计算机操作系统教程 第四版 张尧学著 清华大学出版社 文档
U034计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第4章
2. 带权周转时间 作业的周转时间包含了两个部分，即等待时间和执 行时间。为了更进一步反映调度性能，使用带权周 转时间的概念。带权周转时间是作业周转时间与作 业执行时间的比： Wi=Ti/Tri 对于被测定作业流所含有的几个作业来说，其平均 1 n 带权周转时间为：
W= W n
i =1 i
对于分时系统，除了要保证系统吞吐量大、资源利 用率高之外，还应保证有用户能够容忍的响应时间。 因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转 时间来衡量调度性能是不够的。
4.1.2 调度的层次 处理机调度问题实际上也是处理机的分配问题。显 然，只有那些参与竞争处理机所必需的资源都已得 到满足的进程才能享有竞争处理机的资格。这时， 它们处于内存就绪状态。这些必需的资源包括内存、 外设及有关数据结构等。从而，在进程有资格竞争 处理机之前，作业调度程序必须先调用存储管理、 外设管理程序，并按一定的选择顺序和策略从输入 井中选择出几个处于后备状态的作业，为它们分配 内存等资源和创建进程，使它们获得竞争处理机的 资格。
4.3 进 程 调 度
无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数 一般都多于处理机数，这将导致用户进程互相争夺 处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。 这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处 理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之 执行。本节介绍进程调度的功能、进程调度发生的 时机以及由进程调度引起的进程上下文切换等。
4.3.1 进程调度的功能 进程调度的具体功能可总结如下： (1) 记录系统中所有进程的执行情况 作为进程调度的准备，进程管理模块必须将系统中 各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB 表中。并且，进程管理模式根据各进程的状态特征 和资源需求，将各进程的PCB表排成相应的队列并 进行动态队列转接。进程调度模块通过PCB变化来 掌握系统中所有进程的执行情况和状态特征，并在 适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理 机。
计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章
5.1.2 地址变换
• 内存地址的集合称为内存空间或物理地址空间。内存中，每 一个存储单元都与相应的称为内存地址的编号相对应。显然， 内存空间是一维线性空间。 • 虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一 维物理线性空间所涉及的两个问题：
– 第一个问题是虚拟空间的划分问题。 • 虚拟空间的划分使得编译链接程序可以把不同的程序模块(它们 可能是用不同的高级语言编写的)，链接到一个统一的虚拟空间 中去。虚拟空间的划分与计算机系统结构有关。 • VAX-11型机中的虚拟空间就是划分为进程空间和系统空间两大 部分，而进程空间又更进一步划分为程序区和控制区。VAX-11 的虚拟空间容量为232单元，其中程序区占230单元，用来存放用 户程序，程序段以零为基址动态地向高地址方向增长，最大可 达230-1号单元。控制区也占230个单元，存放各种方式和状态下 的堆栈结构及数据等，其虚拟地址由231-1号地址开始由高向低 地址方向增长。系统空间占231个单元，用来存放操作系统程序。
5.1.3 内外存数据传输的控制 要实现内存扩充，在程序执行过程中，内存和外存之间 必须经常地交换数据。也就是说，把那些即将执行的程序和 数据段调入内存，而把那些处于等待状态的程序和数据段调 出内存。那么，按什么样的方式来控制内存和外存之间的数 据流动呢?最基本的控制办法有两种。一种是用户程序自己控 制，另一种是操作系统控制。
5.1.1 虚拟存储器 • 虚拟存储器是存储管理的核心概念。 • 实验证明，在一个进程的执行过程中，其大部分程 序和数据并不经常被访问。这样，存储管理系统把 进程中那些不经常被访问的程序段和数据放入外存 中，待需要访问它们时再将它们调入内存。那么， 对于那些一部分数据和程序段在内存而另一部分在 外存的进程，怎样安排它们的地址呢？ • 通常由用户编写的源程序，首先要由编译程序编译 成CPU可执行的目标代码。然后，链接程序把一个 进程的不同程序段链接起来以完成所要求的功能。 显然，对于不同的程序段，应具有不同的地址。
计算机操作系统-课后习题答案-张尧学名师优质资料
计算机操作系统-课后习题答案-张尧学名师优质资料第一章绪论1．什么是操作系统的基本功能?答：操作系统的职能是管理和控制汁算机系统中的所有硬、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
操作系统的基本功能包括：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）和用户接口等。
2．什么是批处理、分时和实时系统?各有什么特征?答：批处理系统（batchprocessingsystem）：操作员把用户提交的作业分类，把一批作业编成一个作业执行序列，由专门编制的监督程序（monitor）自动依次处理。
其主要特征是：用户脱机使用计算机、成批处理、多道程序运行。
分时系统（timesharingoperationsystem）：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮转的方式，把处理机分配给各进程使用。
其主要特征是：交互性、多用户同时性、独立性。
实时系统（realtimesystem）：在被控对象允许时间范围内作出响应。
其主要特征是：对实时信息分析处理速度要比进入系统快、要求安全可靠、资源利用率低。
3．多道程序（multiprogramming）和多重处理（multiprocessing）有何区别?答；多道程序（multiprogramming）是作业之间自动调度执行、共享系统资源，并不是真正地同时值行多个作业；而多重处理（multiprocessing）系统配置多个CPU，能真正同时执行多道程序。
要有效使用多重处理，必须采用多道程序设计技术，而多道程序设计原则上不一定要求多重处理系统的支持。
6.设计计算机操作系统时与那些硬件器件有关运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备第二章作业管理和用户接口2．作业由哪几部分组成?各有什么功能?答：作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。
程序和数据完成用户所要求的业务处理工作，作业说明书则体现用户的控制意图。
3．作业的输入方式有哪几种?各有何特点答：作业的输入方式有5种：联机输入方式、脱机输入方式、直接耦合方式、SPOOLING（Simultaneous Peripheral OperationsOnline）系统和网络输入方式，各有如下特点：（1）联机输入方式：用户和系统通过交互式会话来输入作业。
U035计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第3章
3.1.2 进程的定义 进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系 统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。从那以来，人 们对进程下过许多各式各样的定义。 (1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick， J.T.Donovan）； (2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen， D.Jofferson）； (3) 进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要 分配和释放各种资源（P.Denning）； (4) 行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活 动称为进程（E.W.Dijkstra）；
W(Si)={b1 b2 … bn}，bj(j=1，…，n) 是语句Si在执行期间必须对其进行修改、访问的变量； 如果对于语句S1和S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}， ② W(S1)∩ R(S2)={∮}， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立，则语句S1和S2是 可以并发执行的。
(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。程序是 指令的有序集合，没有任何执行的含义。而进程则强调执 行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。 (2) 进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进 程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也就是 说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的， 执行速度是异步的。显然，由于程序不反映执行过程，所 以不具有并行特征。 (3) 进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受 到系统自己的制约。这里，制约就是对进程独立性和异步 性的限制。 (4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据 集不同。
第3章 进程管理
3.1 进程的概念 3.2 进程的描述 3.3 进程状态及其转换 3.4 进程控制 3.5 进程互斥 3.6 进程同步 3.7 进程通信 3.8 死锁问题 3.9 线程 本章小结 习题
《操作系统教程(第4版)》ch7-7-5-7-6-7-7安全0S设计和开-Linux-windows
• 3)入侵测试：入侵者应当掌握操作系统典型的安 全漏洞，并试图发现和利用系统中的安全缺陷。
3操作系统安全测评准则
系统分为四类七个安全等级 D类—D级，安全性最低级，整个系统不可信任。 C类—自主保护类，
• 安全功能包括的安全元素：
标识与鉴别、自主访问控制、强制访问控制、 标记客体重用、审计、数据完整性、可信路径、 隐蔽信道分析和可信恢复。 • 安全保证：
1)TCB自身安全保护，包括TSF模块、资源利用、 TCB访问等；
2)TCB设计和实现，包括配置管理、分发和操作、 开发、指导性文档、生命周期支持、测试、脆 弱性评定等；
• 安全策略配置目标包括：控制对数据的原始访问、保 护内核和系统软件的完整性、防止特权进程执行危险 代码、及限制有特权进程缺陷所导致的伤害、防止未 通过身份鉴别就进入管理员角色或域、防止普通进程 干扰系统进程或管理员进程等。
• 策略可根据策略文件灵活生成，客体的类型有：设备、 文件、网络文件、网络等；主体域策略定义有：管理、 系统、用户等。
7.6 Linux安全机制
1 Linux基本安全机制 1）标识与鉴别 2)存取控制 3)审计 4)特权管理 5)网络安全 6)其它安全机制
2 安全操作系统SELinux
客户机
对象管理器 策略执行
对象到SID映射
查询
安全服务器 安全策略
决策
SID到安全上 下文的映射
SELinux安全体系结构
安全的请求和决策有三种情况
3 Linux安全模块
Linux内核的安全框架必须是：
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第2章 操作系统用户界面
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
《计算机操作系统第四版》
目 录
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 现代操作系统的新技术
01
操作系统概述
操作系统的定义和作用
定义：操作系统是一组控制和管理计算机 软硬件资源、提供用户界面以及为应用程 序提供支持的系统软件。
为应用程序提供支持，使应用程序能够更 好地运行。
内存保护技术
界限寄存器
01
通过设置界限寄存器来保护内存，确保程序不会访问到不属于
它的内存区域。
基址寄存器和限长寄存器
02
通过基址寄存器和限长寄存器来限定程序可以访问的内存范围，
防止越界访问。
保护键
03
通过设置保护键来对内存进行保护，只有拥有相应权限的程序
才能访问对应的内存区域。
虚拟内存技术
请求分页 将程序的逻辑地址空间划分为大小相等的页面，当需要访 问某个页面时，会向系统发出请求并将该页面调入内存。
感谢观看
05
设备管理
设备管理的目标和功能
目标
方便性、并行性、均衡性、独立性
功能
设备控制、设备分配、设备处理、缓冲区管理
I/O控制方式
程序I/O方式
CPU和I/O设备串行工作，CPU在I/O 操作期间处于忙等状态
中断驱动I/O方式
CPU和I/O设备并行工作，CPU在I/O 操作期间可执行其他任务
DMA I/O方式
提供文件共享、打印服务、电 子邮件等网络服务，满足用户
需求。
云计算资源管理
对云计算环境中的计算、存储 和网络资源进行统一管理和调
度。
虚拟化技术
通过虚拟化技术实现硬件资源 的抽象和复用，提高资源利用
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）
计算机操作系统（第四版）课后习题答案（完整版）第⼀章1．设计现代OS的主要⽬标是什么？答：（1）有效性（2）⽅便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作⽤可表现在哪⼏个⽅⾯？答：（1）OS作为⽤户与计算机硬件系统之间的接⼝（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS⾸先在裸机上覆盖⼀层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第⼀层次抽象；在第⼀层软件上再覆盖⽂件管理软件，实现了对硬件资源操作的第⼆层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：主要动⼒来源于四个⽅⾯的社会需求与技术发展：（1）不断提⾼计算机资源的利⽤率；（2）⽅便⽤户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有⽤户程序和数据的纸带或卡⽚装⼊纸带输⼊机或卡⽚机，在外围机的控制下，把纸带或卡⽚上的数据或程序输⼊到磁带上。
该⽅式下的输⼊输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进⾏的。
⽽联机I/O⽅式是指程序和数据的输⼊输出都是在主机的直接控制下进⾏的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动⼒是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动⼒是更好地满⾜⽤户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使⽤缩短了作业的平均周转时间；⼈机交互能⼒使⽤户能直接控制⾃⼰的作业；主机的共享使多⽤户能同时使⽤同⼀台计算机，独⽴地处理⾃⼰的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当⽤户在⾃⼰的终端上键⼊命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在⽤户能接受的时延内将结果返回给⽤户。
解决⽅法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收⽤户从各个终端上输⼊的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存⽤户键⼊的命令或数据。