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操作系统

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段起始地址可从任何主存地址开始。在分段方式中,源程序(段号、段内位移)经连接装配后仍能保持二维(地址)结构,引入目的是满足用户模块化程序设计的需要。

分页是信息的物理单位与源程序的逻辑结构无关,是用户不可见的,页长由系统(硬件)确定,页面只能从页大小的整数倍地址开始。在分页方式中,源程序(页号、页内位移)经链接装配后变成一维(地址)结构,引入目的是实现离散分配并题号主存利用率。 习题四

1、试述存储管理的基本功能。

(1) 、分配和去配(2)、抽象和映射(3)、隔离和共享(4)、存储扩充 2、 试述计算机系统中的存储器层次。为什么要配置层次式存储器?

计算机系统的存储器层次结构分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘、磁带等5层。计算机系统均采用层次结构的存储子系统,以便在容量大小、速度快慢、价格高低等诸多因素中取得平衡点,获得较好的性能/价格比。

3、什么是移动技术?在什么情况下采用这种技术?

当在未分配区表中中啊不到足够大的空闲区来装入新进程时,可采用移动技术把已在主存中的进程分区连接在一起,使分散的空闲区汇集成片,这就是移动技术。 3、 试述实现虚拟存储器的基本原理。

不必装入进程的全部信息,仅将当前使用部分先装入主存,其余部分存放在磁盘中,待使用时由系统自动将其装进来,这就是虚拟存储管理技术的基本思想。

第五章

5.1.1 I/O系统

可按照不通方式对设备进行分类:按I/O操作特性,分为输入型设备、输出型设备和存储型设备,按I/O信息交换单位,分为字符设备和块设备。 5.1.2I/O控制方式 1、轮询方式 2.、中断方式 3、DMA方式 4、通道方式 5.1.3设备控制器 设备控制器的主要功能:

(1)、接收和识别CPU或通道所发来的命令

(2)实现数据交换,包括设备和控制器之间的数据传输,且通过数据总线或通道,控制器和主存储器之间传输数据;

(3)发现和记录设备及自身的状态信息,供CPU处理使用; (4)设备地址识别

5.2.1I/O软件的设计目标和原则

I/O软件的总体设计目标是:高效率和通用性 1、 I/O软件设计需要考虑的问题有:

(1)、设备无关性:程序员编写访问文件数据的程序时,与具体的物理设备无关; (2)、出错处理:数据传输过程中产生的错误应该在尽可能靠近硬件的地方处理,低层软件能够解决的错误不让高层然间感知;

(3)同步/异步传输:CPU在启动I/O操作后既可继续执行其他工作,直至中断到达,称此为异步传输;又可采用阻塞方式,让启动I/O操作的进程挂起等待,直至数据传输完成,称此为同步传输,I/O软件应支持这两种工作方式;

(4)、缓冲技术:建立数据缓冲区,让数据的到达率与离去率相匹配,以提高系统吞吐率。

设备管理

5.3.3通道启动和I/O操作过程 通道方式的I/O操作过程可分为: (1)、I/O启动阶段 (2)、I/O操作阶段 (3)、I/O结束阶段 5.4缓冲技术

为了解决CPU与设备之间速度不匹配的矛盾,及协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题,提高CPU和设备的并行性,减少I/O操作对CPU的中断次数,方宽对CPU中断响应时间的要求,操作系统普遍采用缓冲技术。

常用的缓冲技术有单缓冲、双缓冲和多缓冲。 5.7.1问题的提出

SPOOLing技术是用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术,是使独占型设备变成共享设备的一种技术。 习题五

1、试述各种I/O控制方式及其主要优、缺点。P311 轮询方式、中断方式、DMA方式、通道方式 2、 为什么要引入缓冲技术?其基本思想是什么?

为了解决CPU与设备之间速度不匹配的矛盾,及协调逻辑记录大小与物理记录大小不一致的问题,提高CPU和设备的并行性,减少I/O操作对CPU的中断次数,方宽对CPU中断响应时间的要求,操作系统普遍采用缓冲技术。

基本思想是:当进程执行操作输出数据时,先向系统申请一个输出缓冲区,然后,将数据送至缓冲区,若是顺序写请求,则不断地把数据填入缓冲区,直到装满为止,此后,进程可以继续计算,同时,系统将缓冲区的内容写到设备上。当进程执行读操作输入数据时,先向系统申请一个输入缓冲区,系统讲设备上的一条物理记录读至缓冲区,然后根据要求,把当前所需要的逻辑记录从缓冲区中选出并传送给进程。

3、 试述常用的缓冲技术。

常用的缓冲技术有单缓冲、双缓冲和多缓冲。

第六章

6.1.5文件存取方法 1、顺序存取 2、直接存取 3、索引存取 6.2文件目录

文件系统通常采用分层结构实现,大致分为三层,文件管理、目录管理和磁盘主存映射管理。 6.3.2文件的逻辑结构

1、文件的逻辑结构分为两种基本形式:流式文件和记录式文件。 6.3.3文件的物理结构

1、常用的文件物理结构和组织方法。 (1)、顺序文件 (2)、连接文件 (3)、直接文件 6.4.2文件共享

1、文件共享有多种形式:静态共享、动态共享和符号链接共享。 6.4.5虚拟文件系统

文件管理

设计思想涉及以下三点:应用层、虚拟层、实现层。 习题一

1、什么是操作系统?计算机系统配置操作系统的主要目标是什么?

定义:管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户方便而有效地使用计算机提供良好运行环境的最基本的系统软件。

主要目标:(1)方便用户使用 (2)扩充机器功能 (3)管理各类资源(4)提高系统效率(5)构筑开放环境

2、什么是系统调用?可分为哪些类型?

系统调用是一种中介角色,把用户和硬件隔离开来,应用程序只有通过系统调用才能请求系统服务并使用系统资源。

分类:(1)进程管理(2)文件操作(3)设备管理(4)主存管理(5)进程通信(6)信息维护

3、什么是多道程序设计?多道程序设计技术有什么特点?

多道程序设计:是指允许多个作业(程序)同时进入计算机系统的主存并启动交替计算的方法。

操作系统中引入多道程序设计的优点:一是提高CPU、主存和设备的利用率;二是提高系统的吞吐率,使单位时间内完成的作业数增加;三是充分发挥系统的并行性,设备与设备之间、CPU与设备之间均可并行工作。

其主要缺点是延长作业的周转时间。

4、简述实现多道程序设计锁必须解决的基本问题。

(1)存储保护和程序浮动:解决各道程序只能访问自己的主存区域,并且要求程序从一个主存区移动到另一个区且不影响其正确执行(2)处理器的管理与分配:解决多道程序的切换和有效运行(3)资源的管理与调度:解决多道程序共享软硬件资源时的竞争,协作,安全问题和资源利用率。

5、什么是虚拟计算机?分析其组成。

虚拟计算机是一台抽象计算机,它在硬件的基础上由软件来实现,并且与物理机器一样,具有指令集及可用的存储空间。

基本组成部分:虚处理器、虚主存(又称虚拟主存)、虚辅存(又称虚拟辅存)和虚设备

6、应用题。在CPU和两台I/O(I1、I2)设备多道程序环境下。。。。 (1)110ms 90ms 110ms (2)72.7% (3)72.7% 81.8% 习题二

1、进程最基本的状态有哪些?哪些事件可能引起不同状态之间的转换? 运行态:进程占用处理器运行的状态。

就绪态:进程具备运行条件,等待系统分配处理器以便其运行的状态。

等待态:又称阻塞态或睡眠态,是指进程不具备运行条件,正在等待某个事件完成的状态。 进城状态转换的具体原因:

运行态→等待态 等待使用资源或某事件发生,如等待外设传输、等待人工干预。 等待态→就绪态 资源得到满足或某事件已经发生,如外设传输结束;人工敢于完成 运行态→就绪态 运行时间片到,或出现有更高优先权进程。 就绪态→运行态 CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。

2、五态模型的进程中,新建态和终止态的主要作用是什么?

新状态的引入对于进程管理有用,新建态是对应于进程创建时的状态,进程尚未进入就绪队列。 终止态的进程不再被调度执行,下一步将被系统撤销最终从系统消失。

3、什么是进程的挂起状态?列出挂起进程的主要特征。

挂起进程等同于不在主存的进程,因此,挂起进程不会参与第几调度知道它们被对换进主存。挂起进程具有以下特征:此进程不能立即执行;此进程可能会等待某事件发生,所等待的事件独立于挂起条件,事件结束并不能导致进程具备可执行条件;此进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程自身阻止其运行;进程挂起状态的结束命令只能通过操作系统或父进程出发。 习题三

1、解释并发性与并行性

并发性的实质是一个物理CPU(也可以多个物理CPU)在若干程序之间多路復用,并发性是对有限物理资源强制行驶多用户共享以提高效率。

并行性指的是两个或者两个以上的事件或活动在同一时刻发生。在多道程序环境下,并行性使多个程序同一时刻可在不同CPU上同时执行。

2、什么是临界区和临界资源?临界区管理的基本原则是什么? 临界区:是指并发进程中与共享变量有关的程序段 临界资源:共享变量所代表的资源

共享变量的并发进程应遵守临界区调度的三个原则: (1)一次之多有一个进程进入临界区内执行;

(2)如果已有进程在临界区中,试图进入此临界区的其他进程应等待;

(3)进入临界区内的进程应在有限时间内退出,以便让等待队列中的一个进程进入。

3、试述产生死锁的必要条件。

(1)互斥条件:系统中存在临界资源,进程应互斥地使用这些资源。

(2)占有和等待条件:进程在请求资源得不到满足而等待时。不释放已占有的资源 (3)不剥夺条件:已被占用的资源只能由属主释放,不允许被其他进程剥夺

(4)循环等待条件:存在循环等待链,其中,每个进程都在链中等待下一个进程所持有的资源,造成这组进程处于永远等待状态 习题四

1、试述存储管理的基本功能。 (1)

、分配和去配(2)、抽象和映射(3)、隔离和共享(4)、存储扩充

2、试述计算机系统中的存储器层次。为什么要配置层次式存储器?

计算机系统的存储器层次结构分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘、磁带等5层。计算机系统均采用层次结构的存储子系统,以便在容量大小、速度快慢、价格高低等诸多因素中取得平衡点,获得较好的性能/价格比。

3、什么是移动技术?在什么情况下采用这种技术?

当在未分配区表中中啊不到足够大的空闲区来装入新进程时,可采用移动技术把已在主存中的进程分区连接在一起,使分散的空闲区汇集成片,这就是移动技术。 3、 试述实现虚拟存储器的基本原理。

不必装入进程的全部信息,仅将当前使用部分先装入主存,其余部分存放在磁盘中,待使用时由系统自动将其装进来,这就是虚拟存储管理技术的基本思想。 习题五

1、试述各种I/O控制方式及其主要优、缺点。

轮询方式:对I/O设备的程序轮询的方式,是早期的计算机系统对I/O设备的一种管理方式。它定时对各种设备轮流询问一遍有无处理要求。轮流询问之后,有要求的,则加以处理。在处理I/O设备的要求之后,处理机返回继续工作。

尽管轮询需要时间,但轮询不比I/O设备的速度要快得多,所以一般不会发生不能及时处理的问题。 当然,再快的处理机,能处理的输入输出设备的数量也是有一定限度的。而且,程序轮询毕竟占据了CPU相当一部分处理时间,因此程序轮询是一种效率较低的方式,在现代计算机系统中已很少应用。

中断方式:I/O设备中断方式使处理器的利用率提高,且能支持多道程序和I/O设备的并行操作。 不过,中断方式仍然存在一些问题。首先,现代计算机系统通常配置有各种各样的输入输出设备。如果这些I/O设备都同过中断处理方式进行并行操作,那么中断次数的急剧增加会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。

其次,如果I/O控制器的数据缓冲区比较小,在缓冲区装满数据之后将会发生中断。那么,在数据传送过程中,发生中断的机会较多,这将耗去大量的CPU处理时间。

DMA方式:在DMA方式中,由于I/O设备直接同内存发生成块的数据交换,因此I/O效率比较高。由于DMA技术可以提高I/O效率,因此在现代计算机系统中, 得到了广泛的应用。许多输入输出设备的控制器,特别是块设备的控制器,都支持DMA方式。

通过上述分析可以看出,DMA控制器功能的强弱,是决定DMA效率的关键因素。DMA控制器需要为每次数据传送做大量的工作,数据传送单位的增大意味着传送次数的减少。另外,DMA方式窃取了始终周期,CPU处理效率降低了,要想尽量少地窃取始终周期,就要设法提高DMA控制器的性能,这样可以较少地影响CPU出理效率。

通道方式:输入/输出通道是一个独立于CPU的,专门管理I/O的处理机,它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令,这些通道指令由CPU启动,并在操作结束时向CPU发出中断信号 输入/输出通道控制是一种以内存为中心,实现设备和内参内直接交换数据的控制方式。在通道方式中,数据的传送方向、存放数据的内存起始地址以及传送的数据块长度等都由通道来进行控制。

另外,通道控制方式可以做到一个通道控制多台设备与内存进行数据交换。因而,通道方式进一步减轻了CPU的工作负担,增加了计算机系统的并行工作程度。

2、为什么要引入缓冲技术?其基本思想是什么?

操作系统

段起始地址可从任何主存地址开始。在分段方式中,源程序(段号、段内位移)经连接装配后仍能保持二维(地址)结构,引入目的是满足用户模块化程序设计的需要。分页是信息的物理单位与源程序的逻辑结构无关,是用户不可见的,页长由系统(硬件)确定,页面只能从页大小的整数倍地址开始。在分页方式中,源程序(页号、页内位移)经链接装配后变成一维(地址)结构,引入目的是实现离散分配并题号主存利用率。
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