操作系统第六章
操作系统慕课版第六章
操作系统慕课版第六章首先，第六章介绍了进程的概念和特征。
进程是程序在执行过程中的实体，它包括了程序的代码、数据和执行状态等信息。
进程具有独立性、动态性和并发性等特征。
独立性指的是每个进程都拥有独立的地址空间，不会相互干扰；动态性指的是进程的创建、执行和终止都是动态的过程；并发性指的是多个进程可以同时执行，通过时间片轮转等调度算法进行切换。
其次，第六章介绍了进程的状态和状态转换。
进程可以处于就绪、执行和阻塞三种状态之一。
就绪状态表示进程已经具备执行的条件，等待系统调度执行；执行状态表示进程正在执行指令；阻塞状态表示进程由于等待某些事件而暂时无法执行。
进程在不同状态之间的转换是由操作系统进行调度和管理的。
第三，第六章介绍了进程的创建和终止。
进程的创建是通过fork()系统调用来实现的，它会创建一个与父进程相同的子进程，但是子进程有自己独立的地址空间。
进程的终止可以通过exit()系统调用来实现，它会释放进程所占用的资源，并通知父进程。
此外，第六章还介绍了进程的执行顺序和进程控制块等相关内容。
第四，第六章介绍了进程调度的算法和策略。
进程调度是操作系统中非常重要的一项功能，它决定了进程的执行顺序和分配时间片的方式。
常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高优先级调度（HPF）、时间片轮转调度（RR）等。
不同的调度算法有不同的优缺点，可以根据实际情况选择合适的调度策略。
第五，第六章还介绍了进程同步和互斥的概念。
在多进程环境中，进程之间可能会共享资源，为了避免竞争条件和死锁等问题，需要进行进程同步和互斥的操作。
常见的同步和互斥机制有信号量、互斥锁、条件变量等。
这些机制可以保证进程之间的有序执行和资源的合理分配。
总结起来，第六章主要介绍了进程管理的相关内容，包括进程的概念和特征、进程的状态和状态转换、进程的创建和终止、进程调度的算法和策略，以及进程同步和互斥的概念。
通过学习这些内容，我们可以更好地理解和掌握操作系统中的进程管理机制，提高系统的性能和资源利用率。
操作系统第6章 进程互斥与同步
Co-begin void Producer_i( ) (i=1,2…k) { item next_p; while(1){ produce an item in next_p P(empty); P(s); add next_p to buffer V(s); V(full); } } void consumer_j( ) (j=1,2…m) { item next_c; while(1){ P(full); P(s); remove an item from buffer to next_c V(s); V(empty); consume the item in next_c}} Co-end
• 进入临界段之前要申请，获得批准方可进入； • 退出临界段之后要声明，以便其他进程进入。
用程序描述： While(1){ entry_section; critical_section; exit_section; remainder_section; }
解决临界段问题的软件算法必须遵循：
准则1:不能虚设硬件指令或假设处理机数目。 准则2:不能假设n个进程的相对速度。 准则3:当一个进程未处于其临界段时，不应阻止 其他进程进入临界段。 准则4:当若干进程欲进入临界段时，应在有限时 间内选出一个进程进入其临界段。 用准则3，4不难推出下面原则 协调各进程入临界段的调度原则： • 当无进程处于临界段时，允许一个进程立即进入临界段。
3.实现临界段的硬件方法
利用处理机提供的特殊指令实现临界区加锁。 常见硬件指令有: ⑴ “Test_and_Set”指令 该指令功能描述为： int *target ( 限定为0,1） int Test_and_Set (int *target) { int temp; temp = *target ； *target = 1; return temp; }
操作系统第六章复习资料
第六章文件管理一、选择题1.文件系统最基本的目标是（A），它主要是通过（B）功能实现的，文件系统所追求的最重要的目标是（C）。
A，C：（1）按名存取；（2）文件共享；（3）文件保护；（4）提高对文件的存取速度；（5）提高I/O 速度；（6）提高存储空间利用率。
B：（1）存储空间管理；（2）目录管理；（3）文件读写管理；（4）文件安全性管理2.在文件系统中可命名的最小数据单位是（A），用户以（B）为单位对文件进行存取、检索等，对文件存储空间的分配则以（C）为单位。
A,B,C：（1）字符串；（2）数据项；（3）记录；（4）文件；（5）文件系统。
3.按逻辑结构可把文件分为（A）和（B）两类，UNIX系统中的文件系统采用（B）。
A,B：（1）读、写文件；（2）只读文件；（3）索引文件；（4）链式文件；（5）记录式文件；（6）流式文件。
4.假定盘块的大小为1KB，对于1.2MB的软盘，FAT需占用（A）的存储空间；对于100MB的硬盘，FAT需占用（B）的存储空间。
A：（1）1KB；（2）1.5KB；（3）1.8KB；（4）2.4KB；（5）3KB。
B：（1）100KB；（2）150KB；（3）200KB；（4）250KB；（5）300KB。
5.从下面的描述中选出一条错误的描述。
（1）一个文件在同一系统中、不同的存储介质上的拷贝，应采用用一种物理结构。
（2）文件的物理结构不仅与外存的分配方式相关，还与存储介质的特性相关，通常在磁带上只适合使用顺序结构。
（3）采用顺序结构的文件既适合进行顺序访问，也适合进行随机访问。
（4）虽然磁盘是随机访问的设备，但其中的文件也可使用顺序结构。
6.从下面关于顺序文件和链接文件的叙述中，选出一条正确的叙述。
（1）顺序文件适合于建立在顺序存储设备上，而不适合于建立在磁盘上。
（2）显式链接文件将分配给文件的下一个物理盘块的地址登记在该文件的前一个物理盘块中。
（3）顺序文件必须采用连续分配方式，而链接文件和索引文件则可采用离散的分配方式。
第六章 Windows操作系统
第六章 Windows操作系统
(3) 右键操作。右键也称菜单键。单击可打开该对象所对应的快捷菜单。 (4) 滚轮。可用于在支持窗口滑块滚动的应用程序中实现滚动查看窗口中内容的功能。滚轮并非鼠标 的标准配置部件。 3．鼠标的设置 根据个人习惯不同，用户可打开“控制面板”→“鼠标”，在“鼠标 属性”对话框中根据需要设置 鼠标。 6.2.3 键盘 键盘是最早使用的输入设备之一，现在也仍然是输入文本和数字的标准输入设备。键盘样式多种多 样，但基本操作键的布局和功能基本相同。 6.2.4 桌面 桌面是系统的屏幕工作区，也是系统与用户交互的平台。桌面一般包括桌面图标、桌面背景、开始 按钮与任务栏。
第六章 Windows操作系统
外存除了硬盘之外，还有软盘、光盘、U盘等，这些连入计算机也有对应的盘符。通常，软盘驱动器 的盘符为A或者B，其它驱动器的盘符紧跟硬盘分区的盘符。
硬盘在出厂时已经进行了低级格式化，即在空白硬盘上划分柱面与磁道，再将磁道划分为若干扇区。 这里所说的硬盘格式化是高级格式化，即清除硬盘数据，初始化分区并创建文件系统。硬盘上不同的分 区相互独立，经过格式化后可以各自支持独立的与其它分区不同的文件系统。
第六章 Windows操作系统
6.2.5 窗口 窗口是Windows最基本的用户界面。通 常，启动一个应用程序就会打开它的窗口， 而关闭应用程序的窗口也就关闭了应用程序。 Windows 7中每个窗口负责显示和处理一类 信息。用户可随意在不同窗口间切换，但只 会有一个当前工作窗口。 1．窗口的基本组成 如图6-3所示，窗口由控制按钮、地址栏、 搜索栏、菜单栏、工具栏、资源管理器、滚 动条、工作区、状态栏、边框等组成。
第六章 Windows操作系统
(1) 控制按钮。窗口左上角的控制按钮可以打开控制菜单，右上角的控制按钮可以最小化、最大化/ 还原和关闭窗口。
操作系统第六章练习题
操作系统第六章练习题一、选择题1. 在操作系统中，下列关于进程状态的描述，错误的是（）。
A. 运行态是指进程正在占用CPUB. 阻塞态是指进程因等待某事件而暂时停止运行C. 就绪态是指进程已经具备运行条件，等待CPU调度D. 空闲态是指进程已经执行完毕，等待被系统回收2. 在操作系统中，下列关于进程调度算法的描述，正确的是（）。
A. 先来先服务（FCFS）调度算法可能导致饥饿现象B. 短作业优先（SJF）调度算法是非抢占式的C. 优先级调度算法中，优先级高的进程一定能立即获得CPUD. 时间片轮转调度算法适用于分时系统3. 在操作系统中，下列关于进程同步与互斥的描述，错误的是（）。
A. 临界区是指进程中访问共享资源的代码段B. 信号量是一种用于实现进程同步与互斥的机制C. Peterson算法可以保证两个进程互斥进入临界区D. 生产者消费者问题可以通过信号量机制解决二、填空题1. 在操作系统中，进程的五大状态包括：____、____、____、____和____。
2. 在进程同步与互斥中，信号量的值表示了____资源的使用情况。
3. 在操作系统中，死锁产生的四个必要条件是：____、____、____和____。
三、简答题1. 请简述进程与线程的区别。
2. 请说明进程调度的主要目标。
3. 请阐述银行家算法的基本思想及其应用场景。
四、编程题1. 编写一个程序，实现进程的创建、撤销和切换。
2. 编写一个程序，使用信号量机制解决生产者消费者问题。
3. 编写一个程序，模拟进程的优先级调度算法。
五、案例分析题进程最大需求量已分配资源量P1 R1=3, R2=2 R1=1, R2=0P2 R2=2, R3=2 R2=1, R3=1P3 R3=2, R4=2 R3=1, R4=0P4 R1=4, R4=3 R1=2, R4=2（1）系统当前可用资源为：R1=1, R2=1, R3=1, R4=1（2）系统当前可用资源为：R1=0, R2=1, R3=1, R4=12. 假设有一个系统采用时间片轮转调度算法，时间片长度为50ms。
操作系统第6章 文件管理(文件目录与目录文件)
具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，
在系统中再建立一个主文件目录MFD(Master File Directory)； 在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其目录 项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。如图2所示：
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一 文件目录管理
图2
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●缺点：查找速度慢；文件不能重名。不便于实现文件共享。
文件名 文件名 1 文件名 2 … 物理地址 文件说明 状态位
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表1 单级目录
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一 文件目录管理
【七】二级目录
●为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一个用户建立一个单 独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录
二级目录结构示意图
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一 文件目录管理
●两级目录结构基本上克服了单级目录的缺点，并具有以下优点：
1) 提高了检索目录的速度。如果在主目录中有n个子目录，采用两 级目录可使检索效率提高n/2倍。
2) 在不同的用户目录中，可以使用相同的文件名。
3) 不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。 但当多个用户之间要相互合作去完成一个大任务，且一用户又需 去访问其他用户的文件时，这种隔离便成为一个缺点，因为这种 隔离会使诸用户之间不便于共享文件。
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一 文件目录管理
●当文件被打开时，要将磁盘索引结点拷贝到内存的索引结点中，便于
以后使用。在内存索引结点中又增加了以下内容： 1. 索引结点编号，用于标识内存索引结点。 2. 状态，指示i结点是否上锁或被修改。 3. 访问计数，每当有一进程要访问此i结点时，将该访问计数加1， 访问完再减1。 4. 文件所属文件系统的逻辑设备号。 5. 链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。
操作系统第六章设备管理
输入型虚拟设备的实现
• 对于输入型虚拟设备，数据的流向： • 假定用于输入的独占型设备时读卡机，用 于实现虚拟设备的共享型设备时磁盘，则 对于进程所发出的资料申请命令，使用命 令及释放命令，操作系统需要完成的工作 如下：
影响磁盘I/O性能的技术
• 从磁盘读数据的过程：寻道时间（当前位 置→指定位置）+旋转延迟（定位扇区）+ 数据传输时间=访问时间
§6.2 计算机I/O子系统的组成
• 总线型I/O系统的结果
处理机 内存
I/O设备
I/O设备
I/O设备
I/O设备
通道型I/O系统
处理机
内存
I/O通道 I/O设备 I/O设备
I/O通道 I/O设备
I/O通道 I/O设备 I/O设备
具有控制器的I/O系统结构
• 传统的设备=机械部分+电子部分 • 电子部分在系统的控制下驱动机械部分运转，完 成I/O操作 • 由于设备中电子部分比机械部分的速度快得多， 为了减低硬件成本，将电子部分从设备中分离出 来作为一个独立的部件，这就是控制器 • 分离之后的设备仅由机械部分构成，一个控制器 可与多个设备相连，交替地或分时地控制与其相 关联的设备，例如，磁盘控制器可以控制多个磁 盘驱动器
• 配合操作系统分配/再分配硬件资源 • 加载相应的驱动程序
– 当系统中加入新设备时，如果操作系统中没有 集成相应设备的驱动程序，则会要求用户指定 驱动程序的位置并完成驱动程序的安装
设备驱动的程序
• 设备驱动程序一般由设备制造商提供，不 包含在操作系统中 • 但是，为了方便用户，操作系统软件包中 通常会集成提供标准的，通用的或者流行 的，常用设备厂商的设备驱动程序供用户 选择 • 从系统分层的观点来讲，设备驱动程序可 以说操作系统的一部分，也可以被认为硬 件设备的一部分。
计算机操作系统第三版第六章详解
| |
和管理的软
件集合
基本 I/O 管理程序（文件组织模块）
青
基本文件系统（物理 I/O 层）
岛
理 工 大 学 文件、目录、磁盘
(带)存储空间
I/O 控制层（设备驱动程序） 对象及其属性说明
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操
6.1.3 文件操作
作
系
1.最基本的文件操作
统 |
★创建文件
工
读写文件
大
学
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 计对文件存储空间的管理、对文件
算目录的管理、用于将文件的逻辑
机操地文址件转的换读6为和.物 写1.理的2 地管文址理件的以类机及型制对、文和对件文件系统模型
作的共享2.与文保件护系统模型
命令接口、程序接口
系
文件系统接口
统
|
对对象操纵
逻辑文件系统
|
★删除文件
|
★读文件
青
岛
★写文件
理
★截断文件
工
大
★设置文件的读/写位置
学
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.3 文件操作
作
系 2.文件的“打开”和“关闭”操作
统 |
步骤：
|
① 检索文件目录找到指定文件的属性及其在
|
外存上的位置；
青
② 对文件实施相应的操作。
岛
理 3.其它文件操作
岛 理 工 大
其目件用的，户是即选物择理一文逻结种件辑构良。好的、设备物结利理构用率高系的统物理 文件结构。系统按此结构和外部设备交换信息。
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第六章
一、问答题
1、磁盘容错技术可以分为哪三级？
2、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？
3、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？
4、简述文件控制块中包含的内容。
5、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。
已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。
试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？
6、比较电梯调度算法和最短寻找时间优先调度算法。
7、简述一种实现文件共享的方法。
8、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？
9、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？
10、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？
11、一个比较完善的文件系统应该具备哪些功能？
12、什么叫文件？
13、什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？
14、文件目录的主要内容和作用是什么？
15、总结文件的物理结构和文件存取方法间的关系。
16、文件的保护和保密措施有哪些？
二、计算题
1、假定有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。
现有一个含有6400个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。
柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。
文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，试问：
①该文件的第3680个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区?
②第78柱面的第6磁道的第6扇区中存放了该文件的第几个逻辑记录?
2、有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。
如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为4KB。
⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。
⑵若要释放磁盘的第100块，应如何处理？
0123456789101112131415
1
2
3
4
5
6
3、采用UNIX操作系统的某系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记
的空闲块数为77、89、60，问此时若一个文件A需要5个盘块，系统进行分配后有个文件B被删除，它占用的盘块块号为100、101、109、500，则回收这些盘块后专用块的内容如何？
4、假定磁盘的移动臂现在处于第8号柱面，有如下6个请求者等待访问磁盘(见表)，请你列出最省时间的响应次序。
表
5、在实现文件系统时，为了加快文件目录的检索速度，可利用“FCB分解法”。
假设目录文件存放在磁盘上，每个盘块512B。
FCB占64B，其中文件名占8B，通常将FCB分解为符号目录项和基本目录项两部分，其中符号目录项大小为10B：
⑴基本目录项大小为多少字节？
⑵假设某一目录文件共有254个FCB，试分别给出采用分解法之前和之后，对该目录文件分别的平均访问磁盘次数：
⑶一般地，若目录文件分解前占用N个盘块，分解后符号目录文件占用M个盘
块，请给出访问磁盘次数减少的条件：
6、某系统中磁盘的每个盘块大小为1KB，辅存分配方法采用索引分配方式中的混合分配方式，其中索引节点中直接地址6项，一级索引地址2项，二级索引地址1项，每个盘块号占用4个字节，请问该系统中允许的文件最大长度是多少？
7、假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为10GB，采用显示链接分配方式时，请问文件分配表至少占用多大空间?
8、假定磁盘转速为6000r/min，磁盘格式化时每个盘面被分为8个扇区，现有一个文件共有1 ——8八个逻辑记录要存放在同一磁道上供处理程序使用，假设每个记录的大小与扇区的大小相同，处理程序每次从磁盘读出一个记录后要花2.5ms的时间。
若忽略其他辅助时间，请回答下列问题：
⑴在假设已经顺序存放好这8个记录，那么读出该文件需要多少时间？
⑵采用一个优化的数据存放方法，画出各个记录的存放位置，计算该文件的读出时间，并与⑴进行比较说明。
9. 系统中磁头停留在磁道号为70的磁道上，这时先后有4个进程提出了磁盘访问请求，要访问磁盘的磁道号按申请到达的先后顺序依次为：45，68，28，90。
移动臂的运动方向：沿磁道号递减的方向移动。
若分别采用FCFS磁盘调度算法、SSTF算法，SCAN算法时，所需寻道长度分别为多少（走过多少柱面）？0号磁道是最里面还是最外面的一个磁道？
10、假定一个磁盘有1600个磁盘块可用来存储信息，如果用字长为16位的字来构造位示图，若位示图部分内容如下：
请问：
①位示图共需多少个字？
②若某文件被删除，它所占用的盘块块号依次为9、30、31、34，文件删除后，位示图如何修改？
三、设计题
某系统中文件系统采用的物理文件结构是是索引结构，请设计一个该系统的磁盘空间管理方案。
（包括数据结构和分配、回收磁盘空间的基本方法）。