí)間的限制3提高CPU和IO設(shè)備之間的并行性4O軟件四層架構(gòu)：軟件四層架構(gòu)：1用戶層軟件2設(shè)備獨(dú)立性軟件3設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序4中斷處理程序5設(shè)備分配最終結(jié)構(gòu)設(shè)備分配最終結(jié)構(gòu)：1設(shè)備控制表(DCT)2控制器控制表、通道控制表和系統(tǒng)設(shè)備表

11、(c)系統(tǒng)備備備SDT控制器標(biāo)識(shí)符：controllerid控制器狀態(tài)：忙閑與控制器連接的通道表指針控制器隊(duì)列的隊(duì)首指針控制器隊(duì)列的隊(duì)尾指針通道標(biāo)識(shí)符：channelid通道狀態(tài)：忙閑與通道連接的控制器表首址通道隊(duì)列的隊(duì)首指針通道隊(duì)列的隊(duì)尾指針(a)控制器表COCT(b)通道表CHCT表目1…表目i…設(shè)備類設(shè)備標(biāo)識(shí)符DCT驅(qū)動(dòng)程序入口6設(shè)備分配設(shè)備分配：為防止諸進(jìn)程對系統(tǒng)資源的無序競爭，特規(guī)定系統(tǒng)設(shè)備不允許用戶自行使用，必須由系統(tǒng)統(tǒng)一分

12、配7設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素設(shè)備分配時(shí)應(yīng)考慮的因素1設(shè)備的固有屬2設(shè)備分配算法3設(shè)備分配時(shí)的安全性4設(shè)備獨(dú)立性8SPOOLing假脫機(jī)技術(shù)假脫機(jī)技術(shù)：當(dāng)系統(tǒng)中引入了多道程序技術(shù)后，完全可以利用其中的一道程序，來模擬脫機(jī)輸入時(shí)的外圍控制機(jī)功能，把低速IO設(shè)備上的數(shù)據(jù)傳送到高速磁盤上；再用另一道程序來模擬脫機(jī)輸出時(shí)外圍控制機(jī)的功能，把數(shù)據(jù)從磁盤傳送到低速輸出設(shè)備上。這樣，便可在主機(jī)的直接控制下，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)輸入、輸出功能。此時(shí)的外圍操作與CPU對

13、數(shù)據(jù)的處理同時(shí)進(jìn)行，我們把這種在聯(lián)機(jī)情況下實(shí)現(xiàn)的同時(shí)外圍操作稱為SPOOLing(SimultaneausPeriphernalOperatingOnLine)，或稱為假脫機(jī)操作。9SPOOLing系統(tǒng)的組成：系統(tǒng)的組成：1輸入井和輸出井2輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)3輸入進(jìn)程SPi和輸出進(jìn)程Spo第六章第六章1文件：文件：是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)元素的集合，可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件兩種2文件系統(tǒng)：文件系統(tǒng)：操作系統(tǒng)中與

14、管理文件有關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)3文件系統(tǒng)模型層次架構(gòu)：文件系統(tǒng)模型層次架構(gòu)：1對象及其屬性2對對象操縱和管理的軟件集合4文件存儲(chǔ)空間的管理：文件存儲(chǔ)空間的管理：1空閑表法和空閑鏈表法2位示圖法3成組鏈接法5目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)：1單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)2兩級(jí)目錄3多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)4增加和刪除目錄6重復(fù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)一致性檢查方式重復(fù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)一致性檢查方式：1重復(fù)文件的一致性2盤塊號(hào)一致性的檢查3鏈接數(shù)一致性檢查1.1試說明操作系統(tǒng)與硬件、其他系統(tǒng)軟件以及用戶試說

15、明操作系統(tǒng)與硬件、其他系統(tǒng)軟件以及用戶之間的關(guān)系之間的關(guān)系操作系統(tǒng)是覆蓋在硬件上的第一層軟件，它管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，并向用戶提供良好的界面。操作系統(tǒng)與硬件緊密相關(guān)，它直接管理著硬件資源，為用戶完成所有與硬件相關(guān)的操作，從而極大地方便了用戶對硬件資源的使用并提高了硬件資源的利用率。操作系統(tǒng)是一種特殊的系統(tǒng)軟件，其他系統(tǒng)軟件運(yùn)行在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，可獲得操作系統(tǒng)提供的大量服務(wù)，也就是說操作系統(tǒng)是其他系統(tǒng)軟件與硬件之間的接口。而一般

16、用戶使用計(jì)算機(jī)除了需要操作系統(tǒng)支持之外，還需要用到大量的其他系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以使其工作更方便和高效?？梢?，硬件、操作系統(tǒng)、其他系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序和用戶之間存在這圖1.1所示的層次關(guān)系。1.2操作系統(tǒng)具有哪幾大特征？他們之間有何關(guān)系？操作系統(tǒng)具有哪幾大特征？他們之間有何關(guān)系？操作系統(tǒng)的特征有并發(fā)、資源共享、虛擬和異步性。他們的關(guān)系如下：（1）并發(fā)和共享是操作系統(tǒng)最基本的特征。為了提高計(jì)算機(jī)資源的利用率。OS必然要采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，

17、使多個(gè)程序共享系統(tǒng)的資源，并發(fā)地執(zhí)行。（2）并發(fā)和共享互為存在的條件。一方面，資源的共享是以程序（進(jìn)程）的并發(fā)執(zhí)行為條件，若系統(tǒng)不允許程序并發(fā)執(zhí)行，自然不存在資源共享問題；另一方面，若系統(tǒng)不能對資源共享實(shí)施有效的管理，協(xié)調(diào)好諸進(jìn)程對資源的訪問，也必將影響到程序的并發(fā)執(zhí)行，基本根本無法并發(fā)執(zhí)行。（3）虛擬技術(shù)以并發(fā)和資源共享為前提。為了使并發(fā)進(jìn)程能更方便、更有效地共享資源，操作系統(tǒng)常采用多種虛擬技術(shù)來邏輯上增加CPU和設(shè)備的數(shù)量以及存儲(chǔ)器

18、的容量，從而解決眾多并發(fā)進(jìn)程對有限的系統(tǒng)資源的爭用問題。（4）異步性是并發(fā)和共享的必然結(jié)果。操作系統(tǒng)允許多個(gè)并發(fā)進(jìn)程共享資源、相互合作，使得每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行過程受到其他進(jìn)程的制約，不再“一氣呵成”，這必然導(dǎo)致異步性特征的產(chǎn)生。2.1進(jìn)程同步的基本概念進(jìn)程同步的基本概念（1）兩種形式的制約關(guān)系?簡介相互制約。這種制約主要源于資源共享?直接相互制約這種制約主要源于進(jìn)程合作。（2）臨界資源和互斥：在計(jì)算機(jī)中有許多資源一次只能允許一個(gè)進(jìn)程使用，如

19、果多個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用這些資源，則有可能造成系統(tǒng)的混亂，這些資源被稱作臨界資源。在每個(gè)進(jìn)程中，訪問臨界資源的那段代碼稱作臨界區(qū)。（3）同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則用來實(shí)現(xiàn)互斥的同步機(jī)制必須遵循下述四準(zhǔn)則：①空閑讓進(jìn)②忙則等待③有限等待④讓權(quán)等待2.2在操作系統(tǒng)個(gè)中為什么要引入進(jìn)程的概念？他會(huì)在操作系統(tǒng)個(gè)中為什么要引入進(jìn)程的概念？他會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？產(chǎn)生什么樣的影響？在操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程的概念，是為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序的并發(fā)執(zhí)行。傳統(tǒng)的程序不能與其他程序

20、并發(fā)執(zhí)行，只有在為之創(chuàng)建進(jìn)程后，才能與其他程序（進(jìn)程）并發(fā)執(zhí)行。這是因?yàn)椴l(fā)執(zhí)行的程序（即進(jìn)程）是“停停走走”地執(zhí)行，只有在為它創(chuàng)建進(jìn)程后，在它停下時(shí)，方能將其現(xiàn)場信息保存在它的PCB中，待下次被調(diào)到執(zhí)行時(shí)，再從PCB中恢復(fù)CPU現(xiàn)場并繼續(xù)執(zhí)行，而傳統(tǒng)的程序卻無法滿足上述要求。建立進(jìn)程的所帶來的好處是使多個(gè)程序能并發(fā)執(zhí)行，這極大地提高了資源利用率和系統(tǒng)吞吐量。但管理進(jìn)程也需付出一定的代價(jià)，包括進(jìn)程控制塊及協(xié)調(diào)各運(yùn)行機(jī)構(gòu)所占用的內(nèi)存空間開

21、銷，以及為進(jìn)行進(jìn)程間的切換、同步及通信等所付出的時(shí)間開銷。2.3試比較進(jìn)程與程序的異同試比較進(jìn)程與程序的異同(1)進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，而程序則是一個(gè)靜態(tài)概念。(2)進(jìn)程具有并行特征，而程序沒有。進(jìn)程具有并行特征的兩個(gè)方面，即獨(dú)立性和異步性。(3)進(jìn)程是競爭計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的基本單位，從而其并行性受到系統(tǒng)制約。制約就是對進(jìn)程獨(dú)立性和異步性的限制。(4)不同的進(jìn)程可以包含同一程序，只要該程序所對應(yīng)的數(shù)據(jù)集不同。2.4為什么諸進(jìn)程對臨界資源的訪

22、問必須互斥？為什么諸進(jìn)程對臨界資源的訪問必須互斥？臨界資源本身的特性決定了它們只能被諸進(jìn)程互斥地訪問，如果并發(fā)執(zhí)行的多個(gè)進(jìn)程同時(shí)訪問臨界資源，將會(huì)造成系統(tǒng)的混亂或程序執(zhí)行結(jié)果的不確定性。這樣，用戶得到的便可能是不希望得到的或者是不正確處理結(jié)果。如多個(gè)用戶同時(shí)使用同一臺(tái)打印機(jī)，將使他們輸出結(jié)果交織在一起而難于區(qū)分。又如兩個(gè)用戶使用程序段：movax(counter)Incaxmov(counter)ax對初值為0的共享變量counter進(jìn)

23、行計(jì)數(shù)（加1）操作，則最終counter的值可能是正確的結(jié)果2，也可能是錯(cuò)誤的結(jié)果1，即計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)了不確定性。2.5嗜睡的理發(fā)師問題：一個(gè)理發(fā)店由一個(gè)有嗜睡的理發(fā)師問題：一個(gè)理發(fā)店由一個(gè)有N張沙發(fā)的等候室和一個(gè)放有一沙發(fā)的等候室和一個(gè)放有一張理發(fā)椅的理發(fā)室組成。沒有顧客要理發(fā)時(shí)，理發(fā)張理發(fā)椅的理發(fā)室組成。沒有顧客要理發(fā)時(shí)，理發(fā)師便去睡覺。當(dāng)一個(gè)顧客走進(jìn)理發(fā)店時(shí)，師便去睡覺。當(dāng)一個(gè)顧客走進(jìn)理發(fā)店時(shí)，如果所有的沙發(fā)都已被占用，他便離開理發(fā)

24、店；否如果所有的沙發(fā)都已被占用，他便離開理發(fā)店；否則，如果理發(fā)師正在為其他顧客理發(fā)，則，如果理發(fā)師正在為其他顧客理發(fā)，則該顧客就找一張空沙發(fā)坐下等待：如果理發(fā)師因則該顧客就找一張空沙發(fā)坐下等待：如果理發(fā)師因無顧客正在睡覺，則由新到的顧客喚醒無顧客正在睡覺，則由新到的顧客喚醒理發(fā)師為其理發(fā)。在理發(fā)完成后，顧客必須付費(fèi)，理發(fā)師為其理發(fā)。在理發(fā)完成后，顧客必須付費(fèi)，直到理發(fā)師收費(fèi)后才能離開理發(fā)店。試直到理發(fā)師收費(fèi)后才能離開理發(fā)店。試用信號(hào)量實(shí)

25、現(xiàn)這一同步問題。用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)這一同步問題。[分析：本題中，顧客進(jìn)程和理發(fā)師進(jìn)程之間存在著多種同步關(guān)系：(1)只有在理發(fā)椅空閑時(shí)，顧客才能坐到理發(fā)椅上等待理發(fā)師理發(fā)，否則顧客便必須等待；只有當(dāng)理發(fā)椅上有顧客時(shí)，理發(fā)師才可以開始理發(fā)，否則他也必須等待.這種同步關(guān)系類似于單緩沖(對應(yīng)于理發(fā)椅)的生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題中的同步關(guān)系，故可通過信號(hào)量empty和full來控制。(2)顧客理完發(fā)后必須向理發(fā)師付費(fèi)，并等理發(fā)師收費(fèi)后顧客才能離開，而理發(fā)師則

26、需等待顧客付費(fèi)，并在收費(fèi)后通知顧客離開，這可分別通過兩個(gè)信號(hào)量payment和receipt來控制。(3)等候室中的N張沙發(fā)是顧客進(jìn)程競爭的資源，故還需為它們設(shè)置一個(gè)資源信號(hào)量sofa。(4)為了控制顧客的人數(shù)，使顧客能在所有的沙發(fā)都被占用時(shí)離開理發(fā)店，還必須設(shè)置一個(gè)整型變量count來對理發(fā)店中的顧客進(jìn)行計(jì)數(shù)，該變量將被多個(gè)顧客進(jìn)程互斥地訪問并修改，這可通過一個(gè)互斥信號(hào)量mutex來實(shí)現(xiàn)。]答:為解決上述問題，需設(shè)置一個(gè)整型變量cou

27、nt用來對理發(fā)店中的顧客進(jìn)行計(jì)數(shù)，并需設(shè)置6個(gè)信號(hào)量。其中：mutex用來實(shí)現(xiàn)顧客進(jìn)程對count變量的互斥訪問，其初始值為1；sofa是對應(yīng)于等候室中N張沙發(fā)的資源信號(hào)量，其初值為N；empty表示是否有空閑的理發(fā)椅，其初值為1；full表示理發(fā)椅上是否坐有等待理發(fā)的顧客，其初值為0；payment用來等待付費(fèi)，其初值為0；receipt用來等待收費(fèi)，其初值為0.具體的算法描述如下：varcount:integer:=0mutexso

28、faemotyfull:semaphe:=1N10cutpaymentreceipt:semaphe:=000beginparbeginguest:beginwait(mutex)if(countN)thenbeginsignal(mutex)離開理發(fā)店；endelsebegincount:=count1if(count1)thenbeginwait(sofa)在沙發(fā)中就座；wait(empty)從沙發(fā)上起來；signal(sofa)e

29、ndelsecount=1wait(empty)在理發(fā)椅上就座；signal（full）；理發(fā)；付費(fèi)；signal（payment)wait(receipt)從理發(fā)椅上起來；signal(empty)wait(mutex)count:=count1signal(mutex)離開理發(fā)店；endendbarber:beginrepeatwait(full)替顧客理發(fā)；wait(payment)收費(fèi)；signal(recipt)untilfa

30、lseendparendend3.1產(chǎn)生死鎖的必要條件產(chǎn)生死鎖的必要條件(1)互斥冬件進(jìn)程所競爭的資源必須被互斥使用(2)請求與保持條件當(dāng)?shù)囊褤碛匈Y源的進(jìn)程仍能申請新的資源：而且，當(dāng)該進(jìn)程因新的資源被其他進(jìn)程占用而阻塞時(shí)，它對自己已獲得的資源仍保持不放(3)不剝奪條件進(jìn)程已獲得的資源，只能在使用完時(shí)自行釋放，而不能被搶占(4)環(huán)路等待條件存在一個(gè)至少包含兩個(gè)進(jìn)程的循環(huán)等待鏈，鏈中的每個(gè)進(jìn)程都正在等待下一個(gè)進(jìn)程所占有的資源。3.2引起進(jìn)程

31、調(diào)度的因素引起進(jìn)程調(diào)度的因素（1）正在執(zhí)行的進(jìn)程正常終止或異常終止。（2）正在執(zhí)行的進(jìn)程因某種原因而阻塞。提出IO請求后被阻塞；在調(diào)用wait操作時(shí)因資源不足而阻塞；因其他原因執(zhí)行block原語而阻塞等。（3）在引入時(shí)間片的系統(tǒng)中，時(shí)間片用完。（4）在搶占調(diào)度方式中，就緒隊(duì)列中某進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)變得比當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程高，或者有優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。3.3不安全狀態(tài)是否必然導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)不安全狀態(tài)是否必然導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)不

32、安全狀態(tài)不一定導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。因?yàn)榘踩詸z查中使用的向量Max是進(jìn)程執(zhí)行前提供的，而在實(shí)際運(yùn)行過程中，以進(jìn)程需要的最大資源量可能小于Max。例如，一進(jìn)程對應(yīng)的程序中有一段進(jìn)行錯(cuò)誤處理的代碼，其中需要n個(gè)A中資源，若該進(jìn)程在運(yùn)行過程中沒有碰到相應(yīng)錯(cuò)誤而不需調(diào)用該段錯(cuò)誤處理代碼，則它實(shí)際上將完全不會(huì)請求這n個(gè)A中資源。3.4解除死鎖，在選擇撤銷進(jìn)程或被搶占資源的進(jìn)程解除死鎖，在選擇撤銷進(jìn)程或被搶占資源的進(jìn)程時(shí)，可考慮哪些因素時(shí)，可考慮

33、哪些因素此時(shí)考慮的因素有：優(yōu)先權(quán)；進(jìn)程已執(zhí)行的時(shí)間；估計(jì)的剩余執(zhí)行時(shí)間；已產(chǎn)生的輸出量；已獲得的資源量和資源類型；還需要的資源量；進(jìn)程的類型（批處理型或交互型）；需要被撤銷的進(jìn)程數(shù)等。4.1對于一個(gè)將頁表存放在內(nèi)存中的分頁系統(tǒng)對于一個(gè)將頁表存放在內(nèi)存中的分頁系統(tǒng)（1）如果訪問內(nèi)存需要如果訪問內(nèi)存需要0.2us，有效訪問時(shí)間為多，有效訪問時(shí)間為多少？少？（2）如果加一塊表，且假定在塊表中找到頁表項(xiàng)的如果加一塊表，且假定在塊表中找到頁表項(xiàng)的

34、幾率高達(dá)幾率高達(dá)90%，則有效訪問時(shí)間又是多少（假設(shè)查，則有效訪問時(shí)間又是多少（假設(shè)查快表需花的時(shí)間為快表需花的時(shí)間為0）？）？答：（1）有效訪問時(shí)間為20.2=0.4us（2）有效訪問時(shí)間為0.90.2（10.9）20.2=0.22us4.2某系統(tǒng)采用頁式存儲(chǔ)管理策略，擁有邏輯空間某系統(tǒng)采用頁式存儲(chǔ)管理策略，擁有邏輯空間32頁，每頁為頁，每頁為2KB，擁有物理空間，擁有物理空間1MB。（1）寫出邏輯地址的格式寫出邏輯地址的格式（2）若

35、不考慮訪問權(quán)限等，進(jìn)程的頁表有多少項(xiàng)？若不考慮訪問權(quán)限等，進(jìn)程的頁表有多少項(xiàng)？每項(xiàng)至少有多少位？每項(xiàng)至少有多少位？（3）如果物理空間減少一半，頁表結(jié)構(gòu)應(yīng)相應(yīng)作怎如果物理空間減少一半，頁表結(jié)構(gòu)應(yīng)相應(yīng)作怎么的改變？么的改變？答：（1）該系統(tǒng)擁有邏輯空間32頁，故邏輯地址中頁號(hào)必須用5位來描述，而每項(xiàng)為2KB，因此，頁面地址必須用11位來描述。這樣，可得到它的邏輯地址如下：（2）每個(gè)進(jìn)程最多有32個(gè)頁面，因此，進(jìn)程的頁表項(xiàng)最多為32項(xiàng)；若不考

36、慮訪問權(quán)限等，則頁表項(xiàng)中只需給出頁所對應(yīng)的物理塊塊號(hào)。1MB的物理空間可分成29個(gè)內(nèi)存塊，故每個(gè)頁表項(xiàng)至少有9位。（3）如果物理空間減少一半，則頁表中頁表項(xiàng)數(shù)仍不變，但每項(xiàng)的長度可減少一位。4.3已知某分頁系統(tǒng)，主存容量為已知某分頁系統(tǒng)，主存容量為64KB，頁面大小，頁面大小為1KB。對于一個(gè)。對于一個(gè)4頁大的作業(yè)，其頁大的作業(yè)，其O、l、2、3頁分別被分配到主存的頁分別被分配到主存的2、4、6、7塊中。塊中。(1)將十進(jìn)制的邏輯地址將

37、十進(jìn)制的邏輯地址1023、2500、3500、4500轉(zhuǎn)換成物理地址；轉(zhuǎn)換成物理地址；(2)以十進(jìn)制的邏輯地址以十進(jìn)制的邏輯地址1023為例畫出地址變換過為例畫出地址變換過程圖。程圖。答：(1)對于上述邏輯地址，可先計(jì)算出它們的頁號(hào)和頁內(nèi)地址（邏輯地址除以貝面大小得到的商為頁號(hào)，余數(shù)為頁內(nèi)地址)，然后通過頁表轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的物理地址：①邏輯地址1023。1023／1K，得到頁號(hào)為0，頁內(nèi)地址為1023，查頁表找到對應(yīng)的物理塊號(hào)為2，故物理地

38、址為21K1023=3071。②邏輯地址2500。2500／1K，得到頁號(hào)為2，頁內(nèi)地址為452，查頁表找到對應(yīng)的物理塊號(hào)為6，故物理地址為61K452=6596。③邏輯地址3500。3500／1K，得到頁號(hào)為3，頁內(nèi)地址為428，查頁表找到對應(yīng)的物理塊號(hào)為7，故物理地址為71K428=7596。④邏輯地址4500，4500／1K，得到頁號(hào)為4，頁內(nèi)地址為404，因頁號(hào)不小于頁表長度，故產(chǎn)生越界中斷。(2)邏輯地址1023的地址變換過程

39、如圖412所示，其中的頁表項(xiàng)中沒有考慮每頁的訪問權(quán)限。.4已知某系統(tǒng)頁面長已知某系統(tǒng)頁面長4KB，每個(gè)頁表項(xiàng)為，每個(gè)頁表項(xiàng)為4B，采，采用多層分頁策略映射用多層分頁策略映射64位的用戶地址空間。若限定位的用戶地址空間。若限定最高層頁表只占最高層頁表只占1頁，則它可采用幾層分頁策略頁，則它可采用幾層分頁策略答：由題意可知，該系統(tǒng)的用戶地址空間為264B，而頁的人小為4KB，敝作業(yè)最多可行264／212(即252)個(gè)頁，其頁表的大小則為25

40、24(即254)B。因此又可將頁表分成242個(gè)頁表頁，并為它建立兩級(jí)頁表，兩級(jí)頁表的大小為244B。依此類推可知道它的3、4、5、6級(jí)頁表的長度分別是234B、224B、214MB、24B，故必須采取6層分頁策略。5.1請說明什么是中斷，并給出請說明什么是中斷，并給出CPU響應(yīng)中斷及進(jìn)響應(yīng)中斷及進(jìn)行中斷處理的一般過程。行中斷處理的一般過程。答：中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)部或外部設(shè)備發(fā)生了某一急需處理的事件，使得CPU暫時(shí)停止當(dāng)前正

41、在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的事件處理程序，待處理完畢后又返回原來被中斷處，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序的過程。CPU響應(yīng)中斷并進(jìn)行中斷處理的一般過程如下：(1)保存現(xiàn)場。CPU收到中斷信號(hào)后，通常由硬件自動(dòng)將處理機(jī)狀態(tài)字PSW和程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容保存到中斷保留區(qū)(棧)中。(2)轉(zhuǎn)中斷處理程序進(jìn)行中斷處理。由硬件分析中斷的原因，并從相應(yīng)的中斷向量中獲得中斷處理程序的入口地址，裝入CPU的程序計(jì)數(shù)器中，從而使處理機(jī)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷處理程序。（3)

42、中斷返回。中斷處理完成后通過中斷返回指令將保存在中斷棧中的被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場信息取出，并裝入到相應(yīng)的寄存器中，從而使處理機(jī)返回到被中斷程序的斷點(diǎn)執(zhí)行。5.2為什么要引入緩沖區(qū)為什么要引入緩沖區(qū)答：在設(shè)備管理中，引入緩沖區(qū)的主要原因有以下幾點(diǎn)：(1)緩和CPU與UO設(shè)備速度不匹配的矛盾。通常，I／O設(shè)備的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU的運(yùn)算速率。例如在輸出數(shù)據(jù)時(shí)，如果沒有緩沖，則必然會(huì)由于I／O設(shè)備的速度跟不上而使CPU停下來等待：而引入緩沖后，CPU

43、將輸出數(shù)據(jù)寫入緩沖后無需等待輸出完成，便能繼續(xù)執(zhí)行下面的程序，同時(shí)輸出設(shè)備可慢慢地進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出。設(shè)備類型：type設(shè)備標(biāo)識(shí)符：deviceid設(shè)備狀態(tài)：等待不等待忙閑指向控制器表的指針重復(fù)執(zhí)行次數(shù)或時(shí)間設(shè)備隊(duì)列的隊(duì)首指針DCT1DCT2DCTn設(shè)備控制表集合(2)減少對CPU的中斷頻率，放寬CPU響應(yīng)中斷的時(shí)間。例如，在遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中如果從遠(yuǎn)地終端發(fā)來的數(shù)據(jù)僅用一位緩沖來接收，則必須在每收到一位數(shù)據(jù)時(shí)便中斷一次CPU，并在下一位數(shù)據(jù)到

44、來之前要求CPU進(jìn)行中斷處理以取走輸入數(shù)據(jù)；若設(shè)置一個(gè)8位的緩沖，則可每收8位數(shù)據(jù)中斷一次CPU，但在第9位數(shù)據(jù)到來之前仍必須完成中斷處理；若再增設(shè)一個(gè)8位的緩沖，則可每收8位數(shù)據(jù)中斷一次CPU，并允許CPU在下一個(gè)8位數(shù)據(jù)到來期間處理前8位數(shù)據(jù)的中斷。(3)提高CPU和I／O設(shè)備之間的并行性。如(1)所述，引入緩沖后CPU和I／O設(shè)備可并行地工作，而I／O設(shè)備對CPU中斷頻率的降低，則可進(jìn)一步提高CPU和I／O設(shè)備之間的并行操作程度，

45、提高系統(tǒng)的吞吐量和設(shè)備的利用率。5.3設(shè)備處理程序具有哪些功能設(shè)備處理程序具有哪些功能答：設(shè)備處理程序應(yīng)具有以下功能：(1)接收由I／O進(jìn)程發(fā)來的I／O命令和參數(shù)，并將命令中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求，如將磁盤盤塊號(hào)轉(zhuǎn)換為磁盤的盤面、磁道和扇區(qū)號(hào)。(2)檢查用戶I／O請求的合法性，如果請求不合法，則拒絕接收I／O請求并向用戶進(jìn)程匯報(bào)。(3)了解I／O設(shè)備的狀態(tài)，如果設(shè)備準(zhǔn)備就緒，則可向設(shè)備控制器設(shè)置設(shè)備的工作方式、傳遞有關(guān)參數(shù)，并發(fā)送命令

46、以啟動(dòng)I／O設(shè)備去完成指定的I／O操作；否則，將請求者的請求塊掛到設(shè)備請求隊(duì)列上等待。(4)及時(shí)響應(yīng)由UO控制器或通道發(fā)來的中斷請求，并根據(jù)其中斷類型調(diào)用相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行處理。(5)對設(shè)置有通道的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)程序還應(yīng)能夠根據(jù)用戶的I／O請求，自動(dòng)構(gòu)成通道揮序。5.4SPOOLing系統(tǒng)由哪幾部分組成系統(tǒng)由哪幾部分組成以打印機(jī)為例以打印機(jī)為例說明如何利用說明如何利用SPOOLing技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對打印機(jī)的共享。技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程

47、對打印機(jī)的共享。答：SPOOLing系統(tǒng)由磁盤上的輸入井和輸出井、內(nèi)存中的輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)以及輸入進(jìn)程和輸出進(jìn)程構(gòu)成。在用SPOOLing技術(shù)共享打印機(jī)時(shí)，對于所有提出輸出請求的用戶進(jìn)程，系統(tǒng)接受它們的請求時(shí)，并不真正把打印機(jī)分配給它們，而是為每個(gè)進(jìn)程做兩件事情：(1)由輸出進(jìn)程在輸出井中為它申請一個(gè)空閑緩沖區(qū)，并將要打印的數(shù)據(jù)送入其中；(2)輸出進(jìn)程再為用戶進(jìn)程申請一張空白的用戶打印請求表，并將用戶的打印請求填入表中，再將該表掛

48、到打印隊(duì)列上。至此，用戶進(jìn)程覺得它的打印過程已經(jīng)完成，而不必等待真正的慢速的打印過程的完成。當(dāng)打印機(jī)空閑時(shí)，輸出進(jìn)程將從請求隊(duì)列隊(duì)首取出一張打印請求表，根據(jù)表中的要求將要打印的數(shù)據(jù)從輸出井傳送到內(nèi)存輸出緩沖區(qū)，再由打印機(jī)進(jìn)行輸出打印。打印完后，再處理打印隊(duì)列中的下一個(gè)打印請求表，直至打印隊(duì)列空。這樣，雖然系統(tǒng)中只有一臺(tái)打印機(jī)，但系統(tǒng)并未將它分配給任何進(jìn)程，而只是為每個(gè)提出打印請求的進(jìn)程在輸出井中分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)(相當(dāng)于一個(gè)邏輯設(shè)備)，使每

49、個(gè)用戶進(jìn)程都覺得自己在獨(dú)占一臺(tái)打印機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了對打印機(jī)的共享。6.1一個(gè)比較完善的文件系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能一個(gè)比較完善的文件系統(tǒng)應(yīng)具備哪些功能答：一個(gè)比較完善的文件系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能：(1)文件存儲(chǔ)空間的管理。通過文件存儲(chǔ)空間的管理，使文件“各得其所”，并且盡量提高文件存儲(chǔ)空間的利用率。(2)目錄管理。通過目錄管理，實(shí)現(xiàn)對文件的按名存取，提高對文件的檢索速度，解決文件的命名沖突問題(允許文件重名)，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶對文件的共享。(3)文

50、件的讀寫管理。通過對文件的讀寫管理，能快速地從磁盤上讀出文件中的數(shù)據(jù)，并快速地將數(shù)據(jù)寫到磁盤中。(4)文件的安全性管理。采用一系列措施(如多級(jí)文件保護(hù)措施)對系統(tǒng)中的文件進(jìn)行保護(hù)，以防文件被偷竊、修改和破壞。(5)提供用戶接口。向用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的、使用方便的接口，使用戶可通過該接口方便地最得文件系統(tǒng)的服務(wù)(如文件存取服務(wù)，創(chuàng)建文件、刪除文件、修改文件等文件管理服務(wù))。6.2有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用圖有一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用圖69所示的位示圖所示的

51、位示圖(行號(hào)、行號(hào)、列號(hào)都從列號(hào)都從0開始編號(hào)開始編號(hào))來管理空閑盤塊。如果盤塊從來管理空閑盤塊。如果盤塊從1開始編號(hào)，每個(gè)盤塊的大小為開始編號(hào)，每個(gè)盤塊的大小為1KB。(1)現(xiàn)要為文件分配兩個(gè)盤塊，試具體說明分配現(xiàn)要為文件分配兩個(gè)盤塊，試具體說明分配過程。過程。(2)若要釋放磁盤的第若要釋放磁盤的第300塊，應(yīng)如何處理塊，應(yīng)如何處理答：(1)為某文件分配兩個(gè)盤塊的過程如下：①順序檢索位示圖，從中找到第一個(gè)值為0的二進(jìn)制位，得到其行號(hào)i

52、1=2，列號(hào)jl=2。②計(jì)算出找到的這個(gè)空閑塊的盤塊號(hào)為：bl=il16j11=21621=35⑨修改位示圖，令map[2，2]=1，并將對應(yīng)的第35號(hào)盤塊分配出去。④類似地，可找到第二個(gè)值為0的二進(jìn)制位，得到其行號(hào)i2=3，列號(hào)j2=6，并計(jì)算出它對應(yīng)的塊號(hào)為55，因此需將該位的值置1，然后將55號(hào)盤塊分配出去。(2)釋放磁盤的第300塊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行如下處理：①計(jì)算出磁盤第300塊所對應(yīng)的二進(jìn)制位的行號(hào)i和列號(hào)j：i=(3001)／16

53、=18，J=(3001)％16=11②修改位示圖，令map[18，11]=0，表示對應(yīng)塊為空閑塊。6.3目前廣泛采用的目錄結(jié)構(gòu)是哪種目前廣泛采用的目錄結(jié)構(gòu)是哪種它有什么優(yōu)點(diǎn)它有什么優(yōu)點(diǎn)答：目前廣泛采用的目錄結(jié)構(gòu)是多級(jí)樹形目錄結(jié)構(gòu)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）能有效地提高對目錄的檢索速度。假定文件系統(tǒng)中有N個(gè)文件，在單級(jí)目錄中，最多要檢索N個(gè)目錄項(xiàng)；但對于有i級(jí)的樹形目錄，在目錄中檢索一個(gè)指定的文件，最多可能要檢測到近ii√N(yùn)項(xiàng)。（2）允許文件

54、重名。由于樹形結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，是利用文件路徑名來檢索文件的，故允許每個(gè)用戶在自己的分目錄中，使用與其他用戶文件相同的名字。（3）便于實(shí)現(xiàn)文件共享。在樹形目錄中，用戶可通過路徑名來共享他人的文件。也可將一共享文件鏈接到自己的目錄下，從而使文件的共享變得更為方便，其實(shí)現(xiàn)方式也非常簡單，系統(tǒng)只需在用戶的目錄文件中增設(shè)一目錄項(xiàng)，填上用戶賦予該共享文件的新文件名，以及該共享文件的唯一標(biāo)識(shí)符（或索引結(jié)點(diǎn)編號(hào)）即可。6.4在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，利用鏈接

55、方式共享文件有何在樹形目錄結(jié)構(gòu)中，利用鏈接方式共享文件有何好處好處答：利用鏈接方式共享文件主要有以下幾方面的好處：(1)方便用戶。這種共享方式允許用戶按自己的方式將共享文件組織到某個(gè)子目錄下并賦予它新的文件名，從而使用戶可更方便地管理和使用共享文件。(2)防止共享文件被刪除。每次鏈接時(shí)，系統(tǒng)將對索引結(jié)點(diǎn)中的鏈接計(jì)數(shù)字段i_nlink進(jìn)行加1操作，而刪除時(shí)，必須先對它進(jìn)行減1操作，只有當(dāng)i_nlink的值為0時(shí)，共享文件才被真正刪除，因此