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1、第一章 操作系统概述1） 一个完整的电脑系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成2） 电脑软件是指程序和与程序相关的文档的集合3） 按功能可把软件分为“系统软件”和“应用软件”两部分系统软件：操作系统语言处理程序，数据库治理系统应用软件：各种治理软件，用于工程运算的软件包，帮助设计软件4） 通常把未配置任何软件的电脑称为“裸机”5） 操作系统可以被看作是电脑系统的核心，统管整个系统资源，制定各种资源的安排策略， 调度系统中运行的用户程序，和谐它们对资源的需求，从而使整个系统在高效、 有序的环境里工作；6） 进展的动力：(1) 提高电脑资源的利用率的需要(2) 便利用户使用电脑的需要(3) 硬件技
2、术不断进展的需要(4) 电脑体系结构进展的需要 7）操作系统是在“裸机”上加载的第一层软件，是对电脑硬件系统功能的首次扩充8）操作系统的定义：操作系统是掌握和治理电脑硬件和软件资源，合理地组织电脑工作流程，以及便利用户使用电脑的一个大型程序9） 操作系统的功能：.处理机治理：进程掌握，进程同步，进程通信、调度、实施CPU安排.储备器治理：内存安排，内存爱护，地址映射，内存扩充.设备治理：缓冲治理，设备安排，设备治理.文件治理：储备空间治理，目录治理，读写治理和爱护.与用户有关的接口：用户接口，程序接口，人机交互10） 操作系统另一种定义：操作系统是一组能有效地组织和治理电脑硬件和软件资源， 合
3、理地对各类作业进行调度，以及便利用户使用的程序的集合操作系统的种类：1) 单道批处理系统特点：单路性、独占性、自动性、封闭性、次序性缺点：系统的资源得不到充分的利用2) 多道批处理系统特点：多路性、共享性、自动型、封闭性、无序性、调度性好处：.提高 CPU 的利用率.提高内存和 I/O 设备的利用率.增加系统吞吐量缺点：平均周转时间长，无交互才能3) 分时系统分时系统是指在一台主机上连接了多个配有显示器和键盘的终端，由此所组成的系统， 该系统答应多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用电脑， 共享主机中的资源；采纳了“时间片轮转”的处理机调度策略4) 实时系统实时系统是指系统能准时响应外部大
4、事的恳求，在规定的时间内完成对该大事的处理，并掌握全部实时任务和谐一样地运行其次章 处理机治理1) 进程是指在系统中能独立运行并作为资源安排的基本单位， 它是由一组机器指令， 数据和堆栈等组成的， 是一个能独立运行的活动实体， 多个进程可以并发执行和交换信息2) 程序是一个在时间上严格有序的指令集合3) 在单道程序设计下，系统具有的特点a. 资源的独占性b. 执行的次序性c. 结果的再现性在多道程序设计环境下，系统具有：a. 执行的并发性b. 相互的制约性c. 状态的多变性不行再现性5) 并发、并行、串行a. 从宏观上看是并行，同时在内存的多个程序都在执行着，互不影响b. 从微观上看是串行，由
5、于CPU 在任何时刻只能执行一个程序，因此这些程序轮番占用 CPU，交替执行着c. 我们把“规律上相互独立的程序，在执行时间上相互重叠，一个程序的执行仍没有终止， 另一个程序的执行已经开头”的这种特性称为程序执行的并发性6) 对进程的描述a. 进程是程序的一次执行过程b. 进程的运行活动是建立在某个数据集合上的c. 进程是在获得资源的基础上从事自己的运行活动7) 进程的特点结构特点、动态性、并发性、独立性、异步性进程是一个动态的概念不同进程可以执行同一个程序 每一个进程都有自己的生命周期进程之间具有并发性，进程间会相互制约8) 程序和进程的区分a. 程序是指令的有序集合， 是静态的， 进程是程
6、序在处理机上的一次执行过程， 是动态的； 程序的存在时永久的， 而进程是有生命周期的，它因创建而产生，因调度而运行，因撤销而消亡b. 进程是程序的一次执行过程，程序是进程赖以存在的基础c. 进程具有并发性，而程序并发执行会失去可再现性d. 进程是系统安排和调度的独立单位，进程由程序、 数据集合和进程掌握块组成9) 系统进程的使用级别高于用户进程10) 进程的状态创建、就绪、运行、堵塞a. 一个进程从运行状态变为就绪状态，肯定会引起另一个进程从就绪变为运行b. 一个进程从运行状态变为堵塞状态，肯定会引起另一个进程从运行状态变 为就绪状态；这种因果变迁肯定不行能发生，由于一个CPU 不行能真正同时
7、运行两个进程c. 一个进程从堵塞状态变为就绪状态，不肯定会引起另一个进程从就绪状态变为运行状态11) 进程的三个组成部分：程序、数据集合、进程掌握块PCB12) 进程掌握块是进程存在的唯独标示a. 作用：通过 PCB，是原先不能独立运行的程序，成为一个可以独立运行的基本单位，一个能够并发执行的进程b. 其中的信息：进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程掌握信息13) 操作系统中把做出“打算把CPU 安排给谁用”的程序称为“进程调度程序”14) 常用的进程调度算法：a. 先来先服务调度算法b. 时间片轮转调度算法： 为就绪队列中的每一个进程安排一个称为“时间片” 的时间段，它是答应当进程占用
8、CPU的最长时间长度c. 优先数调度算法：优先数高的先调度，假设相同就先来先服务d. 多级队列调度算法：时间片调度和优先数调度算法的结合15) 进程调度程序的主要功能a. 记录系统中全部进程的有关情形，比方进程的当前状态，优先数等b. 确定安排处理机的算法c. 完成处理机的安排d. 完成处理机的回收16) 把处理剂安排给进程后， 仍有一个答应它占用多长时间的问题，有两种处理方式，一种是不行剥夺方式，另一种是剥夺方式17) 为了对进程进行有效的治理和掌握，操作系统要供应假设干基本的操作以便能创建进程、撤销进程、堵塞进程、唤醒进程，把具有这种特性的程序称为“原 语”，原语的不行分割性，通常利用屏蔽
9、中断的方法18) 程序接口：操作系统在程序一级赐予用户的支持命令接口：操作系统在掌握一级赐予用户的支持19) CPU 指令系统中的指令分为两类a. 操作系统和用户都能使用的指令，非特权指令b. 只能由操作系统使用的指令，特权指令20) CPU 的两种工作状态：管态、目态a. 当 CPU 处于管态时，可以执行包括特权指令在内的一切机器指令b. 当 CPU 处于目态时，禁止使用特权指令21) 访管指令系统调用命令的程序属于操作系统，它应当在管态下执行用户程序只有通过电脑系统供应的访管指令才能实现由目态转为管态，进而调用这些功能程序的目的访管指令属于非特权指令，功能是执行它就会产生一个软中断，促使中
10、心处理机由目态转为管态，进入操作系统并处理该中断22) 从功能上看，可以把系统调用命令分为五大类：a. 一是关于进程治理和掌握的b. 二是关于外部设备输入 / 输出的c. 三是关于磁盘文件治理的d. 四是关于拜访系统信息的e. 五是关于储备申请与释放的23) 从形式上看， 操作系统供应的系统调用与一般的过程调用子程序调用 相像， 但它们有着明显的区分作业治理：1) 把一个作业提交给系统时，系统要开创一个作业掌握块JCB，以便随时记录作业的信息2) 被系统接纳的作业，在没有投入运行之前， 称为后备作业； 这些作业存放在帮助储备器中，并由他们的JCB连接在一起，形成所谓的后备作业队列3) 作业调度
11、： 依据某种规章， 从后备作业队列中选择作业进入内存，参加处理机的竞争，这个过程称为作业调度4) 作业的状态：a. 提交状态： 进入帮助储备器， 作业的信息仍没有全部进入系统，系统也没有为它建立 JCB，感知不到它的存在b. 后备状态：建立起了JCB，并将 JCB排到后备作业队列中c. 运行状态：堵塞、运行、就绪都属于运行状态d. 完成状态：也是一个临时性的状态5) 作业的调度算法：a. 先来先服务：以作业进入后备作业队列的先后次序周转时间 =完成时间 -到达时间注：假设安排肯定的内存， 且不答应作业在内存中移动时，要考虑所占内存大小b. 短作业优先：从后备作业队列中选择所需CPU 时间最少且
12、资源能够得到满意的作业注：假如全部作业“同时” 到达后备作业队列，那么采纳短作业优先的作业调度算法总会获得最小的平均周转时间c. 响应比高着优先：先调度响应比高着响应比 =已等待时间 / 所需 CPU时间6) 在确定作业调度算法时应留意的问题：a. 公正对待后备作业队列中的每一个作业，防止无故或无限期的推迟一个作业的执行，使各类用户感到中意b. 使进入内存的多个作业， 能均衡地使用系统中的资源，防止显现有的资源没有作业使用，有的资源却被多个作业争抢的“忙闲”不均的情形c. 力争在单位时间内为尽可能多的作业供应服务，提高整个系统的吞吐才能第三章 储备治理1) 电脑操作系统的储备器：CPU 寄存器
13、，主存，辅存2) 在考虑电脑储备器的设计时，必需顾及a. 价格、容量、拜访时间b. 存取时间越快，价格越高，容量越小3) 高速缓存： 介于寄存器和储备器之间的储备器，主要用于备份主存中较常用的数据，以削减处理机对主储备器的拜访次数，提高程序执行速度高速缓存容量远大于寄存器，比内存约小两到三个数量级左右为了缓和内存与处理机CPU速度的不匹配4) 字字长：一次传送数据的长度16、32、64 依系统而定主内储备器和高速缓存之间是以“块”为单位传递数据的高速缓存与 CPU之间就以“字”为单位传递数据5) 储备器治理的功能：a. 内存的安排与回收b. 储备的爱护和共享c. 地址定位d. 储备扩充6) 内
14、储备器由一个个储备单元组成，一个储备单元可存放假设干个二进制的位bit ， 8 个二进制位被称为一个字节byte 7) 在操作系统中， 把用户程序指令中的相对地址变为所在肯定地址空间中的肯定地址的这个过程，称为地址重定位8) 地址的定位方式：a. 肯定定位方式： 是在程序装入内存之前， 程序指令中的地址就已经是肯定地址，已经正确地反映了它将要进入的储备区的位置，不适用于多道程序设计环境b. 静态重定位多道程序环境下依据内存的详细情形将装入模块装入到内存的适当位置，会使装入模块中的全部规律地址与实际装入内存后的物理地址不同；这种地址重定位是在程序执行前完成的c. 动态重定位将地址重定位的时间推迟
15、到程序执行时再进行所以装入内存的全部地址都仍是规律地址连续安排储备方式：1) 单一连续安排静态重定位a. 单道程序环境下，总体上把内储备器分为两个分区：系统区和用户区b. 系统总是把整个用户区安排给一个用户使用，把安排给了用户但未被使用的区域称为“内部碎片”c. 单一连续分区储备治理的缺点：a) 由于每次只能有一个进入内存，故它不适用于多道程序设计，工作效率不高，资源利用率低b) 只要作业比用户区小，在用户区里就会形成碎片，造成资源铺张c) 大作业无法在小内存中运行d. 为缓解大作业小内存的情形提出掩盖技术和对换技术a) 掩盖技术：答应一个作业的假设干个程序段使用同一个储备区b) 对换技术：以
16、帮助储备器作为内存的后援硬盘2) 固定分区储备治理静态：分区数目、大小固定a. 预先把内储备器中可供安排的用户区划分成假设干个连续分区，每个分区的尺寸可以相同， 可以不同； 每个分区中只答应装入一个作业运行，系统可以为每一个分区设置一个后备作业队列，一个作业到达时， 总是进入到“能容纳该作业的最小分区”的那个后备队列中去排队b. 分区的安排与释放方案：a) 在队列中选择出第一个可容纳的作业进入i. 优点：选择效率高ii. 缺点：小作业 -大内存b) 在这个队列中进行搜寻，找到这个分区能够容纳的最大的那个作业， 让它进入运行i. 优点：储备空间利用率高，产生内部碎片尽可能的小ii. 缺点：选择效
17、率低c) 在系统中至少保留一个小的分区，以防止由于运行小作业而被迫安排打分去的发生d) 为详细治理各个分区，并建立一个“分区安排表”，其中包括每个分区的起始位置大小及状态c. 特点a) 它是最简洁的， 具有“多道”颜色的储备治理方案，提高资源利用率b) 当把一个分区安排给某个作业时，该作业的程序将一次性的全部装入到安排给他的连续分区里c) 静态重定位，在分区内的程序不能随便移动d. 缺点a) 进入分区的作业尺寸不见得与分区的长度相吻合，势必产生内部碎片，引起资源的铺张b) 假如到达作业的尺寸比任何一个分区的长度都大，它就无法运行3) 可变分区储备治理：分区的边界划分随作业的需求可变，分区的数目
18、随着进入作业的多少可变，毁灭了内部碎片可能会产生内部碎片；外部碎片是指无法安排给用户使用的储备区a. 基本思想： 在作业要求装入内储备器时，假如当时内储备器中有足够的储备空间满意该作业的需求，就划分出一个与作业相对地址空间同样大小的分区，并安排给它b. 要解决的问题a) 采纳一种新的地址重定位技术，动态地址重定位， 以便程序能够在内储备器中随便移动，为闲暇区的合并供应保证b) 记住系统中各个分区的使用情形c) 给出分区安排算法c. 地址动态重定位过程在程序执行时动态完成a) 为实施地址动态重定位， 硬件要增加一个地址转换机构，这个机构一般由地址转换线路和一个定位寄存器基址寄存器组成b) 地址的
19、静态重定位和动态重定位的比较i. 地址转换时刻：静态重定位是在程序运行之前完成地址转换的， 而动态重定位是在程序执行时完成ii. 谁来完成任务： 静态重定位是由软件完成地址转换工作的，而动态重定位就是由一套硬件供应的地址转换机构来完成iii. 完成的形式： 静态重定位是在装入时一次性集中地把程序指令中全部要转换的地址加以转换； 而动态重定位就是每执行一条执行时，就对其地址加以转换iv. 完成的结果：实施静态重定位，原先的指令地址部分被修改了，而动态重定位只是依据所形成的地址去执行这条指令，并不对指令本身做任何修改d. 闲暇区的合并e. 分区的治理a) 表格法：一张已安排表，一张闲暇表分区号，分
20、区大小，分区起始地址、状态b) 单链表法： 一个存放该分区的长度， 另一个存放它下一个闲暇分区的起始地址c) 双链表法：仍存放上一个闲暇区起始地址f. 闲暇分区的安排算法a) 最先适应算法： 要求闲暇分区链以地址递增的次序链接对大作业不利b) 最正确适应算法： 每次为作业安排内存时， 总是把能满意要求， 又是最小的闲暇分区安排给作业，防止“大材小用”按其容量c) 最坏适应算法： 选择一个最大的闲暇区， 从中分割一部分储备空间给作者使用， 以至于储备器中缺乏大的闲暇分区，照料中小作业的需求d) 循环首次适应算法：从上次安排的位置之后开头查找g. 可变分区储备治理的特点a) 作业一次性的全部装入到
21、一个连续的储备分区中b) 分区是依据作业对储备的需求划分的，所以不会显现内部碎片c) 为了确保作业能够在内存中移动，要有硬件的支持， 实行指令地址的动态重定位h. 缺点：a) 仍旧没有解决小内存裕兴大作业的问题，只要作业的储备需求大于系统供应的整个用户区，该作业就无法投入运行b) 虽然防止了内部碎片， 但有可能显现微小的翻去临时安排不出去的情形，引起了外部碎片，c) 为了形成大的分区， 可变分区储备治理通过移动程序来到达分区合并的目的， 然而程序的移动是很花费时间的，增加了系统在这方面的投入与开销4) 分页式储备治理：需要两次拜访内存，目的是提高内存利用率a. 分页式储存治理是将固定分区方法与
22、动态重定位技术结合在一起，需要硬件支持基本思想： 第一把整个内储备器划分成大小相等的很多分区，每个分区称为“一块”b. 在分页式储备治理中，块是储备安排的单位a) 用户作业仍旧是相对于“0”进行编址，形成一个连续的相对地址空间b) 用户程序相对地址空间中的每一个分区被称为 “页” ，用户相对地址空间中的每一个相对地址，都可以用 页号， 页内位移 这样的数对来表示i. 物理地址 =页的大小 * 页号 +页内位移ii. 页号=相对地址 / 块尺寸iii. 页内位移 =相对地址 %块尺寸c. 页与块对应关系表称为“页表”a) 快速寄存器组单独起名为“相联寄存器”，简称“快表”b) 快表与页表联合工作
23、，先查找快表， 假设无再查找页表并把数据写入快表c) 拜访页表时间 +拜访一次内存时间 * 命中率 +拜访快表时间 *命中率=平均内存存取时间d) 页面尺寸大多项选择在512byte 到 64kb 之间d. 特点：a) 内储备器实现被划分成相等尺寸的块，它是进行储备安排的单元b) 用户作业的相对地址空间依据块的尺寸划分成页，这是在系统内部进行的，用户感觉不到c) 相对地址空间中的页可以进入内存中的任何一个闲暇块，并且分页式储备治理实行的是动态重定位，因此它打破了一个作业必需占据连续 的储备空间的限制， 作业在不连续的储备区里， 也能够得到正确的运行e. 缺点：a) 平均每一个作业要铺张半页大小
24、的储备块，会产生内部碎片b) 作业虽然可以不占据连续的储备区， 但是每次仍旧要求一次全部进入内存；因此，假如作业很大， 其储备需求大于内存，仍旧存在小内存不能运行大作业的问题5) 分段式储备治理：a. 目的：便利用户使用编程，储备共享，储备爱护，动态增长，动态链接b. 要求用户将自己的整个作业程序以多个相互独立的称为“段” 的地址空间提交给系统，每个段都是一个从“0”开头的一维地址空间，长度不一， 操作系统依据段长为作业安排内存空间c. 段表：段号、段长、该段在内存的基址起始地址段号，段内位移 a) 物理地址 =段的起始地址 +段内地址b) 规律地址 =段号+段内地址d. 分段与分页的区分：a
25、) 页是信息的物理单位，段是信息的规律单位i. 分页提高内存的利用率， 仅仅是系统治理上的需要， 用户不行见；段是信息的规律单位，它通常包括的是一组意义相对完整的信息，分段段的目的主要在于能更好地满意用户的需要b) 页的尺寸由系统打算，段的尺寸因段而异i. 段的长度取决于用户编写的程序，通常由编译程序在对源程序进行编译时依据信息的性质来划分c) 页的地址空间是一维的，段的地址空间是二维的i. 分页：用户必需通过链接编辑程序，把各程序段链接成一个相对于 0 编址的线性空间， 程序中是通过地址编号来确定空间中的位置的；因此用户向系统供应的是一个一维的规律地址空间；ii. 分段：用户不把各程序段链接
26、成一个相对于 0 进行编制的一维线性空间，各程序段之间是通过 段号，段内位移 进行拜访的；因此，用户向系统供应的是一个二维的规律地址空间6) 段页式储备治理：三次拜访内存a. 基本原理： 分段和分页原理的结合， 即先将用户程序分成假设干个段，再把每个段分成假设干个页，并为每一个段赐予一个段名；a) 作业地址空间结构：主程序段，子程序段，数据段b) 地址结构：段号，段内页号，页内地址b. 系统设置了位示图、段表和页表，记录主存的使用情形和作业安排情形a) 规律地址 =段号+页号 +页内位置b) 块号 * 块长 +页内地址c. 虚拟储备器： 是具有恳求调入功能和置换功能，能从规律上对内存容量加以扩
27、充的一种储备器系统，其规律容量由内存容量和外存容量之和所决定，其运行速度接近于内存速度；a) 特点：多次性、对换性、虚拟性、离散性d. 恳求分页式储备治理需要硬件支持a) 是基于分页式储备治理的一种虚拟储备器“恳求分页式” 是指当程序运行中需要某一页时， 再把它从帮助储备器里调入内存使用， 解决了小内存与大作业的冲突， 但会产生内部碎片b) 缺页中断是指在指令执行期间，假设发觉所要拜访的指令或数据不在内存时， 便立刻产生和处理缺页中断信号，以便能准时将所缺之页面调入内存e. 缺页中断与一般中断的区分缺页中断率 =缺页次数 / 页面总数 a) 缺页中断是在执行一条指令中间时产生的中断，并立刻去处
28、理， 一般中断就是一条指令执行完毕后，当发觉有中断恳求时，才去响应和处理b) 缺页中断处理完成后， 仍返回到原指令去执行， 由于那条指令并未执行；而一般中断就是到下一条指令去执行， 由于上一条指令已经执行完毕了f. 影响缺页中断次数的因素：a) 安排给作业的内存块数b) 页面尺寸c) 程序的实现7) 页面剔除置换算法：页面剔除是由缺页中断引起的，但缺页中断不见得肯定引起页面剔除a. 先进先出页面剔除置换算法FIFO剔除最先进入内存的页面3 个内存块都为空，3 次缺页中断b. 最近最久未用页面剔除置换算法LRU总是把最长时间未被拜访过的页面剔除出去需要寄存器和栈c. 最近最少用页面剔除置换算法L
29、FU总是把当前使用的最少的页面剔除出去为每个内存中的页面设置一个计数器移位寄存器加 1d. 最优最正确页面剔除置换算法OPT把以后不再使用的或最长时间内不会用到的页面剔除出去理论上， 不会实现注：对于 FIFO 页面剔除算法，有时增加安排给作业的可用内存块数，它的缺页次数反而上升，通常称为反常现象第四章 设备治理1. “设备”泛指电脑系统中的各种外部设备，外设即主机以外的其他全部设备在众多的 I/O 设备中，并不是全部的设备都是可以共享的，可以借助于磁盘，把只能独享的设备变为共享，这就是所谓的“虚拟设备”SPOOLing技术 2. 设备是指电脑中用以在机器之间进行传送和接收信息，完成用户输入/
30、 输出 I/O 操作的那些部件；比方磁盘、磁带、打印机、显示器、鼠标、键盘3. 电脑 I/O 系统的组织结构：（ 1）底层是详细的设备和硬件接口（ 2）中间是系统软件与设备相关软件、与设备无关软件（ 3）用户程序4. I/O 设备一般是由执行I/O 操作的机械部分和执行掌握I/O 的电子部件组成（ 1）执行 I/O 操作的机械部分就是一般的I/O 设备（ 2）执行掌握 I/O 的电子部件称为设备掌握器或适配器 为了能够使 CPU设备掌握器中的各个寄存器进行通信，通常采纳“单独的I/O 空间” 和“内存映射I/O ”两种方法 设备掌握器是 CPU 与外围设备之间的接口，是一个可编址设备，每一个地
31、址对应一个设备功能：.接收和识别命令.数据交换.标识和报告设备的状态.地址识别.数据缓冲区.过失掌握组成：.设备掌握器与处理机CPU的接口.设备掌握器与设备的接口.I/O 规律：用于实现对设备的掌握5. 设备驱动程序：6. 设备处理方式：（ 1）为每一类设备设置一个进程，特地用于执行这类设备的I/O 操作（ 2）在整个系统中设置一个I/O 进程，特地用于执行系统中全部各类设备的I/O 操作（ 3）不设置特地的设备处理进程，而只为各类设置相应的设备驱动程序，供用户或系统进程调用7. 设备驱动程序的处理过程（ 1）将抽象要求转换为详细要求（ 2）对服务恳求进行校验，即检查I/O 恳求的合法性（ 3
32、）检查设备的状态（ 4）传送必要的参数（ 5）启动 I/O 设备（ 6）工作方式的设置I/O 接口程序：是操作系统中与设备无关的软件，它从上层接收用户对设备提出的I/O 恳求，然后负责吧I/O 恳求转变成所需要的I/O 命令，调用详细的设备驱动程序去执行系统都是用主设备号和次设备号组成“规律设备名”操作系统供应的设备无关性的优点：.便利用户.提高设备的利用率8. 电脑设备的分类（ 1）基于设备的从属关系a. 系统设备键盘、显示器、打印机、磁盘驱动b. 用户设备（ 2）基于设备的安排特性a. 独享设备打印机b. 共享设备c. 虚拟设备 SPOOLing技术（ 3）基于设备的工作特性a. 输入 /
33、 输出设备字符设备b. 储备设备块设备磁盘、磁带（ 4）按信息交换的单位a. 块设备：用于储备信息，属于结构设备；磁盘、磁带以块为单位传送信息b. 字符设备：以单个字符为单位来传送信息；键盘9. 设备治理的目标a. 提高外部设备的利用率b. 为用户供应便利、统一的使用界面10. 设备治理的功能a. 供应一组 I/O 命令b. 进行设备的安排和回收c. 对缓冲区进行治理d. 实现真正的 I/O 操作11. 输入输出治理步骤（ 1）用户在程序中使用系统供应的输入/ 输出命令发出I/O 恳求（ 2）输入输出治理程序接受这个恳求（ 3）“设备驱动程序”来详细完成所要求的的I/O 操作（ 4）实现设备中
34、断处理程序来处理这个恳求设备的输入输出治理程序由3 块内容组成：接受用户的I/O 恳求，组织治理输入输出进行，输入输出的善后处理设备掌握：1) 设备掌握块DCB 中存放的是一台详细设备的有关信息，找到一个设备的DCB，就得到了该设备的特性，各种参数，使用情形等，所以DCB 是设备治理中最重要的一条数据结构2) 独享设备中具有排他性，只能实行“静态安排”的策略a. 静态安排： 用户作业开头之前， 由系统一次安排给该作业所需的设备，掌握器和通道，不会发生死锁b. 动态安排：在进程执行过程中进行的设备安排，可能造成死锁对独享设备采纳的安排算法：.先来先服务.优先级高者先服务3) 共享磁盘的调度磁盘是
35、一种典型的共享储备设备， 答应多个作业进程同时使用， 而不是让一个作业在整个运行期间独占； “同时使用” 是指当一个作业进程临时不用时， 其他作业进程就可以使用；每一个时刻只有一个作业用4) 调度算法a. “先来先服务”调度算法并不抱负移臂调度，削减查找时间以 I/O 恳求到达的先后次序作为磁盘调度的次序b. “最短查找时间”调度算法把距离磁头当前位置最近的I/O 恳求作为下一次调度的对象c. “电梯”调度算法 SCAN总是沿着此案移动臂的移动方向选择距离磁头当前位置最近的I/O 恳求，作为下一次调度的对象d. “单向扫描”调度算法循环扫描CSCAN总是从 0 号柱面开头往里移动移动臂，遇到有
36、 I/O 恳求就进行处理， 直到到达最终一个恳求柱面，然后移动臂立刻带动磁头不做任何服务地快速返回到0号柱面，开头下一次扫描对 I/O 设备的掌握方式数据传输方式1) 程序循环测试方式程序查询式是指用户进程使用start 指令启动设备后，不断地执行test 指令，去测试所启动设备的状态寄存器； 只有在状态寄存器显现了所需要的状态后，才停止测试工作， 完成输入/ 输出；数据寄存器：用来存放传输的数据状态寄存器：用来记录设备当前所处状态2) 中断方式所谓“中断”是一种使CPU 临时中止正在执行的程序而转去处理特别时间的操作；引起中断的时间称为中断源；程序中产生的中断， 由 CPU 的某些错误结果
37、如， 电脑溢出 产生的中断称为 “内中断”，由外部设备掌握器引起的中断称为“外中断”3) 直接储备器存取方式 DMA 方式特点：能使 I/O 设备直接和内储备器进行成批数据的快速传输；单位：块数据DMA 掌握器包括四个寄存器：数据寄存器，状态寄存器，地址寄存器，字节计数器DMA 掌握器的组成： 主机与 DMA 掌握器的接口； DMA 掌握器与块设备的接口；I/O掌握规律4) 通道方式通道方式能够使 CPU完全从 I/O 中解放出来； CPU进行善后处理和启动；通道是一个独立于CPU 的，特地用来治理输入/ 输出操作的处理机；通道是通过执行通道程序并与设备掌握器共同实现对I/O 设备的掌握的；它
38、规定了设备应当执行的各种操作的次序；由一系列通道指令所构成，CPU 对 I/O恳求只去做启动和气后处理工作，输入/ 输出的治理以及数据传输等事宜，全部由通道独立完成；缓冲：1) 缘由：a. 缓和 CPU与 I/O 设备间速度不匹配的冲突b. 削减对 CPU 的中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制c. 解决数据粒度不匹配的问题d. 提高 CPU和 I/O 设备之间的并行性2) 缓冲的实现a. 采纳特地的硬件寄存器，比方设备掌握器里的数据寄存器，“硬件缓冲”b. 在内储备器中开创出n 个单元，作为专用的I/O 缓冲区，以便存放输入/ 输出的数据，这种缓冲区就是“软件缓冲”c. 依据缓冲区的个数
39、：单缓冲区、双缓冲区、多缓冲区、缓冲池3) 虚拟设备a. 通过多道程序技术可将一台物理CPU虚拟为多台规律 CPU，需要硬件的支持；作为后援的硬盘大容量，具有设备与CPU 并行工作的才能4) SPOOLing技术a. 在主机的直接掌握下， 实现以前的脱机输入 / 输出功能， 此时的外围操作与CPU对数据的处理同时进行， 我们把这种在联机情形下实现的同时外围操作的技术称为 SPOOLing技术，或假脱机技术b. SPOOLing技术是对脱机输入/ 输出系统的模拟； SPOOLing系统建立在通道技术和多道程序技术的基础上，以高速随机外存通常为磁盘为后援储备器5) 设备无关性：应用程序中所用的设备
40、， 不局限于使用某个详细的物理设备； 为每个设备所配置的设备驱动程序是与硬件紧密相关的软件； 为了实现设备独立性， 必需再在设备驱动程序上设置一层软件，称为与设备无关的 I/O 软件或设备独立性软件6) 操作系统中实现虚拟设备的软件功能模块由 3 部分组成a. 预输入程序b. 缓输出程序c. 井治理程序7) SPOOLing系统由四部分组成a. 输入井和输出井在磁盘上开创出来的两个储备区域，输入数据，输出数据b. 输入缓冲区和输出缓冲区 在内存中开创的两个缓冲区c. 输入进程和输出进程模拟外围掌握机d. 井治理程序特点：.提高了 I/O 的速度.将独占设备改造为共享设备.实现了虚拟设备的功能第
41、五章 文件治理1) 目标：提高外储备空间的利用率主要任务： 对用户文件和系统文件进行治理，便利用户使用， 并保证文件的安全性文件储备设备是以块为单位进行治理的2) 所谓“文件” 是指具有完整规律意义的一组相关信息的集合，它是在磁盘上储存信息，而且能便利以后读取的方法， 文件用符号名加以标识， 这个符号名就被称为 “文件名”3) 文件是指由创建者所定义的，具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种；在有结构的文件中， 文件由假设干个相关记录组成而无结构文件就被看成是一个字符流；文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了对象集文件属性：文件类型、文件长度、文件的物理位置、
42、文件的建立时间最终一次的修改时间4) 文件名： 在不同的系统之间，对文件名的规定是不同的；一个文件名是在创建该文件时由用户给出的，操作系统将向用户供应组成文件名的命名规章5) 很多操作系统采纳句点.隔开成两部分的文件名形式，句点之前的部分称为文件名，句点后面的部分称为文件的“扩展名”；又称后缀名，用于指示文件的类型.bak 备份文件.bas ABSIC源程序.bin 可执行的二进制文件.cC 源程序.dat数据文件.doc文档文件.hlp帮忙文件.obj目标文件.pasPascal文件.txt一般文本文件.tmp 临时文件1) 文件被存在大容量的帮助储备器外存 中，当用户需要使用时，就通过文件名把相应的文件读到内存2) “文件系统” 是指操作系统中与文件治理有关的那部分软件，被治理的文件， 以及治理文件所需要的数据结构目录、索引表的总体3) 对文件的分类a. 按文件的性质和用途：系统文件、用户文件、库文件b. 按文件中数据的形式：源文件、目标文件、可执行文件c. 按存取掌握属性分类：只执行文件