第一章：引論 

一、計算機系統(tǒng)：最內(nèi)層的是硬件，硬件由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統(tǒng)、各種輸入輸出設(shè)備組成

軟件由系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、編譯程序等）、支撐軟件（各種接口軟件、軟件開發(fā)工具和環(huán)境等）、應(yīng)用軟件（人口普查軟件、飛機訂票軟件、財務(wù)管理軟件）；應(yīng)用軟件是特定應(yīng)用領(lǐng)域的專用軟件 

二、操作系統(tǒng)：是管理計算機系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善人機界面和為應(yīng)用軟件提供支持的一種系統(tǒng)軟件；主要作用有： 

1、管理計算機系統(tǒng)資源；

2、為用戶提供方便的使用接口；

3、擴充硬件；

4.不僅提高效率，而且便于使用。

 操作系統(tǒng)按功能分為：

1.處理器管理（主要工作是進行處理器的分配調(diào)度）

2.存儲管理（對主存儲器進行管理，根據(jù)用戶程序要求為它分配主存空間和實現(xiàn)重定位，同時還保護用戶存放在主存儲器中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞）

3.文件管理（面向用戶實現(xiàn)按名存取，支持對文件的存儲、檢索以及解決文件的共享、保護和保密的問題）

4.設(shè)備管理（管理這種外圍設(shè)備，包括分配、啟動和故障處理）

 操作系統(tǒng)的三種基本類型：

1.批處理操作系統(tǒng)（單道批處理系統(tǒng)：一個計算問題看成作業(yè)，該系統(tǒng)每次只允許一個作業(yè)執(zhí)行；多道批處理系統(tǒng)：中央處理器與各種外圍設(shè)備能并行工作，提高了系統(tǒng)資源的使用率，但作業(yè)執(zhí)行時用戶不能直接干預(yù)作業(yè)的執(zhí)行）

2.分時操作系統(tǒng)（分時系統(tǒng)讓用戶通過與計算機相連接的中端來使用計算機系統(tǒng)，允許多個用戶同時與計算機系統(tǒng)進行一系列交往，在分尸系統(tǒng)的控制寫，用戶在終端設(shè)備上可以直接輸入、調(diào)試和運行自己的程序，能直接修改程序中的錯誤，并且直接獲得結(jié)果）

3.實時操作系統(tǒng)（計算機系統(tǒng)接收到外部信號后集市進行處理，并且要在嚴(yán)格的時限內(nèi)處理完接受的時間。設(shè)計實時操作系統(tǒng)必須考慮系統(tǒng)的實時性和可靠性，其次才考慮系統(tǒng)的效率。） 

操作系統(tǒng)的發(fā)展：微機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)

當(dāng)前流行的操作系統(tǒng)：Windows、UNIX（通用的交互式分時操作系統(tǒng)）、Linux（網(wǎng)絡(luò)時代的產(chǎn)物，多任務(wù)多用戶的通用操作系統(tǒng)） 

三、處理器的工作狀態(tài)： 

特權(quán)指令：不允許用戶程序中直接執(zhí)行的指令稱特權(quán)指令； 管態(tài)和目態(tài)：能執(zhí)行特權(quán)指令時稱管態(tài)，否則稱目態(tài) 

程序狀態(tài)字（PSW）：用來控制指令執(zhí)行順序并且保留和指示與程序有關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)，分成程序基本狀態(tài)、中斷碼、中斷屏蔽位三個部分；

 用來存放當(dāng)前運行程序的PSW的寄存器稱為程序狀態(tài)字寄存器。

操作系統(tǒng)與用戶程序的接口：一組系統(tǒng)功能調(diào)用；一組操作控制命令；  

第二章：處理器管理  

一、多道程序設(shè)計：順序執(zhí)行、并行執(zhí)行（三個可獨立執(zhí)行的程序模塊：輸入程序、處理程序、打印程序。為了進一步提高效率，可以考慮同時接納兩道或以上的計算問題。這樣就有可能當(dāng)一道計算題在等待外圍設(shè)備傳輸?shù)耐瑫r，讓另一道計算題占用暫時空閑的處理器。）

讓多個計算題同時進入一個計算機系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種程序設(shè)計方法稱為多道程序設(shè)計，這樣的計算機系統(tǒng)稱為多道程序設(shè)計系統(tǒng)。 

優(yōu)點：多道程序設(shè)計不僅提高了處理器的利用率，而且降低了完成計算所需的總時間，從而提高了單位時間內(nèi)的算題能力，也提高了吞吐量。

缺點：在多道并行工作時，一道題的執(zhí)行可能受另一道題的制約，對于每一道來說，從開始執(zhí)行到完成所需的時間有時會比單獨時所需的時間長。

二、進程的概念：一個程序在一個數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行稱為一個進程，程序是靜止的，進程是動態(tài)的。

為什么要引入進程：一是提高資源的利用率；二是正確描述程序的執(zhí)行情況。 

三、進程的三個特性：動態(tài)性、并發(fā)性、異步性；

四個屬性： 

1、進程是動態(tài)的，它包含了數(shù)據(jù)和運行在數(shù)據(jù)集上的程序； 

2、多個進程可以含有相同的程序；

 3、多個進程可以并發(fā)執(zhí)行； 

4、進程有三個種基本狀態(tài)：等待態(tài)、就緒態(tài)、運行態(tài)；（運行態(tài)->等待態(tài)；等待態(tài)->就緒態(tài)；運行態(tài)->就緒態(tài)；就緒態(tài)->運行態(tài)） 

四、進程控制塊（PCB）：1、標(biāo)識信息；2、說明信息；3、現(xiàn)場信息；4、管理信息 

操作系統(tǒng)中往往設(shè)計一些能完成特定功能且不可中斷的過程。這些不可中斷的過程稱為原語；用于控制進程的原語有：創(chuàng)建原語、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語； 

五、進程隊列：就緒隊列、各程等待隊列、出隊：進程從所在隊列中退出；入隊：進程排入到一個指定的隊列中；系統(tǒng)中負(fù)責(zé)進程入隊和出隊的工作稱為隊列管理。 

六、中斷：由于某些事件的出現(xiàn)，中止現(xiàn)行進程的運行，而由操作系統(tǒng)去處理出現(xiàn)的事件，待適當(dāng)?shù)臅r候讓被中止的進程繼續(xù)運行的過程； 

中斷源：引起中斷的事件； 

中斷處理程序：對出現(xiàn)的事件進行處理的程序； 

類型：硬件故障中斷、程序中斷、外部中斷、輸入輸出中斷、訪管中斷；前四類為強迫性中斷，后者稱為自愿性中斷也叫系統(tǒng)調(diào)用。 

中斷響應(yīng)：由硬件的中斷裝置暫?，F(xiàn)行進程的運行，讓操作系統(tǒng)的中斷處理程序占用處理器的過程稱中斷響應(yīng)；自愿中斷事件是由處理器執(zhí)行指令時根據(jù)指令中的操作碼捕獲到的，強迫性中斷事件是由硬件的中斷裝置發(fā)現(xiàn)的。通常處理器執(zhí)行完一條指令后，硬件的中斷裝置立即檢查有無強迫性中斷事件發(fā)生。 

程序狀態(tài)字：

當(dāng)前PSW：正在占用處理器的進程的PSW；       

新PSW：中斷處理程序的PSW；   

 舊PSW：被中斷進程的PSW； 

中斷處理：分兩步：一是保護好被中斷進程的現(xiàn)場信息，即把被中斷進程的通用寄存器和控制寄存器內(nèi)容以及被中斷進程的舊PSW保存起來；二是根據(jù)舊PSW中指示的中斷事件進行具體處理； 

七、處理器調(diào)度：兩級調(diào)度：作業(yè)調(diào)度和進程調(diào)度 

1、輸入井：在操作系統(tǒng)中，把磁盤上用來存入作業(yè)信息的專用區(qū)域稱為輸入井 

2、后備作業(yè)：把在輸入井中等待處理的作業(yè)稱為后備作業(yè)； 

3、作業(yè)調(diào)度：從輸入井中選取后備作業(yè)裝入主存儲器的工作稱為作業(yè)調(diào)度；作業(yè)調(diào)度的必要條件是系統(tǒng)中現(xiàn)有的尚未分配的資源可以滿足被選作業(yè)的資源要求。 

4、進程調(diào)度：從就緒進程中選取一個進程，讓它占用處理器的工作稱為進程調(diào)度； 

對于任何一個作業(yè)來講，只有先被作業(yè)調(diào)度選中才有機會去競爭處理器，并且僅當(dāng)被進程調(diào)度選中時才能占用處理器。 

作業(yè)調(diào)度算法原則：公平性、平衡資源使用、極大流量 

1、先來先服務(wù)算法：按照作業(yè)進入輸入井的先后次序來挑選作業(yè)，先進入的且滿足條件的優(yōu)先被挑選； 

2、計算時間短的作業(yè)優(yōu)先算法：要求用戶對自己的作業(yè)估計一個時間，時間短的優(yōu)先，缺點：一是以用戶估計時間為標(biāo)準(zhǔn)，可能會故意估計短一些，二是由于不斷有新作業(yè)進入輸入井會造成要求計算時間長的作業(yè)等待過長的時間； 

3、響應(yīng)比高者優(yōu)先算法：響應(yīng)比＝等待時間/計算時間； 

4、優(yōu)先級調(diào)度算法

5、均衡調(diào)度算法 

進程調(diào)度算法 ：

進程切換：一個程序讓出處理器由另一個進程占用處理器的過程稱為進程切換。進程切換是由進程狀態(tài)的變化引起的。

引起進程切換的情況：

1.一個進程從運行狀態(tài)變成等待狀態(tài)

2.一個進程從運行狀態(tài)變成就緒狀態(tài)

3.一個進程從等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)

4.一個進程完成工作后被撤銷

進程調(diào)度算法種類：

1、先來先服務(wù)調(diào)度算法； 

2、最高優(yōu)先級調(diào)度算法：非搶占式、可搶占式 

3、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法：時間片是指允許進程一次占用處理器的最長時間； 八、線程的概念 

線程：在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，把用戶的一個計算問題或一個應(yīng)用問題作為一個進程，把該進程中可以并發(fā)執(zhí)行的各部分分別作為線程，線程就是進程中可以獨立執(zhí)行的子任務(wù)，一個進程可以有多個線程，每個線程都應(yīng)有一個唯一的標(biāo)識符和一張線程描述表。 

進程是資源分配單位，線程是調(diào)度、執(zhí)行單位； 

采用多線程技術(shù)有明顯的優(yōu)勢性： 

1、減少了進程也就節(jié)省了分配進程控制塊和工作區(qū)的開銷；

 2、創(chuàng)建線程需要建立一張“線程描述表”，以記錄線程的活動情況，但不需要分配資源，創(chuàng)建速度快； 

3、線程間的信息傳遞在同一主存空間（進程所擁有的主存空間）中進行，不需要額外的通信機制，且傳遞速度快； 

4、能獨立執(zhí)行，充分利用和發(fā)揮處理器與外圍設(shè)備的并行工作能力；

 線程的基本屬性 ：

1、同一進程中的各線程駐留在分配給程序的主存地址空間中且共享該進程的所有資源； 

2、一個線程被創(chuàng)建后開始了它的生命周期，直至之行結(jié)束而終止。線程在生命期內(nèi)會經(jīng)歷等待、就緒、運行等程種狀態(tài)變化； 

3、線程是處理器的調(diào)度單位，多個線程可并發(fā)執(zhí)行。在單處理器系統(tǒng)器的計算機系統(tǒng)中，個線程交替占用處理器。在多處理器的計算機系統(tǒng)中，各線程可同時占用不同的處理器

4、不同的線程可以執(zhí)行相同的程序即同一服務(wù)程序若被不同用戶調(diào)用時操作系統(tǒng)就為他們創(chuàng)建不同的線程

 線程又稱為輕型進程；  

第三章 存儲管理  

一、計算機系統(tǒng)中的存儲器 常用寄存器及功能： 

1、指令寄存器——用于存放當(dāng)前從主存儲器中讀出的指令； 

2、通用寄存器——用于存放當(dāng)前參加運算的操作數(shù)、運算結(jié)果等；

 3、控制寄存器——用于存放控制信息以保證程序的正確執(zhí)行和系統(tǒng)安全。 

主存儲器：存儲容量較大，存取速度快； 

高速緩沖存儲器：速度快于主存，造價高； 

輔助存儲器：存儲容量大，可長期存儲，處理器不能直接讀寫，必須讀到主存儲器中才能被處理器訪問。 

二、重定位 

絕對地址（物理地址，實地址）：把主存空間的地址編號稱為絕對地址，與絕對地址相對應(yīng)的主存空間稱為物理地址空間； 

邏輯地址（邏輯地址，虛地址）：用戶程序中使用的地址稱為邏輯地址，與邏輯地址相對應(yīng)的存儲空間稱為邏輯地址空間； 

重定位（地址轉(zhuǎn)換）：把邏輯地址轉(zhuǎn)換成絕對地址的工作稱為重定位或者地址轉(zhuǎn)換，

重定位分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種：

 1、靜態(tài)重定位：地址轉(zhuǎn)換工作在作業(yè)執(zhí)行前集中一次完成，在執(zhí)行過程中無需再進行地址轉(zhuǎn)換。采用靜態(tài)重定位時，由于裝入主存儲器的作業(yè)信息已經(jīng)都是絕對的地址指示，故作業(yè)在執(zhí)行過程中不能移動位置

 2、動態(tài)重定位：需要由軟件和硬件相互配合來實現(xiàn)，在執(zhí)行指令時根據(jù)需要將邏輯地址與基地址相加得到絕對地址。采用動態(tài)重定位時，由于裝入主存的作業(yè)保持原來的邏輯地址，所以必要時可改變它在主存的存放區(qū)域。

三、單用戶連續(xù)存儲管理 

在處理器執(zhí)行指令時要檢查絕對地址是否>=界限地址a,且<=最大地址c。在這個范圍內(nèi)執(zhí)行，否則產(chǎn)生“地址月結(jié)中斷事件”。

四、固定分區(qū)存儲管理 

固定分區(qū)存儲管理是把主存儲器中可分配的用戶區(qū)域預(yù)先劃分成若干連續(xù)區(qū)，每一個連續(xù)區(qū)稱為一個分區(qū)

1、主存空間的分配與收回：設(shè)置分區(qū)表，為每個分區(qū)設(shè)置標(biāo)志位，0為空閑；非0為占用； 

2、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護：設(shè)置下限寄存器和上限寄存器對存儲進行保護，超出上下限范圍即由硬件產(chǎn)生“地址越界”中斷事件； 下線地址<=絕對地址<上限地址

3、提高主存空間的利用率：

（1）根據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)的作業(yè)的大小和數(shù)量來劃分分區(qū)，盡可能使各分區(qū)被充分利用

（2）劃分分區(qū)時按分區(qū)大小進行排列，低地址部分是較小的分區(qū)，高地址部分是較大的分區(qū)

（3）按作業(yè)對主存空間的需求量排成多個作業(yè)隊列； 

五、可變分區(qū)存儲管理 

1、主存空間的分配與回收： 

常用的貯存分配算法：

（1）最先適應(yīng)分配算法：順序查找空閑區(qū)表，找到第一個能滿足作業(yè)長度要求的空閑區(qū)分割這個找到的空閑區(qū)，一部分分配給作業(yè)，另一部分仍為空閑區(qū)。

（2）最優(yōu)適應(yīng)分配算法：從所有空閑區(qū)中挑選一個能滿足作業(yè)要求的最小空閑區(qū) 

（3）最壞適應(yīng)分配算法：挑選一個最大的空閑去分割一部分給作業(yè)使用

回收時同時收回相鄰的區(qū)域； 

2、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護：采用可變分區(qū)方式管理時，一般均采用動態(tài)重定位方式裝入作業(yè)，需要有硬件地址轉(zhuǎn)換機制作支持：基址寄存器、限長寄存器；  

基址寄存器≤絕對地址≤限長寄存器

3、移動技術(shù)：把作業(yè)從一個存儲區(qū)域移動到另一個存儲區(qū)域的工作稱為移動

移動技術(shù)的目的有兩個：一是集中分散的空閑區(qū)；二是便于作業(yè)動態(tài)擴充主存；

 需要注意兩個問題：一是移動會增加系統(tǒng)開銷（操作系統(tǒng)所占用的系統(tǒng)資源和所需的處理器時間稱為系統(tǒng)開銷）；二是移動是有條件的，并不是任何一個作業(yè)都能隨意被移動； 

六、頁式虛擬存儲管理：

 需要解決的兩個問題： 

一是怎樣知道主存儲器中哪些塊已被占用，哪些塊是空閑的：主存分配表；采用位示圖實現(xiàn)，每一位代表一塊主存；從“0”開始：塊號＝字號*字長+位號、字號＝[i/字長]、位號=I mod 字長；[]表示取整 

二是作業(yè)信息被分散存放后如何保證作業(yè)的正確執(zhí)行：采用動態(tài)重定位的方式裝入作業(yè)，作業(yè)執(zhí)行時由硬件的地址轉(zhuǎn)換機構(gòu)來完成從邏輯地址到絕對地址的轉(zhuǎn)換工作；絕對地址＝塊號*塊長+頁內(nèi)地址；由于分塊和分面的大小一致，再利用二進制乘法的特性，只要把邏輯地址中的頁內(nèi)地址作為絕對地址中的低地址部分，而根據(jù)頁號從頁表中查得主存塊號作為絕對地址中的高地址部分，就能得到應(yīng)訪問的主存儲器的絕對地址；

快表：利用高速緩沖存儲器存放頁表的一部分，把存放在調(diào)整緩沖存儲器中的部分頁表稱為快表

快表的淘汰策略：最簡單的是先進先出； 

頁式存儲管理有利于實現(xiàn)多個作業(yè)共享程序和數(shù)據(jù)。 

七、虛擬存儲器（允許用戶的邏輯地址空間大于主存儲器的絕對地址，對用戶來說，好像計算機系統(tǒng)具有一個容量很大的主存儲器，稱為虛擬存儲器）： 

頁式虛擬存儲管理的實現(xiàn)：缺頁中斷； 

頁面調(diào)度：采用某種算法選擇一頁暫時調(diào)出，把它存放到磁盤上去，讓出主存空間，用來存放當(dāng)前要使用的頁面，這一過程稱為頁面調(diào)度； 

抖動（顛簸）：頁面調(diào)度非常頻繁一致于使大部分時間都花費在來回調(diào)度上，稱為抖動； 

頁面調(diào)度算法：一是先進先出調(diào)度算法；二是最近最久未使用調(diào)度算法；三是最近最不經(jīng)常使用算法； 

八、多級頁表：常用二級頁表； 

第四章 文件管理 

一、概述： 

文件管理（文件系統(tǒng)）：為了減輕用戶的負(fù)擔(dān)和保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)中設(shè)計了對信息進行管理的部分稱為文件管理或文件系統(tǒng)

 文件：邏輯上具有完整意義的信息集合，每個文件都要用一個名字作標(biāo)識 

文件系統(tǒng)的功能

：1、實現(xiàn)從邏輯文件到物理文件之間的轉(zhuǎn)換；

2、有效地分配文件存儲空間；

3、建立文件目錄；

4、提供合適的存取方式以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用；

5、確保文件安全性；

6、提供一組文件操作。 

文件分類：按用途分系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件；按保護級別分：只讀文件、讀寫文件、執(zhí)行文件和不保護文件； 按信息流向分輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件；按存放時限臨時文件、永久文件和檔案文件；按設(shè)備類型分磁帶文件、磁盤文件；按組織方式分邏輯文件、物理文件

二、文件的存儲介質(zhì)： 

可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟件磁盤片、光盤、卡片等稱為存儲介質(zhì)；

存儲介質(zhì)的物理單位定義為卷

存儲介質(zhì)上可連續(xù)存儲信息的一個區(qū)域稱為塊，或稱為物理記錄； 

三、文件的組織： 

1、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（用戶把能觀察到的且可以處理的信息根據(jù)使用要求構(gòu)造成為文件）：邏輯文件：一是流式文件；二是記錄式文件； 

2、文件的存儲結(jié)構(gòu)：物理文件：存放在存儲介質(zhì)上的文件稱為物理文件；

 記錄式文件的三種結(jié)構(gòu)：

（1）順序結(jié)構(gòu)：把一個文件在邏輯上連續(xù)的信息存放在磁盤上依次相鄰的塊中

優(yōu)點：存取信息速度快，不必每次去查找信息的存放位置，只要記住當(dāng)前塊號，則其后繼信息一定再下一塊中

缺點：磁盤的存儲空間利用率不高

（2）鏈接結(jié)構(gòu)：將文件的邏輯記錄順序與磁盤上的存儲空間順序獨立開來，即邏輯記錄是順序的，但文件占用的存儲空間可以隨意選擇不必連續(xù)，因此存儲空間利用率高；

文件鏈接結(jié)構(gòu)組織后，只有讀出前一塊信息后才能從鏈接指針中獲得下一塊信息的存放地址，因此讀取速度慢

（3）索引結(jié)構(gòu) ：優(yōu)點：便于增、刪文件的記錄，索引順序的文件既有順序結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，便于快速依次讀出記錄，又有索引結(jié)構(gòu)能隨機讀取任一記錄的能力。

缺點：當(dāng)文件記錄很多時，索引表就很龐大

文件的存取方式：

（1）順序存?。翰灰欢ㄒ次募倪壿嬳樞蚧蛴涗涰樞蜃x/寫文件中信息

（2）隨機存取 ：按文件。。。

3、記錄的成組和分解：把若干個記錄合并成一組存入一塊的工作稱為記錄的成組；

從一組邏輯記錄中把一個邏輯記錄分離出來的工作稱為記錄的分解；

由于信息交換以塊為單位，用戶處理信息要以邏輯記錄為單位，因此當(dāng)邏輯記錄成組后，用戶要處理這些記錄時必須執(zhí)行分解操作。

優(yōu)點：不僅提高了存儲空間利用率，而且減少存儲設(shè)備的啟動次數(shù)

缺點：要設(shè)立主存緩沖區(qū)，增加了操作系統(tǒng)的開銷 

四、存儲空間的分解：

1、位示圖法：一個簡單的管理辦法是在主存儲器的系統(tǒng)區(qū)中取若干個字組成的存儲區(qū)構(gòu)造成一張位示圖來指示磁盤存儲空間的使用情況。

去頂空閑快遞至的通用地址：

塊號=字號*字長+位號

柱面號=[塊號/柱面上的塊數(shù)]

 磁頭號=[（塊號mod柱面上的塊數(shù)）/磁道上的扇區(qū)數(shù)]

扇區(qū)號=（塊號mod柱面上的塊數(shù)）mod磁道上的扇區(qū)數(shù)

歸還一塊時，尋找位示圖位置的通用公式：

塊號=柱面號*柱面上塊數(shù)+磁頭號*磁道上扇區(qū)數(shù)+扇區(qū)號

字號=[塊號/字長]

位號=塊號mod字長

2、空閑塊鏈接法：分為單塊鏈接、成組鏈接； 

五、文件目錄：一組目錄、二組目錄、樹形目錄 

六、文件的安全性： 

文件的保護：1、防止天災(zāi)人禍造成的破壞；

2、防止系統(tǒng)故障造成的破壞；

3、防止用戶共享文件時造成的破壞；

4、防止計算機病毒的侵害； 

文件的保密： 防止他人竊取文件

七、文件的基本操作及其使用： 1、建立操作 2、打開操作 3、讀操作 4、寫操作 5、關(guān)閉操作 6、刪除操作  

第五章 設(shè)備管理  

一、設(shè)備管理的功能： 

1、實現(xiàn)對外圍設(shè)備的分配與回收； 

2、實現(xiàn)外圍設(shè)備的啟動；

 3、實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度；

 4、處理外圍設(shè)備的中斷事件； 

5、實現(xiàn)虛擬設(shè)備。 

二、外圍設(shè)備的分類： 

外圍設(shè)備可分成兩大類：一類是只能讓一個作業(yè)獨占使用的設(shè)備如輸入機、打印機，通常把在作業(yè)執(zhí)行期間只允許一個作業(yè)獨占使用的設(shè)備稱為獨占設(shè)備；另一類是可以由幾個作業(yè)同時使用的設(shè)備，通常稱這種可以讓幾個作業(yè)同時使用的設(shè)備為可共享設(shè)備，同時使用的含義是指一個作業(yè)尚未撤離，另一個作業(yè)即可使用，但每一時刻仍只有一個作業(yè)能啟動設(shè)備，允許他們交替地啟動。 

三、獨占設(shè)備的分配： 

設(shè)備的絕對號：計算機系統(tǒng)對每一臺設(shè)備進行登記，且為每一臺設(shè)備確定一個編號，以便區(qū)分和識別，這個確定的編號稱為設(shè)備的絕對號； 

設(shè)備的相對號：由用戶對自己需要使用的若干臺同類設(shè)備給出的編號稱為設(shè)備的相對號； 

設(shè)備的獨立性：用戶編制程序時使用的設(shè)備與實際占用的設(shè)備無關(guān)，設(shè)備的這種特性稱為設(shè)備的獨立性。

具有設(shè)備獨立性的計算機系統(tǒng)，在分配設(shè)備時適應(yīng)性好，靈活性強。這是因為： 

1、系統(tǒng)只要從指定的那一類設(shè)備中找出“好的且尚未分配的”設(shè)備來進行分配； 

2、萬一用戶使用的設(shè)備出了故障，系統(tǒng)就可以從同類設(shè)備中找出另一臺“好的且尚未分配的”設(shè)備來替換； 

四、磁盤驅(qū)動的調(diào)度： 

尋找時間、延遲時間、傳送時間 

決定等待訪問者執(zhí)行次序的工作稱為驅(qū)動調(diào)度，采用的調(diào)度策略稱為驅(qū)動調(diào)度算法。對磁盤來說，驅(qū)動調(diào)度包括“移臂調(diào)度”和“旋轉(zhuǎn)調(diào)度”兩部分。一般總是先進行移臂調(diào)度，再進行旋轉(zhuǎn)調(diào)度。移臂調(diào)度的目標(biāo)是盡可能地減少尋找時間，旋轉(zhuǎn)調(diào)度的目標(biāo)是盡可能地減少延盡時間。 

移臂調(diào)度：先來先服務(wù)、最短尋找時間優(yōu)先、電梯調(diào)度；

最短尋找時間優(yōu)先算法與電梯調(diào)度算法的區(qū)別：最短尋找時間優(yōu)先算法不考慮臂的移動方向，總是優(yōu)先選擇離前位置最近的那個柱面的訪問者，這種選擇可能導(dǎo)致移動臂來回改變移動方向；電梯調(diào)度算法是沿著臂移動方向去選擇，僅當(dāng)沿臂移動方向無等待訪問者進才改變臂的移動方向。 旋轉(zhuǎn)調(diào)度：進行旋轉(zhuǎn)調(diào)度需區(qū)分的幾種情況若干請求要訪問同一磁頭下的不同扇區(qū)、不同磁頭下的不同編號扇區(qū)、不同磁頭下的相同編號的扇區(qū)； 

信息的優(yōu)化分布：信息在磁道上的排列方式也會影響旋轉(zhuǎn)調(diào)度的時間；

 五、設(shè)備的啟動和I/O中斷處理 

輸入輸出操作：指主存儲器與外圍設(shè)備之間的信息傳送操作； 

輸入輸出處理機：通道能單獨地完成輸入輸出操作，所以稱通道為輸入輸出處理機。

 IBM系統(tǒng)的通道命令（8字節(jié)）：命令碼（1字節(jié)）、數(shù)據(jù)主存地址（3字節(jié)）、標(biāo)志碼（1字節(jié)）、傳送字節(jié)個數(shù)（3字節(jié)）； 

命令碼分三類：數(shù)據(jù)傳輸類、通道轉(zhuǎn)移類、設(shè)備控制類； 

外圍設(shè)備的啟動：

1.準(zhǔn)備階段：根據(jù)指定的工作要求組織通道程序

2.中央處理器執(zhí)行“啟動I/O指令階段：中央處理器“啟動I/O”指令以啟動通道工作，啟動成功后，由通道逐條執(zhí)行通道程序中的通道指令，以控制設(shè)備實現(xiàn)輸入輸出操作

3.通道向中央處理器匯報命令執(zhí)行情況階段：通道完成輸入輸出操作后，向中央處理器報告執(zhí)行情況，中央處理器處理來自通道的情況報告

設(shè)備處理一致性：不考慮設(shè)備的具體物理特性（實際上設(shè)備的物理特性隱含在通道程序中）的處理方法稱為設(shè)備處理一致性； 

I/O中斷處理事件：操作正常結(jié)束、操作異常結(jié)束；

 六、緩沖技術(shù)： 

緩沖技術(shù)：操作系統(tǒng)把利用緩沖區(qū)來緩解處理器與外圍設(shè)備之間工作速度不匹配的矛盾而采用的技術(shù)稱為緩沖技術(shù)。既能協(xié)調(diào)記錄大小與物理塊大小不一致的問題，又能緩解處理器與外圍設(shè)備之間速度不匹配的矛盾。

單緩沖、雙緩沖、緩沖池； 

操作系統(tǒng)可以在主存中設(shè)置一組緩沖區(qū)，這一組緩沖區(qū)稱為緩沖池。緩沖池中的各緩沖區(qū)是系統(tǒng)的公共資源，可供各進程共享，并由操作系統(tǒng)統(tǒng)一分配和管理。 

系統(tǒng)初始化時緩沖池中的各緩沖區(qū)都是未被使用的，稱為空緩沖區(qū)。 

七、虛擬設(shè)備： 

脫機外圍設(shè)備操作：完成輸入輸出任務(wù)的外圍計算機無需進行計算，只是把信息從一種存儲介質(zhì)傳送到另一種存儲介質(zhì)上，這種操作是獨立于主計算機的，不是在主計算機控制下進行的，稱之為脫機外圍設(shè)備操作。

脫機外圍設(shè)備操作存在的問題： 

1、使用多臺計算機、成本高。 

2、操作操作員的手工操作，在主計算機和外圍計算機之間來回搬動磁盤，既費時間又增加了出錯的可能。 

3、增加了作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間，脫機外圍設(shè)備操作必須將一批作業(yè)傳送到磁盤之后，才能把磁盤移動到主計算機系統(tǒng)上。 

聯(lián)機同時外圍設(shè)備操作：又稱為斯普林操作，是指預(yù)輸入程序把作業(yè)流中的作業(yè)信息傳送到輸入井保存，作業(yè)被選中執(zhí)行時不必再啟動輸入機，而只要從磁盤上的輸入井區(qū)域中讀取信息。作業(yè)執(zhí)行中產(chǎn)生的結(jié)果也可暫時先存入在輸出井中，待作業(yè)執(zhí)行結(jié)束后由緩輸出程序把作業(yè)結(jié)果打印輸出，由于預(yù)輸入程序和緩輸出程序的執(zhí)行是在計算機的控制下進行的。 

井管理程序：操作系統(tǒng)中實現(xiàn)從輸入井讀信息和把作業(yè)執(zhí)行結(jié)果寫到輸出井的程序稱為～ 

虛擬設(shè)備：把由操作系統(tǒng)模擬的獨占設(shè)備稱為～ 

斯普林系統(tǒng)：操作系統(tǒng)中實現(xiàn)聯(lián)機同時外圍設(shè)備操作功能的部分稱為～ 

斯普林系統(tǒng)由三分部組成：預(yù)輸入程序、井管理程序、緩輸出程序，這三部分相互協(xié)調(diào)，為用戶提供虛擬設(shè)備。 

第六章 并發(fā)進程

一、進程的并發(fā)性

 1.順序性：進程在順序處理器上的執(zhí)行是嚴(yán)格按序的，即按照程序規(guī)定的操作順序，只有在前一個操作結(jié)束后才能開始后繼操作

當(dāng)一個進程獨占處理器順序執(zhí)行時，它具有兩個特性：封閉性；可再現(xiàn)性

2、并發(fā)性：在一個進程的工作沒有全部完成之前，另一個進程就可以開始工作，我們說這些進程是可同時執(zhí)行的，或稱它們具有可執(zhí)行性，并且把可同時執(zhí)行的進程稱為并發(fā)進程；進程的并發(fā)執(zhí)行會破壞“封閉性”和“可再現(xiàn)性”； 

二、臨界區(qū)與PV操作 

臨界區(qū)：并發(fā)進程中與共享變量有關(guān)的程序段稱為臨界區(qū)； 

相關(guān)臨界區(qū)：指并發(fā)進程中涉及到相同變量的那些臨界區(qū)； 

對于若干個并發(fā)進程共享某一變量的相關(guān)臨界區(qū)的管理有三個要求：

1、一次最多一個進程能夠進入臨界區(qū)；

2、不能讓一個進程無限制地在臨界區(qū)執(zhí)行；

3、不能強迫一個進程無限制地等待進入它的臨界區(qū)。 

PV操作：由P操作和V操作組成，不可中斷的過程稱為原語；

1、P操作：將信號量S減去1，若結(jié)果小于0，則把調(diào)用P（S）的進程置成等待信號量S的狀態(tài)；

2、V操作：將信號量S加1，若結(jié)果不大于0，則釋放一個等待信號量S的進程。 

三、進程的互斥 

進程的互斥：指當(dāng)有若干個進程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個進程去使用該資源，其他要使用它的進程必須等待，直到該資源的占用者釋放了該資源； 

進程的同步：指在并發(fā)進程之間存在一種制約關(guān)系，一個進程的執(zhí)行依賴另一個進程的消息，當(dāng)一個進程沒有得到另一個進程的消息時應(yīng)等待，直到消息到達(dá)才能被喚醒； 

進程互斥實際上是進程同步的一種特殊情況；P操作測試資源是否可以使用，相當(dāng)于測試“資源可以使用”的消息是否到達(dá)； 

四、進程通信 

常用的高級通信方式有：信箱通信、消息緩沖通信、管道通信； 

信件的內(nèi)容包括：

發(fā)送者名

信息（或信息存放的地址和長度）

等/不等信息

回信存放信息

信箱通信需要用到兩個通信原語：接收原語（send）和發(fā)送原語（receive）；

 五、死鎖 

1、死鎖：系統(tǒng)中存在一組進程，它們中的每一個進程都占用了某種資源，而又都在等待該組進程中另一個進程所占用的資源，這種等待永遠(yuǎn)不能結(jié)束，即出現(xiàn)死鎖或處于死鎖狀態(tài)； 

若系統(tǒng)有某類資源m個，被n個進程共享，每個進程都要求k個資源（k<=m）,當(dāng)m<n*k時，即資源數(shù)小于進程所需資源的總數(shù)，如果分配不當(dāng)，就可能引起死鎖，若m<=n*k-n，則會引起死鎖。

注意：PV操作可實現(xiàn)進程的同步和共享資源的互斥使用，但不能排除死鎖； 

2、死鎖的必要條件：

（1）互斥地使用資源------每個資源每次只能給一個進程使用

（2）占有且等待資源------一個進程申請資源得不到滿足時處于等待的狀態(tài)，且不釋放已占資源

（3）非搶奪式分配---------任何一個進程不能搶奪另一個進程所占的資源，即已被占用的資源只能由占用進城自己來釋放

（4）循環(huán)等待資源 ---------存在一組進程，其中每個進程分別等帶另一個進程所占用自語

3、死鎖的防止：靜態(tài)分配資源、按序分配資源、剝奪式分配資源； 

4、死鎖的避免：古典的測試方法：銀行家算法：該算法規(guī)定，只有當(dāng)系統(tǒng)現(xiàn)存的資源能夠滿足進程的最大需求量時，才把資源分配給該進程。 

5、操作系統(tǒng)處于安全狀態(tài)：保證所有的進程在有限時間內(nèi)得到需要的全部資源；