操作系统支持(第九章1)
《操作系统》教案》课件
《操作系统》教案（第一至第五章）一、教案概述本教案主要针对《操作系统》课程的五个章节进行详细的教学设计，包括教学目标、教学内容、教学方法、教学步骤和教学评价等方面。
通过本教案的学习，学生将掌握操作系统的基本概念、原理和关键技术。
二、教学目标1. 了解操作系统的概念、发展和分类。
2. 掌握操作系统的主要功能和架构。
3. 理解进程管理、内存管理、文件管理和设备管理的基本原理。
4. 学习操作系统的设计方法和实现技术。
三、教学内容第一章：操作系统概述1. 操作系统的概念和发展历程2. 操作系统的目标和功能3. 操作系统的分类和特点第二章：操作系统架构1. 操作系统的主要组件2. 操作系统的层次结构3. 操作系统的接口和API第三章：进程管理1. 进程的概念和特性2. 进程的状态和转换3. 进程调度算法4. 进程同步与互斥5. 死锁与饥饿问题第四章：内存管理1. 内存分配与回收策略2. 内存分页和分段3. 虚拟内存技术4. 页面置换算法5. 内存保护机制第五章：文件管理1. 文件和目录的概念2. 文件系统的组织结构3. 文件存储分配策略4. 文件访问控制5. 磁盘空间管理和文件备份策略四、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理和关键技术。
2. 案例分析法：分析实际操作系统案例，加深对原理的理解。
3. 实验法：通过上机实验，巩固理论知识。
4. 小组讨论法：分组讨论问题，培养团队合作能力。
五、教学步骤1. 引导：介绍本章主题，激发学生兴趣。
2. 讲解：详细讲解本章的核心概念和原理。
3. 案例分析：分析实际案例，加深学生对原理的理解。
4. 练习与讨论：布置练习题，组织小组讨论。
5. 总结：对本章内容进行归纳和总结。
六、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况。
2. 练习题：评估学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告：评价学生的实践操作能力。
4. 小组讨论报告：评估学生的团队合作和沟通能力。
七、教学资源1. 教材：选用权威、实用的操作系统教材。
计算机操作系统教程第九章外部设备管理
计算机操作系统教程第九章外部设备管理1.设备管理的目标和功能是什么?答：设备管理的目标是：选择和分配输入/输出设备以便进行数据传输操作；控制输入/输出设备和CPU(或内存)之间交换数据，为用户提供一个友好的透明接口，提高设备和设备之间、CPU和设备之间，以及进程和进程之间的并行操作，以使操作系统获得最佳效率。
设备管理的功能是：提供和进程管理系统的接口；进行设备分配；实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作；进行缓冲区管理。
2.数据传送控制方式有哪几种?试比较它们各自的优缺点。
答：数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。
程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。
它的缺点是CPU和外围设备只能串行工作；设备之间只能串行工作,无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。
中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。
它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。
它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。
DMA方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。
它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。
它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。
通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
通道是一个独立与CPU的专管输入/输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。
操作系统OS9资料
9.2 文件的逻辑组织与存取方法
9.2.1 文件的组织
文件的组织： 文件的逻辑结构： 文件的逻辑结构是指用户思维中文件的结构。 文件的物理结构： 文件的物理结构是指文件在存储介质上的结构
（或称组织）。文件的存储介质是磁盘，包括 软盘、硬盘和光盘、磁带，早期还有磁鼓。由 于磁带是模拟磁盘的结构，所以文件的物理结 构主要是指磁盘上文件的结构。
从用户的角度看：文件系统是用户在计算 机上存储信息和使用信息的接口，实现了 按名存取。
9.1 文件系统的概念
9.1.3 文件系统
通用文件系统应具有以下功能： 1、提供用户对文件操作的命令； 2、提供用户共享文件的机制； 3、管理文件的存储介质； 4、提供文件的存取控制的机制，保障文件及文
既可读又可写。
9.1 文件系统的概念
9.1.2 文件
四、文件的属性 文件属性反映文件的类型、存取控制等。
9.1 文件系统的概念
9.1.3 文件系统
文件系统是操作系统中负责管理和存取文 件信息的软件机构，它是由管理文件所需 的数据结构和相应的管理软件以及访问文 件的一组操作组成。
从系统的角度看：文件系统是一个负责文 件存储空间管理的机构。
9.2 文件的逻辑组织与存取方法
9.2.2 文件的逻辑结构和存取方法
一、文件的逻辑结构 文件的逻辑结构： 无结构文件－－流式文件 结构文件－－记录式文件。 1、流式文件 无结构的流式文件是相关的有序字符的集合。文件的
长度为所含字符数。 UNIX、DOS、WINDOWS系统中的普通文件都是流
变长记录文件的长度为各记录长度之和。
例如:学生登记表文件 xsdjb.dbf
姓名 学号 籍贯 通信地址
《操作系统安全》第九章_Linux_操作系统文件系统安全
• Samba工作原理 • Samba的工作原理是，讓Windows系列操作系統網路 鄰居的通訊協議——NETBIOS（NETwork Basic Input/Output System）和SMA（Server Message Block） 這兩個協議在TCP/IP通信協議上運行，並且使用 Windows的NETBEUI協議讓Linux可以在網路鄰居上被 Windows看到。其中最重要的就是SMB（Server Message Block）協議，在所有的諸如Windows Server 2003、Windows XP等Windows系列操作系統中廣為 應用。Samba就是SMB伺服器在類UNIX系統上的實現， 目前可以在幾乎所有的UNIX變種上運行。
10/5/2014
第二部分 教學內容
• 9.1分區的安全策略 • 9.1.1塊設備和分區 • 塊設備是能夠以固定大小塊格式化的任意存儲設備 的抽象層。單獨的塊的訪問可以獨立於其他塊的訪 問。這樣的訪問通常稱為隨機訪問。 • 隨機可訪問的固定大小塊的抽象層允許程式使用這 些塊設備，而無需擔心底層設備是硬碟驅動器、軟 碟、CD、固態（solid-state）驅動器、網路驅動器， 還是某種虛擬設備，比如記憶體中文件系統。
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Samba伺服器的功能 檔共用和列印共用是Samba最主要的功能。Samba為了方便檔共用和列印共用，還實 現了相關的控制和管理功能。具體來說，Samba完成的功能有：
– 共用目錄：在局域網上共用某個或某些目錄，使得同一個網路內的Windows用戶可以在網上 鄰居裏訪問該目錄，就跟訪問網上鄰居裏其他Windows機器一樣。
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1、NFS原理 NFS比較複雜，包括很多組件，通過特殊的協議進行交互。不同的組件在操作系統當 中都使用不同的配置檔以及狀態檔。下圖說明瞭NFS的主要組件及配置檔。
计算机系统结构多媒体教程课件_第九章 软件对系统结构的影响
9.1.1 批量处理系统
批量处理系统应用于大型科学计算，把计算程序和有 关的数据一起交给计算机系统，由输入设备将它们输 入到主存，计算机花费大量时间进行运算，计算结果 从输出设备输出。每个用户提出的一个计算任务称为 一个作业，非会话型作业可以脱机进行。
作业可以随时进入系统，存放在磁盘上形成作业队列， 操作系统将按一定的策略从作业队列中取出一个或多 个作业进入主存运行。结果也可先存放于磁盘输出井 内，待输出设备可用时再输出。
实时信息处理系统
实时信息处理系统接收来自终端的服务 请求，在短时间内（例如几秒）对用户 作出正确回答。事务处理的实时性还在 于使数据库及时更新，以包含最新信息。 典型应用是机票预定、银行事务处理、 资料查询、军事指挥等方面。所以，实 时信息处理系统的体系结构要求有很完 整的存储层次，有响应极快的中断系统， 有完善的通道结构，有很好的容错能力。
9.1.2 单用户交互式系统
用户将命令发给操作系统或正在运行的程序， 并且能立即收到它们的响应或输出结果。 由于系统是与人进行交互，所以系统追求的主 要性能指标是响应时间（即用户发出命令到 开始看到输出结果的时间间隔），它应保证 在人可以容忍的等待时间范围内。 单用户交互式系统的主机为个人计算机
9.1.3 分时操作系统
第9章 软件对系统结构的影响
概论
计算机系统是硬件和软件有机地结合在 一起而组成的。它们相辅相成，缺一不 可。现代计算机的发展，使软、硬件之 间的相互依赖、相互支持、相互渗透更 为明显。
9 .1 ຫໍສະໝຸດ 作系统的影响操作系统的目的主要有两个：一是方便 用户，是用户与裸机之间的界面；二是 提高资源利用率，管理好资源的分配和 回收，合理地组织计算机系统的工作流 程，使各种资源能协调有效地工作，以 完成各种应用任务。
操作系统 第三章,第四章,第九章课后习题整理
第3章进程描述和控制复习题：什么是指令跟踪？答：指令跟踪是指为该进程而执行的指令序列。
通常那些事件会导致创建一个进程？答：新的批处理作业；交互登录；操作系统因为提供一项服务而创建；由现有的进程派生。
（详情请参考表3.1）对于图3.6中的进程模型，请简单定义每个状态。
答：运行态：该进程正在执行。
就绪态：进程做好了准备，只要有机会就开始执行。
阻塞态：进程在某些事件发生前不能执行，如I/O操作完成。
新建态：刚刚创建的进程，操作系统还没有把它加入到可执行进程组中。
退出态：操作系统从可执行进程组中释放出的进程，或者是因为它自身停止了，或者是因为某种原因被取消。
抢占一个进程是什么意思？答：处理器为了执行另外的进程而终止当前正在执行的进程，这就叫进程抢占。
什么是交换，其目的是什么？答：交换是指把主存中某个进程的一部分或者全部内容转移到磁盘。
当主存中没有处于就绪态的进程时，操作系统就把一个阻塞的进程换出到磁盘中的挂起队列，从而使另一个进程可以进入主存执行。
为什么图3.9（b）中有两个阻塞态？答：有两个独立的概念：进程是否在等待一个事件（阻塞与否）以及进程是否已经被换出主存（挂起与否）。
为适应这种2*2的组合，需要两个阻塞态和两个挂起态。
列出挂起态进程的4个特点。
答：1.进程不能立即执行。
2.进程可能是或不是正在等待一个事件。
如果是，阻塞条件不依赖于挂起条件，阻塞事件的发生不会使进程立即被执行。
3.为了阻止进程执行，可以通过代理把这个进程置于挂起态，代理可以是进程自己，也可以是父进程或操作系统。
4.除非代理显式地命令系统进行状态转换，否则进程无法从这个状态中转移。
对于哪类实体，操作系统为了管理它而维护其信息表？答：内存、I/O、文件和进程。
列出进程控制块中的三类信息。
答：进程标识，处理器状态信息，进程控制信息。
为什么需要两种模式（用户模式和内核模式）？答：用户模式下可以执行的指令和访问的内存区域都受到限制。
这是为了防止操作系统受到破坏或者修改。
第九章DPU软件
目 录第9章DPU及虚拟DPU软件..................................................................9-1 1硬件配置概述...............................................................................................................................9-11.1主机卡..................................................................................................................................9-11.2DOC或CF卡......................................................................................................................9-21.3网卡......................................................................................................................................9-21.4双机切换卡..........................................................................................................................9-2 2软件配置.......................................................................................................................................9-42.1操作系统..............................................................................................................................9-42.2应用软件..............................................................................................................................9-4 3软件安装.......................................................................................................................................9-83.1软盘安装法..........................................................................................................................9-93.2硬盘安装法..........................................................................................................................9-93.3在线升级安装法................................................................................................................9-10 4使用说明.....................................................................................................................................9-114.1启动....................................................................................................................................9-114.2组态....................................................................................................................................9-134.3双机切换............................................................................................................................9-134.4自检....................................................................................................................................9-14第9章DPU及虚拟DPU软件1 硬件配置概述XDPS分布式处理系统中，每一台DPU主控制机均包含有二台完全相同、互为冗余的计算机系统组成，每台计算机的配置如下。
操作系统--精髓与设计原理（第八版）第九章复习题答案
操作系统--精髓与设计原理（第⼋版）第九章复习题答案9.1简要描述三种类型的处理器调度。
长程调度：决定加⼊待执⾏进程池。
中称调度：决定加⼊部分或全部位于内存中的进程集合。
短程调度：决定可⽤I/O设备处理哪个进程挂起的I/O请求。
9.2在交互式操作系统中，通常最重要的性能要求是什么?响应时间9.3 周转时间和响应时间有何区别?周转时间指⼀个进程从提交到完成之间的时间间隔，包括实际执⾏时间和等待资源（包括处理器资源）的时间；响应时间指从提交⼀个请求到开始接收响应之间的时间间隔。
9.4 对于进程调度，较⼩的优先级值是表⽰较低的优先级还是表⽰较⾼的优先级?对于UNIX和许多其他操作系统中，优先级数值越⼤，表⽰的进程优先级越低。
某些系统如Windows的⽤法正好相反，即⼤数值表⽰⾼优先级。
9.5 抢占式调度和⾮抢占式调度有何区别?⾮抢占：在这种情况下，⼀旦进程处于运⾏状态，就会不断执⾏直到终⽌，进程要么因为等待I/O，要么因为请求某些操作系统服务⽽阻塞⾃⼰。
抢占：当前正运⾏进程可能被操作系统中断，并转换为就绪态。
⼀个新进程到达时，或中断发⽣后把⼀个阻塞态进程置为就绪态时，或出现周期性的时间中断时，需要进⾏抢占决策。
9.6 简单定义FCFS调度。
每个进程就绪后，会加⼊就绪队列。
当前正运⾏的进程停⽌执⾏时，选择就绪队列中存在时间最长的进程运⾏。
9.7 简单定义轮转调度。
这种算法周期性地产⽣时钟中断，出现中断时，当前正运⾏的进程会放置到就绪队列中，然后基于FCFS策略选择下⼀个就绪作业运⾏。
9.8 简单定义最短进程优先调度。
这是⼀个⾮抢占策略，其原则是下次选择预计处理时间最短的进程。
9.9 简单定义最短剩余时间调度。
最短剩余时间是在SPN中增加了抢占机制的策略。
在这种情况下，调度程序总是选择预期剩余时间最短的进程。
9.10 简单定义最⾼响应⽐优先调度。
当前进程完成或被阻塞时，选择R值最⼤的就绪进程。
调度决策基于对归⼀化周转时间的估计。
操作系统原理-第九章 设备管理习题(有答案)
第七章设备管理习题7.3习题7.3.1、选择最合适的答案1．在下面的I/O控制方式中，需要CPU干预最少的方式是（）。
（A）程序I/O方式（B）中断驱动I/O控制方式（C）直接存储器访问DMA控制方式（D）I/O通道控制方式2．某操作系统中，采用中断驱动I/O控制方式，设中断时，CPU用1ms来处理中断请求，其它时间CPU完全用来计算，若系统时钟中断频率为100H Z，则，CPU的利用率为（）。
（A）60% （B）70%（C）80% （D）90%3．下列哪一条不是磁盘设备的特点（）。
（A）传输速率较高，以数据块为传输单位（B）一段时间内只允许一个用户（进程）访问（C）I/O控制方式常采用DMA方式（D）可以寻址，随机地读/写任意数据块4．利用通道实现了（）之间数据的快速传输。
（A）CPU和外设（B）内存和CPU（C）内存和外设（D）外设和外设5．假脱机技术中，对打印机的操作实际上是用对磁盘存储实现的，用以替代打印机的部分是指（）。
（A）共享设备（B）独占设备（C）虚拟设备（D）物理设备6．设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80μs，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为40μs，CPU处理数据所用时间为30μs，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。
（A）120μs （B）110μs（C）150μs （D）70μs7．对于速率为9.6KB/s的数据通信来说，如果说设置一个具有8位的缓冲寄存器，则CPU中断时间和响应时间大约分别为（）。
（A）0.8ms，0.8ms （B）8ms，1ms（C）0.8ms，0.1ms （D）0.1ms，0.1ms8．在调试程序时，可以先把所有输出送屏幕显示而不必正式输出到打印设备，其运用了（）。
（A）SPOOLing技术（B）I/O重定向（C）共享技术（D）缓冲技术9．设备驱动程序是系统提供的一种通道程序，它专门用于在请求I/O的进程与设备控制器之间传输信息。
第九章 操作系统支持《计算机组成原理课件》
例2 假设主存只有a,b,c三个页框，组成a进c出的 FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2， 3，0，2，1，3，2号。若采用①FIFO算法，②FIFO 算法+LRU算法，用列表法分别求两种替换策略情况 下的命中率。 【解】求解表格如下所示
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例：在页式虚拟存储器中，若主存容量为16MB， 页面容量为4KB，程序地址空间为1G，问虚页 号有多少位？页表长度为多少？页内地址有多 少位？
1、段式虚拟存储器 在段式虚拟存储系统中，段是按照程序 的逻辑结构划分的，各个段的长度因程 序而异，虚拟地址由段号和段内地址组 成。
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为了把虚拟地址变换成实主存地址，需要一个
段表，装入位为“1”表示该段已调入主存，为 “0”则表示该段不在主存中；段的长度可大可 小，所以，段表中需要有长度指示。 在访问某段时，如果段内地址值超过段的长度， 则发生地址越界中断。段表也是一个段，可以 存在外存中，需要时再调入主存。但一般是驻 留在主存中。
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逻辑地址（虚地址）：
–由编译程序生成的，是程序的逻辑地址，其地址空间的 大小只受到辅助存储器容量的限制。
虚存空间
–程序的逻辑地址空间。
物理地址（实地址）：
–由CPU地址引脚送出，用于访问主存的地址。
物理存储空间
–CPU地址总线的宽度为m位，那么物理存储空间的大小用 2m来表示。
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1、实地址与虚地址:
–为何需要提出虚拟存储器？ –用户编制程序时使用的地址称为虚地址或逻辑地址， 其对应的存储空间称为虚存空间或逻辑地址空间； –计算机物理内存的访问地址则称为实地址或物理地 址，其对应的存储空间称为物理存储空间或主存空 间。 –程序进行虚地址到实地址转换的过程称为程序的再 定位。