計算機(jī)操作系統(tǒng)知識點總結(jié)一

1、第一章1.操作系統(tǒng)的概念：通常把操作系統(tǒng)定義為用以控制和管理計算機(jī)系統(tǒng)資源方便用戶使用的程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。2.操作系統(tǒng)的基本類型：批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、個人計算機(jī)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)特點：用戶脫機(jī)使用計算機(jī)成批處理多道程序運行優(yōu)點：由于系統(tǒng)資源為多個作業(yè)所共享，其工作方式是作業(yè)之間自動調(diào)度執(zhí)行。并在運行過程中用戶不干預(yù)自己的作業(yè)，從而大大提高了系統(tǒng)資源的利用率和作業(yè)吞吐量。缺點：無交互性，用戶一旦提交作業(yè)就失去了對其運行的控制能力；而且是批處理的，作業(yè)周轉(zhuǎn)時間長，用戶使用不方便。批處理系統(tǒng)中作業(yè)處理及狀態(tài)分時操作系統(tǒng)(Time Sha

2、ring OS)分時操作系統(tǒng)是一個聯(lián)機(jī)的多用戶交互式的操作系統(tǒng)，如UNIX是多用戶分時操作系統(tǒng)。分時計算機(jī)系統(tǒng)：由于中斷技術(shù)的使用，使得一臺計算機(jī)能連接多個用戶終端，用戶可通過各自的終端使用和控制計算機(jī)，我們把一臺計算機(jī)連接多個終端的計算機(jī)系統(tǒng)稱為分時計算機(jī)系統(tǒng)，或稱分時系統(tǒng)。分時技術(shù)：把處理機(jī)的響應(yīng)時間分成若于個大小相等（或不相等）的時間單位，稱為時間片（如100毫秒），每個終端用戶獲得CPU，就等于獲得一個時間片，該用戶程序開始運行，當(dāng)時間片到（用完），用戶程序暫停運行，等待下一次運行。特點：人機(jī)交互性好：在調(diào)試和運行程序時由用戶自己操作。共享主機(jī)：多個用戶同時使用。用戶獨立性：對每個用戶

3、而言好象獨占主機(jī)。實時操作系統(tǒng)(real-time OS)實時操作系統(tǒng)是一種聯(lián)機(jī)的操作系統(tǒng)，對外部的請求，實時操作系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)處理完畢。特點：有限等待時間有限響應(yīng)時間用戶控制可靠性高系統(tǒng)出錯處理能力強(qiáng)設(shè)計實時操作系統(tǒng)要考慮的一些因素：（1）實時時鐘管理（2）連續(xù)的人機(jī)對話（3）過載 (4) 高度可靠性和安全性需要采取冗余措施。通用操作系統(tǒng)同時兼有多道批處理、分時、實時處理的功能，或其中兩種以上的功能。個人計算機(jī)上的操作系統(tǒng)個人計算機(jī)上的操作系統(tǒng)是聯(lián)機(jī)的交互式單用戶操作系統(tǒng)，目前在個人計算機(jī)上使用的操作系統(tǒng)以windows系列和linux系統(tǒng)為主。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)特征：（1）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一

4、個互連的計算機(jī)系統(tǒng)群體。這些計算機(jī)在物理上是分散的。（2）這些計算機(jī)是自治的，每臺計算機(jī)有自己的操作系統(tǒng)，各自獨立工作，它們在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下協(xié)同工作。（3）系統(tǒng)互連要通過通信設(shè)施（硬件、軟件）來實現(xiàn)。（4）系統(tǒng)通過通信設(shè)施執(zhí)行信息交換、資源共享、互操作和協(xié)作處理。分布式系統(tǒng)(Distributed System)特征：（1）功能的分布（2）堅強(qiáng)性（3）高可靠性3操作系統(tǒng)的功能處理機(jī)管理、存儲管理（內(nèi)存分配、存儲保護(hù)、內(nèi)存擴(kuò)充）、設(shè)備管理（通道、控制器、輸入輸出設(shè)備的分配與管理，設(shè)備獨立性）、信息管理（文件系統(tǒng)管理）、用戶接口（程序一級的接口、作業(yè)一級的接口）。4.通道和中斷技術(shù)通道：用于控制I

5、/O設(shè)備與內(nèi)存間的數(shù)據(jù)傳輸。啟動后可獨立于CPU運行，實現(xiàn)CPU與I/O的并行。¡ 通道有專用的I/O處理器，可與CPU并行工作¡ 可實現(xiàn) I/O聯(lián)機(jī)處理中斷是指CPU在收到外部中斷信號后，停止原來工作，轉(zhuǎn)去處理該中斷事件，完畢后回到原來斷點繼續(xù)工作。¡ 中斷處理過程：中斷請求，中斷響應(yīng)，中斷點（暫停當(dāng)前任務(wù)并保存現(xiàn)場），中斷處理例程，中斷返回（恢復(fù)中斷點的現(xiàn)場并繼續(xù)原有任務(wù)監(jiān)督程序發(fā)展為執(zhí)行系統(tǒng)(executive system)，常駐內(nèi)存5.多道批處理系統(tǒng)特點¡ 多道：內(nèi)存中同時存放幾個作業(yè)；¡ 宏觀上并行運行：都處于運行狀態(tài)，但都未運行完

6、；¡ 微觀上串行運行：各作業(yè)交替使用CPU；優(yōu)點：¡ 資源利用率高：CPU和內(nèi)存利用率較高；¡ 作業(yè)吞吐量大：單位時間內(nèi)完成的工作總量大；缺點：¡ 用戶交互性差：整個作業(yè)完成后或中間出錯時，才與用戶交互，不利于調(diào)試和修改；¡ 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間長：短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間顯著增長；多道程序系統(tǒng)中，要解決的問題：同步互斥、內(nèi)存不夠、使用效率、內(nèi)存保護(hù)6.計算機(jī)硬件：構(gòu)成計算機(jī)的基本硬件元素：處理器、存儲器、輸入輸出控制與總線、外部設(shè)備。與操作系統(tǒng)相關(guān)的幾種主要的寄存器數(shù)據(jù)寄存器n 地址寄存器n 條件碼寄存器n 程序計數(shù)器n 指令計數(shù)器n 程序狀態(tài)字PSWn

7、 中斷現(xiàn)場保護(hù)寄存器n 過程調(diào)用用堆棧存儲器的訪問速度指令的執(zhí)行和中斷操作系統(tǒng)的啟動啟動電源產(chǎn)生中斷信號觸發(fā)CPU中的一段指令發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)位置導(dǎo)入內(nèi)存執(zhí)行操作系統(tǒng)程序加載到內(nèi)存制定區(qū)域初始化硬件7.算法begin.end 算法的開始于結(jié)束 repeat 操作.until 條件 當(dāng)“條件”未被滿足時重復(fù)所描述的“操作”while 條件 do 操作.od 當(dāng)“條件”滿足時，進(jìn)行相應(yīng)的“操作”if 條件 then 操作 else 操作 fi 滿足“if”所指的“條件”時，進(jìn)行“then”后的相關(guān)“操作”，否則完成“else”后的相關(guān)操作。第二章1.作業(yè)：在一次應(yīng)用業(yè)務(wù)處理過程中，從輸入開始到輸

8、出結(jié)束，用戶要求計算機(jī)所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作稱為一個作業(yè)。作業(yè)由不同的順序相連的作業(yè)步組成，作業(yè)步是一個作業(yè)的處理過程中計算機(jī)所做的相對獨立的工作。2.作業(yè)的組織：作業(yè)由三部分組成，即程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。作業(yè)中包含的程序和數(shù)據(jù)完成用戶所要求的業(yè)務(wù)處理工作，作業(yè)說明書則體現(xiàn)用戶的控制意圖。由作業(yè)說明書在系統(tǒng)中生成一個稱為作業(yè)控制塊（JCB）的表格，JCB包括：作業(yè)名、估計執(zhí)行時間、優(yōu)先數(shù)（用于調(diào)度）、作業(yè)說明書文件名、程序類型、資源要求(靜態(tài)申請和動態(tài)申請)、作業(yè)狀態(tài)（提交后各執(zhí)行完成）。作業(yè)說明書包括：作業(yè)基本情況描述（用戶名、作業(yè)名、使用語言名、允許最大處理時間等）、作業(yè)控制描

9、述（控制方式、操作順序、出錯處理等）、作業(yè)資源要求描述（要求處理時間、內(nèi)存空間、外設(shè)類型和數(shù)量、處理及優(yōu)先級、庫函數(shù)或?qū)嵱贸绦虻龋?.如何控制作業(yè)聯(lián)機(jī)輸入輸出方式聯(lián)機(jī)輸入輸出方式大多用在交互式系統(tǒng)中，用戶與系統(tǒng)通過交互式會話輸入輸出作業(yè)。在聯(lián)機(jī)輸入輸出方式中，外圍設(shè)備直接與主機(jī)相連接。脫機(jī)輸入輸出方式脫機(jī)輸入又稱為預(yù)輸入方式，利用低檔個人計算機(jī)作為外圍處理機(jī)進(jìn)行輸入輸出處理。直接耦合方式把主機(jī)與低檔外圍通過一個公用的大容量外存直接耦合起來。SPOOLING系統(tǒng)（外圍設(shè)備同時聯(lián)機(jī)操作）多臺外圍設(shè)備通過通道或DMA器件和主機(jī)與外存連接起來。網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)方式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)方式以上述幾種輸入輸出方式為基礎(chǔ)。當(dāng)

10、用戶通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的某一臺設(shè)備對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的另一臺主機(jī)進(jìn)行輸入輸出操作時，就構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)方式。4.系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用大致可分為6類：（1）設(shè)備管理：該類系統(tǒng)調(diào)用被用來請求和釋放有關(guān)設(shè)備以及啟動設(shè)備操作等。（2）文件管理：包括對文件的讀、寫、創(chuàng)建和刪除等。（3）進(jìn)程控制：包括進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程執(zhí)行、進(jìn)程撤銷、進(jìn)程等待和執(zhí)行優(yōu)先級控制等。（4）進(jìn)程通信：該系統(tǒng)調(diào)用被用在進(jìn)程之間傳遞消息或符號。（5）存儲管理：包括調(diào)查作業(yè)占據(jù)內(nèi)存區(qū)的大小、獲取作業(yè)占據(jù)內(nèi)存區(qū)的始址等。（6）線程管理：包括線程的創(chuàng)建、調(diào)度、執(zhí)行、撤銷等。系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)：當(dāng)用戶使用系統(tǒng)調(diào)用時，產(chǎn)生一條相應(yīng)的指令，處理機(jī)在執(zhí)行到該指令時發(fā)

11、生相應(yīng)的中斷，并發(fā)出有關(guān)信號給該處理機(jī)制。該處理機(jī)制在收到了處理機(jī)發(fā)來的信號后，啟動相關(guān)的處理程序去完成該系統(tǒng)調(diào)用所要求的功能。陷進(jìn)處理機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)中為控制系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)的機(jī)構(gòu)稱為陷進(jìn)處理機(jī)構(gòu)。陷進(jìn)指令：把由于系統(tǒng)調(diào)用引起處理機(jī)中斷的指令稱為陷進(jìn)指令。第三章1.程序的并發(fā)執(zhí)行程序用來描述計算機(jī)所完成的獨立功能，并在時間上嚴(yán)格地按前后次序相繼地進(jìn)行計算機(jī)操作序列集合，是一個靜態(tài)概念。個程序由若干個程序段組成，而這些程序段的執(zhí)行必須是順序的，這種程序執(zhí)行的方式就稱為程序的順序執(zhí)行。程序順序執(zhí)行的特點：n 1.順序性 處理機(jī)嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行，即每個操作必須在下一個操作開始之前結(jié)束。n 2.

12、封閉性 程序一旦開始執(zhí)行，其計算結(jié)果不受外界的影響，當(dāng)程序的初始條件給定之后，其后的狀態(tài)只能由程序本身確定，即只有本程序才能改變它。n 3.可再現(xiàn)性 程序執(zhí)行的結(jié)果與初始條件有關(guān)，而與執(zhí)行時間無關(guān)。即只要程序的初始條件相同，它的執(zhí)行結(jié)果是相同的，不論它在什么時間執(zhí)行，也不管計算機(jī)的運行速度。多道程序系統(tǒng)中程序執(zhí)行環(huán)境的變化執(zhí)行環(huán)境的特點：n （1）獨立性在多道環(huán)境下執(zhí)行的每道程序都是邏輯上獨立的。n （2）隨機(jī)性程序和數(shù)據(jù)的輸入和執(zhí)行開始時間都是隨機(jī)的。n （3）資源共享軟硬件資源的有限性導(dǎo)致資源共享。程序并發(fā)執(zhí)行：若干個程序段同時在系統(tǒng)中運行，這些程序的執(zhí)行在時間上是重迭的，一個程序段的執(zhí)行

13、尚未結(jié)束，另一個程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始，即使這種重迭是很小的，也稱這幾個程序段是并發(fā)執(zhí)行的。2.進(jìn)程：進(jìn)程是一個程序?qū)δ硞€數(shù)據(jù)集的執(zhí)行過程，是分配資源的基本單位。進(jìn)程和程序的區(qū)別與聯(lián)系：程序是指令的集合，是靜態(tài)的概念。 進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行的過程，是動態(tài)的概念。程序可以作為軟件資料長期保存。進(jìn)程是有生命周期的。進(jìn)程是一個獨立的運行單位，能與其它進(jìn)程并行（并發(fā)）活動。而程序則不是。進(jìn)程是競爭計算機(jī)系統(tǒng)有限資源的基本單位，也是進(jìn)行處理機(jī)調(diào)度的基本單位。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。作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系作業(yè)是用戶需要計算機(jī)完成某項任務(wù)時要求計算機(jī)所做工作的集合。而進(jìn)程

14、則是已提交完畢程序的執(zhí)行過程的描述，是資源分配的基本單位。其主要區(qū)別如下：n 作業(yè)是用戶向計算機(jī)提交任務(wù)的任務(wù)實體。n 一個作業(yè)可由多個進(jìn)程組成。n 作業(yè)的概念主要用于批處理系統(tǒng)中。進(jìn)程描述在系統(tǒng)中一個進(jìn)程存在：進(jìn)程控制塊PCB、有關(guān)程序段、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)集 進(jìn)程控制塊 PCB (Process Control Block)包含一個進(jìn)程的描述信息、控制信息及資源信息，有些系統(tǒng)還有進(jìn)程調(diào)度等待所使用的現(xiàn)場保護(hù)區(qū)。PCB集中反映一個進(jìn)程的動態(tài)特征。在創(chuàng)建時，建立PCB，并伴隨進(jìn)程運行的全過程，當(dāng)進(jìn)程完成其功能后，系統(tǒng)釋放PCB，進(jìn)程也隨之消亡（1）描述信息 1、進(jìn)程名或進(jìn)程標(biāo)識號 name 每個進(jìn)程都必

15、須有一個唯一的標(biāo)識符，可以是字符串，也可以是一個數(shù)字。UNIX系統(tǒng)中就是一個整型數(shù)。在進(jìn)程創(chuàng)建時由系統(tǒng)賦予。 2、用戶名或用戶標(biāo)識號 每個進(jìn)程都隸屬于某個用戶，用戶名或用戶標(biāo)識號有利于資源共享和保護(hù) 3、家族關(guān)系 process family 有的系統(tǒng)允許一個進(jìn)程可創(chuàng)建自已的子進(jìn)程，子進(jìn)程還可以創(chuàng)建，一個進(jìn)程往往處在一個家族之中，就需要記錄進(jìn)程在家族中位置的信息。 （2）控制信息 1、進(jìn)程當(dāng)前狀態(tài) status說明進(jìn)程當(dāng)前所處的狀態(tài)。為了管理的方便，系統(tǒng)設(shè)計時會將相同的狀態(tài)的進(jìn)程組成一個隊列，如就緒進(jìn)程隊列，等待進(jìn)程則要根據(jù)等待的事件組成多個等待隊列，如等待打印機(jī)隊列、等待磁盤I/O完成隊列等

16、等。2、進(jìn)程優(yōu)先級 priority 進(jìn)程的優(yōu)先級反映進(jìn)程的緊迫程度，通常由用戶指定和系統(tǒng)設(shè)置。3、執(zhí)行程序開始地址 start-addr4、各種計時信息進(jìn)程占用系統(tǒng)資源的情況，不同的系統(tǒng)的處理差別很大。5、通信信息 communication information是指某個進(jìn)程在運行的過程中要與其它進(jìn)程進(jìn)行通信，該區(qū)記錄有關(guān)進(jìn)程通信方面的信息。（3）資源管理信息包括有關(guān)存儲器的信息、使用輸入、輸出設(shè)備的信息、有關(guān)文件系統(tǒng)的信息：1、占用內(nèi)存大小及管理用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針。2、在某些復(fù)雜系統(tǒng)中，還有對換或覆蓋用的有關(guān)信息。3、共享程序段大小及起始地址。4、輸入輸出設(shè)備的設(shè)備號，所要傳送的數(shù)據(jù)長度、緩

17、沖區(qū)地址、緩沖區(qū)長度及使用設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指針等。5、指向文件系統(tǒng)的指針及有關(guān)標(biāo)識等。（4）、CPU現(xiàn)場保護(hù)區(qū) cpustatus當(dāng)進(jìn)程因某種原因不能繼續(xù)占用CPU時（等待打印機(jī)），釋放CPU，這時就要將CPU的各種狀態(tài)信息保護(hù)起來，為將來再次得到處理機(jī)恢復(fù)CPU的各種狀態(tài)，繼續(xù)運行。進(jìn)程上下文實際上是進(jìn)程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述。進(jìn)程上下文是一個抽象的概念，它包含了每個進(jìn)程執(zhí)行過的、執(zhí)行時的以及待執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)，在指令寄存器、堆棧（存放個調(diào)用子程序的返回點和參數(shù)等），狀態(tài)字寄存器等中的內(nèi)容。上文：已執(zhí)行過的進(jìn)程指令和數(shù)據(jù)在相關(guān)寄存器與堆棧中的內(nèi)容。正文：正在執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)在相關(guān)寄存器與

18、堆棧中的內(nèi)容。下文：待執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)在相關(guān)寄存器與堆棧中的內(nèi)容。進(jìn)程上下文切換進(jìn)程上下文切換發(fā)生在不同的進(jìn)程之間而不是同一個進(jìn)程內(nèi)。包含3個部分，第一部分為保存被切換進(jìn)程的正文部分（或當(dāng)前狀態(tài)）至有關(guān)存儲區(qū)。第二部分操作系統(tǒng)進(jìn)程中有關(guān)調(diào)度和資源分配程序執(zhí)行，并選取新的進(jìn)程。第三部分則是將被選中進(jìn)程的原來被保存的正文部分從有關(guān)存儲區(qū)中選出，并送至有關(guān)寄存器或堆棧中，激活被選中進(jìn)程執(zhí)行。進(jìn)程空間和大小任一進(jìn)程都有自己的地址空間，把該空間稱為進(jìn)程空間或虛空間。進(jìn)程空間的大小只與處理機(jī)的位數(shù)有關(guān)。程序的執(zhí)行都在進(jìn)程空間內(nèi)進(jìn)行。用戶程序、進(jìn)程的各種控制表格等都按一定的結(jié)構(gòu)排列在進(jìn)程空間中。在有的系統(tǒng)中

19、進(jìn)程空間被劃分為兩部分：用戶空間和系統(tǒng)空間。為了防止用戶程序訪問系統(tǒng)空間，造成訪問出錯，計算機(jī)通過程序狀態(tài)寄存器等設(shè)置不同的執(zhí)行模式，即用戶模式（用戶態(tài)）和系統(tǒng)模式（系統(tǒng)態(tài)）來進(jìn)行保護(hù)。3.進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程的三種基本狀態(tài)：執(zhí)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)、等待狀態(tài)（又稱阻塞、掛起、睡眠）就緒狀態(tài)（Ready) 存在于處理機(jī)調(diào)度隊列中的那些進(jìn)程，它們已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，一旦得到CPU，就立即可以運行，這些進(jìn)程所取的狀態(tài)為就緒狀態(tài)。（有多個進(jìn)程處于此狀態(tài)）執(zhí)行狀態(tài)(Running）當(dāng)進(jìn)程由調(diào)度/分派程序分派后，得到CPU控制權(quán)，它的程序正在運行，該進(jìn)程所處的狀態(tài)為執(zhí)行狀態(tài)。（在系統(tǒng)中，總只有一個進(jìn)程處于此狀態(tài)）等

20、待狀態(tài)（Wait)若一個進(jìn)程正在等待某個事件的發(fā)生（如等待I/O的完成），而暫停執(zhí)行，這時，即使給它CPU時間，它也無法執(zhí)行，則稱該進(jìn)程處于等待狀態(tài)。進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換運行到等待 等待某事件的發(fā)生（如等待I/O完成）等待到就緒 事件已經(jīng)發(fā)生（如I/O完成）運行到就緒 時間片到（例如，兩節(jié)課時間到，下課）新建進(jìn)程到就緒 新創(chuàng)建的進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)就緒到運行 當(dāng)處理機(jī)空閉時，由調(diào)度（分派）程序從就緒進(jìn)程隊列中選擇一個進(jìn)程占用CPU。進(jìn)程控制：就是系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來創(chuàng)建、撤銷進(jìn)程以及完成進(jìn)程各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到多進(jìn)程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)、實現(xiàn)資源共享的目的。原語：把系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行的某些具有特

21、定功能的程序段稱為原語。用于進(jìn)程控制的原語有：創(chuàng)建原語、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語。進(jìn)程創(chuàng)建方式：由系統(tǒng)程序模塊統(tǒng)一創(chuàng)建；由父進(jìn)程創(chuàng)建。進(jìn)程創(chuàng)建系統(tǒng)調(diào)用： create(name,priority,start-addr) UNIX系統(tǒng)：fork()進(jìn)程撤銷：（1）該進(jìn)程已完成所要求的功能而正常終止（2）由于某種錯誤導(dǎo)致非正常終止（3）祖先進(jìn)程要求撤銷某個子進(jìn)程。在一般操作系統(tǒng)中進(jìn)程撤消的系統(tǒng)調(diào)用是：kill UNIX系統(tǒng)中是exit() 如果撤銷進(jìn)程有自己的子進(jìn)程，則撤銷原語先撤銷其子進(jìn)程的PCB結(jié)構(gòu)并釋放子進(jìn)程所釋放的資源后，再撤銷當(dāng)前進(jìn)程的PCB結(jié)構(gòu)和釋放其資源。進(jìn)程的阻塞與喚醒當(dāng)一個處

22、在運行狀態(tài)的進(jìn)程，因等待某個事件的發(fā)生（如等待打印機(jī)）而不能繼續(xù)運行時，將調(diào)用進(jìn)程掛起系統(tǒng)調(diào)用，把進(jìn)程的狀態(tài)置為阻塞狀態(tài)，并調(diào)用進(jìn)程調(diào)度程序（等于讓出處理機(jī)）。進(jìn)程從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換成阻塞狀態(tài)是由進(jìn)程掛起原語實現(xiàn)的，因此，調(diào)用進(jìn)程掛起操作是在進(jìn)程處于運行狀態(tài)下執(zhí)行的。它的執(zhí)行將引起等待某事件的隊列的改變.一個正在運行的進(jìn)程會因等待某事件（例如，等待打印機(jī)）的發(fā)生，由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換成阻塞狀態(tài)，當(dāng)它等待的事件發(fā)生后，這個進(jìn)程將由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換成就緒狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)換由進(jìn)程喚醒操作完成。喚醒一個進(jìn)程有兩種方式：系統(tǒng)進(jìn)程喚醒、事件發(fā)生進(jìn)程喚醒。 調(diào)用進(jìn)程喚醒操作一般在中斷處理、進(jìn)程通信等過程中。例如，打印機(jī)完成中

23、斷處理程序， 在完成了打印完成的操作后，就去檢查等待打印機(jī)的隊列，若不為空，則調(diào)用進(jìn)程喚醒操作，喚醒一個（或多個）等待打印機(jī)的進(jìn)程。 4.進(jìn)程互斥產(chǎn)生互斥的原因：資源共享、進(jìn)程合作臨界資源：一次僅允許一個進(jìn)程使用的資源稱為臨界資源。臨界區(qū)：每個進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序段稱為臨界區(qū)（臨界段）。間接制約：由于共享某公有資源而引起的在臨界區(qū)內(nèi)不允許并發(fā)進(jìn)程交叉執(zhí)行的現(xiàn)象稱為有共享公有資源而造成的對并發(fā)進(jìn)程執(zhí)行速度的間接制約，簡稱間接制約?；コ猓涸诓僮飨到y(tǒng)中，當(dāng)某一進(jìn)程正在訪問某臨界區(qū)時，就不允許其它進(jìn)程進(jìn)入，否則就會發(fā)生(后果)無法估計的錯誤。我們把進(jìn)程之間的這種相互制約的關(guān)系稱為互斥。進(jìn)入臨界

24、區(qū)的準(zhǔn)則：(1)不能假設(shè)各并發(fā)進(jìn)程的相對執(zhí)行速度；（2）并發(fā)進(jìn)程中的某個進(jìn)程不在臨界區(qū)時，它不能阻止其他進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)；（3）并發(fā)進(jìn)程中的若干個進(jìn)程申請進(jìn)入界區(qū)時，只能允許一個進(jìn)程進(jìn)入；(4)當(dāng)有若干個進(jìn)程欲進(jìn)入臨界區(qū)時，應(yīng)在有限的時間內(nèi)使其進(jìn)入。解決進(jìn)程互斥的最簡單的辦法是加鎖。在系統(tǒng)中為每個臨界資源設(shè)置一個鎖位，n 1 表示資源可用，n 0 表示資源已被占用（不可用）。這樣當(dāng)一個進(jìn)程使用某個臨界資源之前必須完成下列操作：1、考察鎖位的值；2、若原來的值是為“1”，將鎖位置為“0”（占用該資源）；3、若原來值是為“0”，（該資源已被別人占用），則轉(zhuǎn)到1。當(dāng)進(jìn)程使用完資源后，將鎖位置為“1“，

25、稱為開鎖操作。5.信號量與P、V原語信號量sem：是一個整數(shù)，在sem大于等于零時，代表可供并發(fā)資源使用的資源實體數(shù)，但sem小于零時則表示正在等待使用臨界區(qū)的進(jìn)程數(shù)。sem代表資源的實體。在實際應(yīng)用中應(yīng)準(zhǔn)確地說明sem的意義和初值。P操作：（1）sem減1；（2）若sem減1后仍大于等于0，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若結(jié)果小于0，則該進(jìn)程掛起。注：掛起該進(jìn)程包括：保留調(diào)用進(jìn)程CPU現(xiàn)場；置“等待”狀態(tài)；入等待隊列；轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度； V操作：（1）s值加1；（2）若相加結(jié)果大于0，進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；（3）否則，喚醒一個（或多個）等待該信號燈的進(jìn)程，然后本進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行或轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。 P、V原語實現(xiàn)互斥的原理

26、當(dāng)一個進(jìn)程想要進(jìn)入臨界區(qū)時，它必須先執(zhí)行P原語操作以將信號量sem減1。在一個進(jìn)程完成對臨界資源的操作后，它必須執(zhí)行V原語操作以釋放它占用的臨界資源。由于信號量初始值為1，所以，任一進(jìn)程在執(zhí)行P原語操作之后將sem的值變?yōu)?，表示該進(jìn)程可以進(jìn)入臨界區(qū)。在該進(jìn)程未執(zhí)行V原語操作之前如有另一進(jìn)程想進(jìn)入臨界區(qū)的話，它也應(yīng)先執(zhí)行P原語操作，從而使sem的值變?yōu)?1，因此，第二個進(jìn)程將會被阻塞，直到第一個進(jìn)程執(zhí)行V原語操作之后，sem的值變?yōu)?，從而可喚醒第二個進(jìn)程進(jìn)入就緒隊列，經(jīng)調(diào)度后進(jìn)入臨界區(qū)。在第二個進(jìn)程執(zhí)行完V原語操作之后，如果沒有其它進(jìn)程申請進(jìn)入臨界區(qū)的話，則sem又恢復(fù)到初始值。用信號量實現(xiàn)

27、兩并發(fā)進(jìn)程Pa，Pb互斥的描述如下：（1） 設(shè)sem為互斥信號量，其取值范圍為（1，0，-1）。其中sem=1標(biāo)志進(jìn)程Pa，Pb都未進(jìn)入類名為S的臨界區(qū)，sem=0表示進(jìn)程Pa，Pb已進(jìn)入類名為S的臨界區(qū)，sem=-1表示進(jìn)程Pa，Pb中，一個進(jìn)程已進(jìn)入臨界區(qū)，而另一進(jìn)程等待進(jìn)入臨界區(qū)。（2） 描述Pa：P（sem）<S>V(sem)：.Pb：P（sem）<S>V(sem)：. 6.進(jìn)程同步同步：把異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程，因直接制約而互相發(fā)送消息而進(jìn)行互相合作、互相等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過程稱為進(jìn)程間的同步。用wait（消息名）表示進(jìn)程等待合作進(jìn)程發(fā)來的消

28、息.功能：等待到消息名為true的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。用signal（消息名）表示向合作進(jìn)程發(fā)送消息功能：發(fā)送消息名，并將其值置為true。利用過程wait和singnal描述計算進(jìn)程Pc和打印進(jìn)程Pp的同步關(guān)系（1） 設(shè)消息名Bufempty表示buf為空，消息名Buffull表示Buf中裝滿了數(shù)據(jù)。（2） 初始化Bufempty=true，Buffull=false.。（3） 描述：Pc ： A：wait(Bufempty) 計算 Buf 計算結(jié)果 Bufempty false signal(Buffull) Goto APp ： B：wait(Bufful) 打印Buf中的數(shù)據(jù) 清除Buf中的

29、數(shù)據(jù) Bufful false signal(Bufempty) Goto B私有信號量（private Semaphore）：進(jìn)程同步的信號量只與制約進(jìn)程及被制約進(jìn)程有關(guān)而不是與整組并發(fā)進(jìn)程有關(guān)。因此該信號量稱為私有信號量。用P,V原語操作實現(xiàn)同步首先，為各并發(fā)進(jìn)程設(shè)置私有信號量，然后，為私有信號量賦初值，最后，利用P，V原語和私有信號量規(guī)定各進(jìn)程的執(zhí)行順序。例：設(shè)進(jìn)程Pa和Pb通過緩沖區(qū)隊列傳遞數(shù)據(jù)。Pa為發(fā)送進(jìn)程，Pb為接收進(jìn)程。Pa發(fā)送數(shù)據(jù)時調(diào)用發(fā)送過程deposit(data)，Pb接受數(shù)據(jù)時調(diào)用過程remove(data)，且數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受過程滿足如下條件：（1）在7.生產(chǎn)者與消

30、費者問題對于生產(chǎn)者進(jìn)程：產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)，當(dāng)要送入緩沖區(qū)時，要檢查緩沖區(qū)是否已滿，若未滿，則可將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)，并通知消費者進(jìn)程；否則，等待；對于消費者進(jìn)程：當(dāng)它去取數(shù)據(jù)時，要看緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù)可取，若有則取走一個數(shù)據(jù)，并通知生產(chǎn)者進(jìn)程，否則，等待。這種相互等待，并互通信息就是典型的進(jìn)程同步。同時，緩沖區(qū)是個臨界資源，因此，諸進(jìn)程對緩沖區(qū)的操作程序是一個共享臨界區(qū)，因此，還有個互斥的問題。 8.進(jìn)程通信通信（communication）意味著進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)可以看作是各種進(jìn)程組成的，這些進(jìn)程都具有各自獨立的功能，且大多數(shù)都被外部需要而啟動執(zhí)行。在單機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)程的通信有4種形式：（1）主從

31、式（2）會話式（3）消息或郵箱機(jī)制（4）共享存儲區(qū)方式會話方式的特點：(1)使用進(jìn)程在使用服務(wù)進(jìn)程所提供的服務(wù)之前，必須得到服務(wù)進(jìn)程的許可。(2)服務(wù)進(jìn)程根據(jù)使用進(jìn)程的要求提供服務(wù)，但對所提供服務(wù)的控制由服務(wù)進(jìn)程自身完成。（3）使用進(jìn)程和服務(wù)進(jìn)程在進(jìn)行通信時有固定連接關(guān)系。消息或郵箱機(jī)制的特點是：（1）只要存在空緩沖區(qū)或郵箱，發(fā)送進(jìn)程就可以發(fā)送消息。（2）與會話系統(tǒng)不同，發(fā)送進(jìn)程和接受進(jìn)程之間無直接聯(lián)接關(guān)系。（3）發(fā)送進(jìn)程和接受進(jìn)程之間存在緩沖區(qū)或郵箱用來存放被傳送消息。郵箱通信就是由發(fā)送進(jìn)程申請建立一與接受進(jìn)程聯(lián)接的郵箱。設(shè)置郵箱的最大好處是發(fā)送進(jìn)程和接受進(jìn)程之間沒有時間上的限制。共享存儲區(qū)

32、方式不要求數(shù)據(jù)移動，兩個需要互相交換信息的進(jìn)程通過共享數(shù)據(jù)區(qū)的操作達(dá)到互相通信的目的。9.死鎖問題死鎖：指個并發(fā)進(jìn)程彼此互相等待對方所擁有的資源，且這些并發(fā)進(jìn)程在得到對方的資源之前不會釋放自己所擁有的資源。從而造成大家都想得到資源而又得不到資源，個并發(fā)進(jìn)程不能繼續(xù)向前推進(jìn)的狀態(tài)。死鎖的起因：根本原因在于系統(tǒng)提供的資源個數(shù)少于并發(fā)進(jìn)程所要求的該類資源數(shù)。產(chǎn)生死鎖有四個必要條件：（1）互斥條件。并發(fā)進(jìn)程所要求和占有的資源是不能同時被兩個以上進(jìn)程使用或操作的，進(jìn)程對他所需要的資源進(jìn)行排他性控制。 （2）不剝奪條件。進(jìn)程所獲得的資源在未使用完畢之前，不能被其它進(jìn)程強(qiáng)行剝奪，而只能由獲得該資源的進(jìn)程自己

33、釋放。（3）部分分配。進(jìn)程每次申請它所需要的一部分資源，在等待新資源的同時，繼續(xù)占用已分配的資源。（4）環(huán)路等待條件。存在一種進(jìn)程循環(huán)鏈，鏈中每一個進(jìn)程已獲得的資源同時被下一個進(jìn)程所請求。只要有一個條件不滿足，死鎖就可解除。預(yù)防死鎖 1破壞“請求與保持條件” 每個進(jìn)程在運行之前，必須預(yù)先提出自己所要使用的全部資源，調(diào)度程序在該進(jìn)程所需要的資源末得到滿足之前，不讓它們投入運行，并且當(dāng)資源一旦分配給某個進(jìn)程之后，那么在該進(jìn)程的整個運行期間相應(yīng)資源一直被它占有，這就破壞了產(chǎn)生死鎖的部分分配條件。2破壞環(huán)路條件 對系統(tǒng)提供的每一項資源，由系統(tǒng)設(shè)計者將它們按類型進(jìn)行線性排隊，并賦予不同的序號。3資源受控

34、動態(tài)分配 為了避免死鎖發(fā)生，操作系統(tǒng)必須根據(jù)預(yù)先掌握的關(guān)于資源用法的信息控制資源分配，使得共同進(jìn)展路徑的下一步不致于進(jìn)入危險區(qū)，即只要有產(chǎn)生死鎖的可能性，就避免把一種資源分配給一個進(jìn)程。 死鎖的檢測和恢復(fù) 1資源剝奪法 （1）還原算法。即恢復(fù)計算結(jié)果和狀態(tài)。（2）建立檢查點主要是用來恢復(fù)分配前的狀態(tài)。 2撤消進(jìn)程法 按一定的順序中止進(jìn)程序列，直至已釋放到有足夠的資源來完成剩下的資源為止。第四章1.一個作業(yè)從提交給計算機(jī)系統(tǒng)到執(zhí)行結(jié)束退出系統(tǒng)，一般都要經(jīng)歷提交、收容、執(zhí)行和完成四個狀態(tài)。一個作業(yè)在其處于從輸入設(shè)備進(jìn)入外部存儲設(shè)備的過程成為提交狀態(tài)。處于提交狀態(tài)的作業(yè)，因其信息尚未全部進(jìn)入系統(tǒng)，所

35、以不能被調(diào)用程序選取。收容狀態(tài)也稱為后備狀態(tài)，輸入管理系統(tǒng)不斷地將作業(yè)輸入到外存中對應(yīng)部分（或稱輸入井，即專門用來存放待處理作業(yè)信息的一組外存分區(qū)）。若一個作業(yè)的全部信息已全部被輸入進(jìn)輸入井，那么，在它還未被調(diào)度去執(zhí)行之前，該作業(yè)處于收容狀態(tài)。作業(yè)調(diào)度程序從后備作業(yè)中選取若干作業(yè)到內(nèi)存投入運行。它為被選中作業(yè)建立進(jìn)程并分配必要的資源，這時，這些被選中的作業(yè)處于執(zhí)行狀態(tài)。當(dāng)作業(yè)運行完畢，但它所占用的資源尚未全部被系統(tǒng)收回時，該作業(yè)處于完成狀態(tài)。一般來說，處理機(jī)調(diào)度可分為4級：作業(yè)調(diào)度、交換調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、線程調(diào)度。 作業(yè)調(diào)度：又稱宏觀調(diào)度或高級調(diào)度，其主要任務(wù)是按一定的原則對外存輸入井上的大量后

36、備作業(yè)進(jìn)行選擇，給選出的作業(yè)分配內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備等必要的資源，并建立相應(yīng)的根程序，以使該作業(yè)的進(jìn)程獲得競爭處理機(jī)的權(quán)利，另外，當(dāng)該作業(yè)執(zhí)行完畢時，還負(fù)責(zé)回收系統(tǒng)資源。交換調(diào)度：又稱中級調(diào)度，其主要任務(wù)是按照給定的原則和策略，將處于外存交換區(qū)中的就緒狀態(tài)或就緒等待狀態(tài)的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，或把處于內(nèi)存就緒狀態(tài)或內(nèi)存等待狀態(tài)的進(jìn)程交換到外存交換區(qū)。交換調(diào)度主要涉及內(nèi)存的管理和擴(kuò)充，一般將它歸在存儲管理之中。進(jìn)程調(diào)度：又稱微觀調(diào)度或低級調(diào)度，其主要任務(wù)是按照某種策略和方法選取一個處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程占用處理機(jī)。只有在多道批處理系統(tǒng)中才有作業(yè)調(diào)度，而在分時和實時系統(tǒng)中一般只有進(jìn)程調(diào)度、交換調(diào)度和線程調(diào)度。這

37、是因為在分時和實時系統(tǒng)中，為了縮短響應(yīng)時間或為了滿足用戶需求的截止時間，作業(yè)不是建立在外存中，而是直接建立在內(nèi)存中。2.作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度的功能：（1）記錄系統(tǒng)中各作業(yè)的狀況，包括執(zhí)行階段的有關(guān)情況。通常，系統(tǒng)為每個作業(yè)建立一個作業(yè)控制表JCB記錄這些有關(guān)信息。作業(yè)控制塊JCB：在作業(yè)調(diào)度的過程中記錄作業(yè)各方面的信息。它隨作業(yè)的創(chuàng)建而產(chǎn)生，隨作業(yè)的撤消而被清除。（2）從后備隊列中選取一部分作業(yè)投入執(zhí)行（3）為被選中的作業(yè)做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備工作。（4）在作業(yè)執(zhí)行結(jié)束時做好善后處理工作。作業(yè)調(diào)度目標(biāo)：（1） 對所有作業(yè)應(yīng)該是公平合理的。（2） 應(yīng)使設(shè)備有高的利用率。（3） 每天執(zhí)行盡可能多的作業(yè)（4）

38、 有快的響應(yīng)時間對于批處理系統(tǒng)，作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間或平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，被作為衡量調(diào)度算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；對于分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)，外加平均響應(yīng)時間作為衡量調(diào)度算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)(1)周轉(zhuǎn)時間：作業(yè)i從提交時刻到完成時刻稱為作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間。Ti = Tei - TsiTei為作業(yè)i的完成時間，Tsi為作業(yè)的提交時間一個作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間說明了該作業(yè)在系統(tǒng)內(nèi)停留的時間,包含兩部分：一是等待時間；二為執(zhí)行時間Ti = Twi + TriTwi主要是指作業(yè)i由后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)的等待時間，它不包括作業(yè)進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)后的等待時間。一批作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間為： nT=1/n Ti i=1帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間Wi=Ti/Tri Ti

39、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間 Tri作業(yè)執(zhí)行時間一批作業(yè)的平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為 nW=1/n Wi i=13進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度的功能：用PCB塊記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況按照一定的調(diào)度算法，選擇一個處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，給它分配處理機(jī)(這是最重要的功能)實施進(jìn)行進(jìn)程上下文的切換引起進(jìn)程調(diào)度的原因：（1） 正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢。這時，如果不選擇新的就緒進(jìn)程執(zhí)行，將浪費處理機(jī)資源。（2） 執(zhí)行中進(jìn)程自己調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進(jìn)入睡眠等待狀態(tài)。（3） 執(zhí)行中進(jìn)程調(diào)用了P原語操作，從而因資源不足而被阻塞；或調(diào)用了V原語激活了等待資源的進(jìn)程隊列。（4） 執(zhí)行中進(jìn)程提出了I/O請求后被阻塞。（5） 在分時系統(tǒng)中時間片已

40、經(jīng)用完。（6） 在執(zhí)行完系統(tǒng)調(diào)用，在系統(tǒng)程序返回用戶進(jìn)程，可認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行完畢，從而可調(diào)度選擇一新的用戶程序執(zhí)行。以上都是CPU執(zhí)行不可剝奪方式下做引起的進(jìn)程調(diào)度的原因，在CPU執(zhí)行方式是可剝奪時，還有：（7） 就緒隊列中的某進(jìn)程的優(yōu)先級變得高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級，從而也將發(fā)生進(jìn)程調(diào)度?？蓜儕Z方式：即就緒隊列中一旦有優(yōu)先級高于當(dāng)前進(jìn)程優(yōu)先級的進(jìn)程存在時，便立即發(fā)生進(jìn)程調(diào)度，轉(zhuǎn)讓處理機(jī)。非剝奪方式（不可剝奪方式）：即使在就緒隊列存在有優(yōu)先級高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程時，當(dāng)前進(jìn)程仍將繼續(xù)占有處理機(jī)，直到該進(jìn)程因自己調(diào)度調(diào)用原語操作或、等待I/O進(jìn)入阻塞狀態(tài)或時間片用完時才重新發(fā)生調(diào)度讓出處理機(jī)。進(jìn)程調(diào)度

41、性能評價（1）進(jìn)程調(diào)度性能是衡量操作系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)（2）在大多數(shù)情況下，利用測試或模擬系統(tǒng)響應(yīng)時間的方法來評價進(jìn)程調(diào)度的性能4.調(diào)度算法先來先服務(wù)(FCFS)算法將用戶作業(yè)和就緒進(jìn)程按提交順序或變成就緒狀態(tài)的先后排成隊列，并按照先來先服務(wù)的方式進(jìn)行調(diào)度處理。優(yōu)點：在一般意義下是公平的，即每個作業(yè)或進(jìn)程都按照它們在隊列中等待時間長短來決定它們是否優(yōu)先享受服務(wù)。缺點：對于那些執(zhí)行時間較短的作業(yè)或進(jìn)程來說，如果它們在某些執(zhí)行時間很長的作業(yè)或進(jìn)程之后到達(dá)，則它們等待很長時間。(時間片)輪轉(zhuǎn)法(RR)算法描述：就緒隊列按進(jìn)程到達(dá)的時間來排列。處理機(jī)的時間被分為固定大小的時間片。調(diào)度程序總是選擇就

42、緒隊列中的第一個進(jìn)程。一個執(zhí)行進(jìn)程如果在用完一個時間片后還沒有完成其任務(wù)，它就自動釋放處理機(jī)回到就緒隊列的末尾重新排隊，等待下一次被調(diào)度。缺點：只能用來分配那些可搶占資源，而且這種算法只能用于進(jìn)程調(diào)度，不能用于作業(yè)調(diào)度（作業(yè)調(diào)度包含了不可搶占資源）。 時間片的選取非常重要，時間片長度的選擇會直接影響系統(tǒng)開銷和響應(yīng)時間。如果時間片長度過短，則調(diào)度程序剝奪處理機(jī)的次數(shù)增多，這將使進(jìn)程上下文交換次數(shù)也大大增加，加重了系統(tǒng)開銷。如果時間片長度選擇過長(大)，大到一個進(jìn)程足以完成其全部運行工作所需的時間，那么時間片輪轉(zhuǎn)法就退化為先來先服務(wù)策略了。最佳的時間片量值應(yīng)能使分時用戶得到好的響應(yīng)時間。時間片的確

43、定在輪轉(zhuǎn)法中，時間片長度q根據(jù)系統(tǒng)對響應(yīng)時間的要求R和就緒隊列中所能容納的最大進(jìn)程數(shù)Nmax確定的。 q=R/Nmax一種改進(jìn)的方法就是每當(dāng)一輪調(diào)度開始時，系統(tǒng)根據(jù)就緒隊列中當(dāng)前的進(jìn)程數(shù)計算一次q，作為新一輪調(diào)度的時間片。多級反饋輪轉(zhuǎn)法(進(jìn)程調(diào)度)（1）在時間片輪轉(zhuǎn)法中設(shè)置三個就緒隊列a.時間片完成就緒隊列b.等待結(jié)束就緒隊列c.新進(jìn)程就緒隊列（2）每個隊列建立時按FCFS排列，同一隊列中進(jìn)程的優(yōu)先級相同，不同隊列具有不同的優(yōu)先級優(yōu)先級高的隊列中進(jìn)程的時間片短，優(yōu)先級低的隊列中進(jìn)程的時間片長。（3）進(jìn)程調(diào)度時，先調(diào)度高優(yōu)先級就緒隊列中的進(jìn)程，當(dāng)高優(yōu)先級就緒隊列為空時才調(diào)度優(yōu)先級低的就緒隊列中的

44、進(jìn)程（4）一個進(jìn)程在執(zhí)行過程中要經(jīng)歷不同的就緒隊列優(yōu)先級法算法描述：按照某種原則給作業(yè)或進(jìn)程確定一個優(yōu)先級，進(jìn)程的就緒隊列或作業(yè)的后備隊列按對象的優(yōu)先級進(jìn)行排列，高前低后。對象進(jìn)入隊列是插入。當(dāng)調(diào)度發(fā)生時，排列在最前面的進(jìn)程或作業(yè)被調(diào)度。確定優(yōu)先級的方法有兩類：動態(tài)法和靜態(tài)法靜態(tài)法是根據(jù)作業(yè)或進(jìn)程的靜態(tài)特性，在作業(yè)或進(jìn)程開始執(zhí)行之前就確定它們的優(yōu)先級，一旦開始執(zhí)行后就不能改變。動態(tài)法：把作業(yè)或進(jìn)程靜態(tài)性和動態(tài)性結(jié)合起來確定作業(yè)或進(jìn)程的優(yōu)先級，隨著作業(yè)或進(jìn)程的執(zhí)行過程，優(yōu)先級不斷變化。作業(yè)調(diào)度中靜態(tài)優(yōu)先級確定原則：（1） 由用戶自己根據(jù)作業(yè)的緊急程度輸入一個適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級（2） 由系統(tǒng)或操作員根據(jù)

45、作業(yè)類型指定優(yōu)先級。（3） 系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)要求資源情況確定優(yōu)先級。進(jìn)程調(diào)度靜態(tài)優(yōu)先級確定原則：（1） 按照進(jìn)程的類型給與不同的優(yōu)先級。（2） 將作業(yè)的靜態(tài)優(yōu)先級作為它所屬進(jìn)程的優(yōu)先級。由于在進(jìn)程調(diào)度中靜態(tài)優(yōu)先級確定方法的缺陷：系統(tǒng)效率低、調(diào)度性能不高，所以多采用動態(tài)的方法確定優(yōu)先級。進(jìn)程調(diào)度動態(tài)優(yōu)先級確定原則：（1） 根據(jù)進(jìn)程占有CPU時間的長短來決定。一個進(jìn)程占有處理機(jī)時間越長，則在被阻塞后再次獲得調(diào)度的優(yōu)先級越低，反之，獲得調(diào)度的可能性越大（2） 根據(jù)就緒進(jìn)程等待CPU的時間長短來決定。一個就緒進(jìn)程在就緒隊列中等待的時間越長，則它獲得調(diào)度選中的優(yōu)先級就越高。最短作業(yè)優(yōu)先法SJF(作業(yè)調(diào)度)選

46、擇那些估計需要執(zhí)行時間最短的作業(yè)投入執(zhí)行，為它們創(chuàng)建進(jìn)程和分配資源。優(yōu)點：可使得系統(tǒng)在同一時間內(nèi)處理的作業(yè)個數(shù)最多，從而吞吐量也就大于其他調(diào)度方式。缺點：對于一個不斷有作業(yè)進(jìn)入的批處理系統(tǒng)來說，最短作業(yè)優(yōu)先法有可能使得那些長作業(yè)永遠(yuǎn)得不到調(diào)度執(zhí)行的機(jī)會。最高響應(yīng)比優(yōu)先法(作業(yè)調(diào)度)綜合平衡FCFS和SJF，既考慮等待時間長的作業(yè)，也照顧執(zhí)行時間短的作業(yè)。響應(yīng)比：R=(等待時間W+執(zhí)行時間T)/執(zhí)行時間T優(yōu)點：長作業(yè)有機(jī)會獲得調(diào)度執(zhí)行缺點：同一時間內(nèi)處理的作業(yè)數(shù)少于最短作業(yè)優(yōu)先法，吞吐量也小于最短作業(yè)優(yōu)先法 調(diào)度前計算響應(yīng)比，系統(tǒng)開銷增加。算法評價FCFS算法 ：作業(yè)到達(dá)率； ：服務(wù)器(主機(jī))的

47、服務(wù)率；只有當(dāng)< 時系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。n：系統(tǒng)中的平均作業(yè)個數(shù)；R：系統(tǒng)響應(yīng)時間； ： /，是系統(tǒng)中存在作業(yè)的概率，1-是系統(tǒng)中沒有作業(yè)的概率。 n= /(1-)Little結(jié)果：n=R；R=n/ FCFS算法的評價： R=n/=/(1-)*1/RR算法q：時間片；k：每個進(jìn)程平均需要的時間片數(shù)，即該進(jìn)程到達(dá)等待隊列的次數(shù)；線性優(yōu)先級法的調(diào)度性能1/：平均服務(wù)時間，則：1/=k×qRR算法的評價：已使用過k次時間片的進(jìn)程的響應(yīng)時間是：R(k)=/(1-) =1/(1-)=k×q/(1-)FCFS方式短作業(yè)駐留時間與長作業(yè)相同，對短作業(yè)不利。輪轉(zhuǎn)法所需服務(wù)時間短的顧客響應(yīng)

48、時間將會小于所需服務(wù)時間長的顧客響應(yīng)時間。實時調(diào)度算法分類：靜態(tài)表格驅(qū)動類、靜態(tài)優(yōu)先級驅(qū)動搶先式調(diào)度算法類、動態(tài)計劃調(diào)度算法類、盡力而為調(diào)度算法類。具有代表性的實時調(diào)度算法時限式調(diào)度法（靜態(tài)表格驅(qū)動類代表）：是一種以滿足用戶要求時限為調(diào)度原則的算法。算法描述：時限有兩種：處理開始時限和處理結(jié)束時限，在實際中可以使用任一種時限。頻率單調(diào)調(diào)度（靜態(tài)優(yōu)先級驅(qū)動搶先式調(diào)度算法類代表）：是一種被廣泛用于多周期性實時處理的調(diào)度算法。其基本原理是頻率低（周期越長）的任務(wù)優(yōu)先級越低。第五章1.存儲器：能接收數(shù)據(jù)和保存數(shù)據(jù)、而且能根據(jù)命令提供這些數(shù)據(jù)的裝置。存儲器分成兩類：內(nèi)存儲器（簡稱內(nèi)存、主存、物理存儲器）

49、外存儲器（簡稱外存、輔助存儲器）虛擬存儲器：為用戶提供一種不受物理存儲器結(jié)構(gòu)和容量限制的存儲器的技術(shù)稱為虛擬存儲器，或稱虛擬存儲技術(shù)。虛擬存儲器需要大容量的外存儲器的支持，或稱物資基礎(chǔ)。程序地址：用戶編程序時所用的地址（或稱邏輯地址 、虛地址 ），基本單位可與內(nèi)存的基本單位相同，也可以不相同。程序地址空間（邏輯地址空間、虛地址空間）:用戶的程序地址的集合稱為邏輯地址空間，它的編址總是從0開始的，可以是一維線性空間，也可以是多維空間。物理地址：把內(nèi)存分成若干個大小相等的存儲單元，每個單元給一個編號，這個編號稱為內(nèi)存地址（物理地址、絕對地址、實地址），存儲單元占8位，稱作字節(jié)（byte）。物理地址

50、空間：物理地址的集合稱為物理地址空間（主存地址空間），它是一個一維的線性空間。安排進(jìn)程的地址方法：（1） 按照物理存儲器中的位置賦予實際物理地址。好處：CPU執(zhí)行目標(biāo)代碼時的執(zhí)行速度高。壞處：由于物理存儲器的容量限制，能裝入內(nèi)存并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程數(shù)將會大大減少，對于某些較大的進(jìn)程來說，當(dāng)其所要求的總內(nèi)存容量超過內(nèi)存容量時將會無法執(zhí)行；由于編譯程序必須知道內(nèi)存的當(dāng)前空閑部分及其地址，并且把一個進(jìn)程的不同程序段連續(xù)的存放起來，因此編譯程序?qū)⒎浅?fù)雜。（2） 編譯鏈接程序把用戶源程序編譯后鏈接到一個以0地址為始地址的線性或多維虛擬地址空間。2.存儲管理功能：地址映射 將程序地址空間中使用的邏輯地址變換成

51、主存中的地址的過程主存分配 按照一定的算法把某一空閑的主存區(qū)分配給作業(yè)或進(jìn)程。存儲保護(hù) 保證用戶程序(或進(jìn)程映象)在各自的存儲區(qū)域內(nèi)操作,互不干擾。提供虛擬存儲技術(shù) 使用戶程序的大小和結(jié)構(gòu)不受主存容量和結(jié)構(gòu)的限制，即使在用戶程序比實際主存容量還要大的情況下，程序也能正確運行實現(xiàn)地址映射有三種方式：.編程或編譯時確定地址映射關(guān)系.靜態(tài)地址映射.動態(tài)地址映射（1）編程或編譯時確定地址映射關(guān)系編程時確定虛實地址的關(guān)系是指在用機(jī)器指令編程時，程序員直接按物理內(nèi)存地址編程，這種程序在系統(tǒng)中是不能做任何移動的，否則就會出錯。（2）靜態(tài)地址映射靜態(tài)地址映射是在程序裝入內(nèi)存時完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換的。

52、在一些早期的系統(tǒng)中都有一個裝入程序（加載程序），它負(fù)責(zé)將用戶程序裝入系統(tǒng)，并將用戶程序中使用的訪問內(nèi)存的邏輯地址轉(zhuǎn)換成物理地址。優(yōu)點：實現(xiàn)簡單，不要硬件的支持。缺點：程序一旦裝入內(nèi)存，移動就比較困難。有時間上的浪費。在程序裝入內(nèi)存時要將所有訪問內(nèi)存的地址轉(zhuǎn)換成物理地址。必須占用連續(xù)的內(nèi)存空間，很難做到程序和數(shù)據(jù)的共享。（3）動態(tài)地址映射動態(tài)地址映射是在程序執(zhí)行時由系統(tǒng)硬件完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換的。動態(tài)地址映射是由硬件地執(zhí)行時完成的，程序中不執(zhí)行的程序就不做地址映射的工作，這樣節(jié)省了CPU的時間 。 重定位寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)用特權(quán)指令來設(shè)置，比較靈活。實現(xiàn)動態(tài)地址映射必須有硬件的支持

53、，并有一定的執(zhí)行時間延遲。現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中都采用動態(tài)地址映射技術(shù)。優(yōu)點：可以對內(nèi)存進(jìn)行非連續(xù)分配，動態(tài)重定位提供了實現(xiàn)虛擬存儲器的基礎(chǔ)，有利于程序段的共享。動態(tài)地址映射技術(shù)能滿足以下目標(biāo)：（1）具有給一個用戶程序任意分配內(nèi)存區(qū)的能力；（2）可實現(xiàn)虛擬存儲；（3）具有重新分配的能力（4）對于一個用戶程序，可以分配到多個不同的存儲區(qū)3.內(nèi)外存數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂埔獙崿F(xiàn)內(nèi)存擴(kuò)充，在程序執(zhí)行過程中，內(nèi)存和外存之間必須經(jīng)常地交換數(shù)據(jù)。內(nèi)外存的數(shù)據(jù)流動控制方法有兩種一種是用戶自己控制程序，例子：覆蓋技術(shù)，一種早期的主存擴(kuò)充技術(shù)，要求用戶了解程序結(jié)構(gòu)，指定各程序段調(diào)入內(nèi)存的先后次序。另一種是操作系統(tǒng)控制，A交換方

54、式：操作系統(tǒng)把等待狀態(tài)的進(jìn)程換出內(nèi)存，而把等待事件已發(fā)生，處于就緒態(tài)的進(jìn)程換入內(nèi)存。B請求調(diào)入方式和預(yù)調(diào)入方式：請求調(diào)入方式：在程序執(zhí)行時，如果所要訪問的程序段或數(shù)據(jù)段不在內(nèi)存中，則操作系統(tǒng)自動地從外存將有關(guān)程序段和數(shù)據(jù)段調(diào)入內(nèi)存地一種操作系統(tǒng)控制方式。預(yù)調(diào)入方式：系統(tǒng)預(yù)測在不遠(yuǎn)的將來會訪問到的哪些程序段和數(shù)據(jù)段，并在它們訪問前調(diào)入。4.內(nèi)存的分配和回收在多道程序設(shè)計的環(huán)境中，內(nèi)存分配的功能包括：制定分配策略、構(gòu)造分配用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、響應(yīng)系統(tǒng)的內(nèi)存分配的請求和回收系統(tǒng)釋放的內(nèi)存區(qū)。內(nèi)存管理策略有5種：（1）分配結(jié)構(gòu) 登記內(nèi)存使用情況，供分配程序使用的表格和鏈表。（2）放置策略 確定調(diào)入內(nèi)存的程序

55、和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的位置。決定內(nèi)存中放置信息的區(qū)域（或位置），即如何在若干個空閑區(qū)中選擇一個或幾個空閑區(qū)的原則；(3)交換策略 當(dāng)內(nèi)存不足時，決定將某些信息調(diào)出內(nèi)存的策略 。(4)調(diào)入策略 外存中的程序段和數(shù)據(jù)段什么時間按照什么樣的控制方式進(jìn)入內(nèi)存(5)回收策略 回收的時機(jī)，對所回收的內(nèi)存空閑區(qū)和已存在的內(nèi)存空閑區(qū)的整理。 5.內(nèi)存信息的共享與保護(hù)常用的存儲保護(hù)有三種。硬件法、軟件法、軟硬件結(jié)合（1）上下界保護(hù)（常用的硬件保護(hù)法）上界寄存器 存放程序裝入內(nèi)存后的開始地址（首址）下界寄存器 存放程序裝入內(nèi)存后的末地址判別式：上界寄存器 物理地址下界寄存器（2）保護(hù)鍵法：為每一個被保護(hù)存儲塊分配一個單獨的保護(hù)鍵