計算機系統計算機軟件知識網絡系統軟件 支撐軟件 應用軟件（操作系統、編譯程序）（軟件開發工具）（特定應用領域的專用軟件）計算機硬件（CPU+存儲器+輸入/輸出控制系統+輸入/輸出設備）概念（軟件）--操作系統作用資源管理者

用戶的接口擴充硬件功能資源管理者：處理器管理、存儲管理、文件管理、設備管理）I—單道批處理無交互能力多道^操作系統基本類型一 分時Unix（特點：交互性、及時性、多路性、獨立性）概念（軟件）--操作系統作用資源管理者

用戶的接口擴充硬件功能資源管理者：處理器管理、存儲管理、文件管理、設備管理）I—單道批處理無交互能力多道^操作系統基本類型一 分時Unix（特點：交互性、及時性、多路性、獨立性）實時特權指（I/O指令、設置時鐘、置控制寄存器）處理器工作狀態 一管態和目態一程序基本狀態:序狀態字中斷碼中斷屏蔽位作業控制命一業說明書用戶與操作系統接口圖形界面系統調用：操作系統提供的子程序用戶與操作系統接口圖形界面系統調用：操作系統提供的子程序系統調用訪管指令（目態下執行），原理：程序狀態字中psw的交換）

多道程序設計一程序的順序執行（順序性、封閉性、可再現性）應用題1多道程序設計一處理器調度一作業調度算法先來先服務算法應用題2進程調度算法處理器調度一作業調度算法先來先服務算法應用題2進程調度算法時間短的作業優先算法進程的概念—進程的定義（程序的次執行、組成：進程控制塊+程序+數據）引入進程的原因一_ 提高資源的利用率 正確描述程序的執行情況進程的屬L-動態性可有相同程序 等待態（等待新資源）中斷—狀 就緒態（等待CPU）——運行態中斷和中斷處理-中斷類型中斷響應硬件故障中斷程序中斷中斷處理外部中斷輸入/輸出中斷-訪管中斷程序的并發執行（異步性、相互制約、競爭性、與速度有關）處理的兩級調度響應比高者優先算法概念線程的概念為何引入線程線程的概念為何引入線程線程的屬性存儲器（寄存器+高速緩沖存儲器+內存（主存）+外存（硬盤））r絕對地址（內存）、相對地址（程序中）靜態重定位（定位后程序不能移動，定位時間：程序運行前）動態重定位（由軟件和硬件地址映射機構完成。定位方式是指令執行過程中進行）單用戶連續存儲管理（DOS、單道批處理系統、采用對換方式，時間片輪轉方法使用內存、采用靜態定位） 地址轉換：采用靜態重定位固定分區存儲管理一存儲保護：下限地址＜=絕對地址＜=上限地址、一各分區的大小和個數在操作系統啟動時確定，一個分區存放一個作業，可變分區存儲管理應用題3內存空間分配算法：最先（地址從小到大）、最優（內存空閑塊從小到大）、最差（內存空閑塊從大到小（應用題）地址轉換：可變分區存儲管理應用題3存儲保護：基址寄存器內容＜=絕對地址＜=限長寄存器內容移動技術：采用動態重定位方法，緊湊。.作用：1.集中分散的空閑區2.便于作業動態擴充內存―式存儲管理內存分塊,作業分頁，頁面大小=塊的大小』表頁式主存空間的分配和回收：位示圖（應用題） 應用題4地址轉換：地址變換機構 r~頁式虛擬存儲管理：局限性（時間、空間）應用題5I.棗式虛擬存儲管理原理：修改頁表頁式虛擬存儲管理實現先進先出頁面淘汰算法I.棗式虛擬存儲管理原理：修改頁表頁式虛擬存儲管理實現先進先出頁面淘汰算法最近最久未使用（LRU）置換算法I——最近最不經常（LFU）置換算法應用題6「文件系統與管理文件有關的軟件和數據稱文件系統——概述 文件系統功能系統角度：對文件存儲空間進行組織分配、存儲、保護、檢索用戶角度：按名存取文件分類「按邏輯結構：流式文件和記錄式文件 L按物理結構：順序文件、鏈接文件、索引文件 應用題7:保存數據的磁帶、硬盤、軟盤、光盤。其物理單位為卷。 文件的組織結構邏輯結構（由用戶構造的文件:流式、記錄式）塊：存儲介質上可連續存儲信息的一個區域，信息讀取單位。文件的組織結構邏輯結構（由用戶構造的文件:流式、記錄式）應用題10應用題10記錄的成組和分解信息交換以塊為單位，信息處理以邏輯記錄為單位。存儲空間管理方法位示圖空閑塊鏈接法應用題8廠單塊鏈接'-成組鏈接文件目錄r一級目錄結構二級文件目錄樹型目錄結構應用題9文件的安全性「文件的保護L文件的保密文件的操作建立文件一打開文件一存儲空間管理方法位示圖空閑塊鏈接法應用題8廠單塊鏈接'-成組鏈接文件目錄r一級目錄結構二級文件目錄樹型目錄結構應用題9文件的安全性「文件的保護L文件的保密文件的操作建立文件一打開文件一讀/寫文件一關閉文件一撤消文件。設備管理的功能：分配與回收、啟動、驅動調度、處理外圍設備的中斷事件、實現獨占設備外圍設備的分類共享設備應用題11獨占設備的分配絕對號：計算機系統為每臺設備進行編號，以便區分，稱為絕對號。獨占設備的分配相對號：用戶對自己需要使用的若干臺同類設備給出的編號稱為設備的相對號設備的分配:采用設備類表設備表磁盤的驅動調牛信息傳輸時間=尋找時間（移臂）+延遲時間（旋轉）+傳送時間（讀取）移臂調度先來先服務、最短尋找時間優先、電梯調度算法設備的啟動和I/O中斷處理I—虛擬設備應用題12旋轉調度：信息的優化分布海道：專用處理器外圍設備的啟動：通道程序：命令碼+數據主存地址+標志碼+傳送字節個數l單緩沖雙緩沖」緩沖池緩沖技術井管理程序輸入井輸出井虛擬設備:用可共享的設備模擬獨占設備I—Spooling系統進程的并發性進程的順序性進程的并發性與時間有關的錯誤臨界區與pv操作 臨界區的設計有如下原則有空讓進。無空等待。多中擇一。有限等待L臨界資源：公共變量臨界區：臨界區是使用臨界資源的程序段互斥：若干進程競爭進入臨界區時互斥P、▼操作原語同步概念廠生產者與消費者」同步與互斥混合~信件進程的并發性進程的順序性進程的并發性與時間有關的錯誤臨界區與pv操作 臨界區的設計有如下原則有空讓進。無空等待。多中擇一。有限等待L臨界資源：公共變量臨界區：臨界區是使用臨界資源的程序段互斥：若干進程競爭進入臨界區時互斥P、▼操作原語同步概念廠生產者與消費者」同步與互斥混合~信件應用題13進程通信信箱■-通信原語L死鎖的形成：系統資源不足、進程運行推進的順序不合適。死鎖發生的必要條件：互斥條件、占有并等待條件、非剝奪條件、循環等待條件1—死鎖死鎖的防止:破壞必要條件死鎖的避免:銀行家算法應用題14死鎖的檢測：RAG圖應用題1一個計算機系統，有一臺輸入機和一臺打印機，現有兩道程序投入運行，且程序A先開始做，程序B后開始運行。程序A的運行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms，結束。程序B的運行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、再計算100ms，結束。試說明(1)兩道程序運行時，CPU有無空閑等待?若有，在哪段時間內等待?為什么會等待?(2)指出順序環境和并發環境下CPU的利用率分別為多少？答：畫出兩道程序并發執行圖如下：(1)兩道程序運行期間，CPU存在空閑等待，時間為100至150ms之間(見圖中有色部分)。返回應用題2一、某多道程序設計系統供用戶使用的主存為100K，磁帶機2臺，打印機6臺。可變分區內存管理，采用靜態方式分配外圍設備，忽略用戶作業I/O時間，作業序列如下：作業號進入輸入井時間運行時間主存需求量磁帶打印l8：0025分鐘15K1128：2010分鐘30KO138：2020分鐘60Kl048：3020分鐘20Kl158：3515分鐘10KI1作業調度采用FCFS策略.優先分配主存低地址區且不準移動，已在主存中的各作業平分CPU時間.現求：(1)作業被調度的先后次序？全部作業運行結束的時間？作業平均周轉時間為多少？

(4)最大作業周轉時間為多少？答：(1)作業調度選擇的作業次序為：作業1、作業3、作業4、作業2和作業5全部作業運行結束的時間9：30.周轉時間：作業1為30分鐘、作業2為55分鐘、作業3為40分鐘、作業4為40分鐘和作業5為55分鐘.平均作業周轉時問=44分鐘。)最大作業周轉時間為55分鐘。ABCDE平均到達時間01234服務胴43=24FCFS3)完成時間47121418同轉胞4fi1011149帶機睡如1225.5強SJF(6)完成時間4918613用轉時間48上398帶權映時間1&&73,11.52.252.1返回應用題3在可變分區管理下，假定內存中按地址順序，依次有5個空閑區，空閑區的大小分別為32K,10K,5K，228K，100K.現有5個作業J1,J2,J3,J4,J5.它們各需要內存1K，10K，108K，28K,115K.若采用FF算法，能將這5個作業按J1，J2，J3，J4，J5的順序全部裝入內存嗎？你認為按怎樣的次序裝入這5個作業可使內存利用率最高？解：按FF算法，空閑分區表情況如表A-3所示，作業J5沒有裝入內存。表A-3分配后的空閑分區表(FF)分區號大小131K20K35K411OK572KBF算法要求空閑分區按大小遞增的次序排列，在進行內存分配時，總是從空閑分區表首開始查找一個能滿足其大小要求的最小空閑分區。BF算法，空閑分區表情況如表A-4所示，5個作業J1。J2,J3,J4,J5全部裝入內存。表A-4分配后的空閑分區表(BF)分區號大小14K20K34K4100K55KWF算法要求空閑分區按大小遞減的次序排列，在進行內存分配時，總是從空閑分區表首開始查找一個能滿足其大小要求的最大空閑分區。按WF算法，空閑分區表情況如表A-5所示，作業J5沒有裝入內存。返回應用題4分頁式存儲空間的分配由于塊的大小是固定的，可以用一張位示圖(Bitmap)來構成主存分配表。現設主存有8192塊，可用字長為32位的256個字作為位示圖。若塊號，字號，位號(從高位到低位)分別從1、0、0開始，試問5999塊對應的字號和位號?99字的19位對應哪一塊？答：187字14位6388塊返回應用題5一個由3個頁面(頁號為0、1、2)每頁有2048個字節組成的程序每把它裝入一個由8個物理塊(塊號為0、1、2、3、4、5、6、7)組成的存儲器中，裝入情況如下表：給出下列邏輯地址，請根據頁表計算出對應的絕對地址。(1)100 (2)2617 (3)5196答案：(1)2*2048+100=4196(2)5*2048+569=10809(3)3*2048+1000=7144返回應用題6在一個請求頁式存儲管理中，一個程序的頁面走向為4.3.2.1.4.3.5.4.3.2.1.5,并采用LRU算法。設分配給該程序的存儲塊數M分別為3和4,在該訪問中發生的缺頁次數F為()A.M=3，F=8；M=4，F=5 B.M=3，F=10；M=4，F=8C.M=3，F=9；M=4，F=10D：M=3，F=7；M=4，F=6答案：B返回應用題7設一個文件由100個物理塊組成，若要將一塊信息進行以下操作:加在文件的始端加在文件的末端從文件末端去掉請完成下表中對順序、鏈接和索引三種存儲結構各需啟動的I/O操作次數。存儲結構A、加在文件的始端B、加在文件的末端C、從文件末端去掉順序結構0鏈接結構索引結構返回應用題8假設一個磁盤組有100個柱面(編號為0?99),每個柱面有16個磁道(又稱盤面，編號為0?15)，每個盤面有8個扇區(編號為0~7)，每個盤面用一個讀寫磁頭。現采用位示圖方法管理磁盤空間，其字號位號均從第0字第0位遞增編號。令磁盤塊號按柱面順序和盤面順序編排。請回答下列問題：若采用32位的字組成位示圖，共需要多少個字？第20字的第18位對應于哪個柱面、哪個讀寫磁頭和哪個扇區？返回應用題9假設用戶甲要用到文件A、B、C、E，用戶乙要用到文件A、D、E、F。已知：用戶甲的文件A與用戶乙的文件A實際上不是同一文件；用戶甲與用戶乙又分別用文件名C和F共享同一文件；甲、乙兩用戶的文件E是同一個文件。請回答下列問題：系統應采用怎樣的目錄結構才能使兩用戶在使用文件時不致于造成混亂？畫出這個目錄結構。兩個用戶使用了幾個共享文件？寫出它們的文件名。答案：3%(I)可采用二緩目錄結構(或多級目錄:結杓》〔少使用r兩個共享文件.它們用相同的文件-個文輯*又用不同的文件名e戚f共享了另一個文件.返回應用題10.某用戶文件共10個邏輯記錄，每個邏輯記錄的長度為480個字符，現把該文件存放到磁帶上，若磁帶的記錄密度為800字符/英寸，塊與塊之間的間隙為0.6英寸，回答下列問題：不采用記錄成組操作時磁空間的利用率為 。采用記錄成組操作且塊因子為5時，磁帶空間的利用率為 。當按上述方式把文件存放到磁帶上后，用戶要求每次讀一個邏輯記錄存放到他的工作區。當對該記錄處理后，又要求把下一個邏輯記錄讀入他的工作區，直至10個邏輯記錄處理結束。系統應如何為用戶服務？答案：(1)利用率為50%利用率為83%設置長度為2400字符的主存緩沖區；找到該文件的存放位置，啟動磁帶機讀出第一塊內容存入主存緩沖區；進行記錄分解，按用戶要求依次把主存緩沖區中的五個記錄傳送到用戶工作區；啟動磁帶機讀第二塊內容存入主存緩沖區，把第6至10個邏輯記錄按用戶要求依次傳送到用戶工作區。返回應用題11略返回應用題12假定在某移動臂磁盤上剛剛處理了訪問75號柱面的請求，目前正在80號柱面讀信息，并且有下列請求序列等待訪問磁盤：請求次序12345678欲訪問的柱面號160140190188905832102試用：（1）電梯調度算法（2）最短尋找時間優先算法分別列出實際上述請求的次序。返回應用題13一、設進程A和進程B,它們都要求進入臨界區CS,下面的設計就可以滿足進程的互斥要求：S=1；/*定義信號量并確定初值*/ cobegin進哄：進程B:P(S);CS2;P(S);CS1;V(S);coendV（S）;二、生產者和消費者Begin 〃p121SP,SG:semaphoremutex：semaphore；SP：=1：SG:=0；mutex：=1：cobeginproducer；consumer；coendProcedureproducer；beginwhiletruedobeginproducenextproduct；P(SP)；P(mutex)；putaproduct；v(mutex)；v(SG)；endendprocedureconsumer；消費者進程begin

whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；whiletruedobeginp(SG)P(mutex)；takeaproductV(mutex)V(SP)；釋放緩沖區資源通知生產者已取走產品消費產品comsumetheproductendend；使用comsumetheproductendend；使用PV操作來實現該方案。假設有一個成品倉庫，總共能存放8臺成品，生產者進程生產產品放入倉庫，消費者進程從倉庫中取出成品消費。為了防止積壓，倉庫滿的時候就停止生產。由于倉庫搬運設備只有一套，故成品的存入和取出只能分別執行，答案：S:信號量，倉庫能放產品的個數，初值二8S1:信號量，用于互斥，初值二1ProcessproducerP(S)生產產品P(S1)ProcessproducerP(S)生產產品P(S1)放入倉庫V(S1)V(S2)ProcessconsumerP(S2)P(S1)取出成品消費V(S1)V(S)返回應用題14設當前的系統狀態如下，系統此時Availableffi((1,1,2)：ClaimAllocation進程R1R2R3RlR2R3P13 22100P26 13511P33l4211P44 22002計算各個進程還需要的資源數系統是否處于安全狀態，為什么？P2發出請求向量request2(1,0,1),系統能把資源分給它嗎？答：(1)P1,P2,P3,P4為：(2,2,2)、(1,0,2)、(1,)、(4,2,0)(2)系統處于安全狀態，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4

可以分配，存在安全序列：P2,Pl,P3,P4。返回應用題31.設有四道作業，它們進入系統的時間及需要執行的時間如下表所示，并規定當第一個作業進入系統后立即調度，忽略調度的時間開銷。表列出了A、B、C和D共4個作業到達系統的時間、運行時間、開始時間及各自完成的時間，采用FCFS算法，計算各自的周轉時間和帶權周轉時間和等待時間，分析結果可以得出什么結論？作業號進入系統時間需執行時間(分鐘)開始時間完成時間周轉時間19:007029:403039:5010410:105要求：分別采用先來先服務和最短執行時間優先調度算法時的調度次序和