操作系统第4-5章作业2015讲解
计算机操作系统课件(第四版)第四五章
000
子1
.
. 子1
01000 主
逻辑30（0 相对）地址.——子2装入（汇编子编1译） 1200
被00链0 接子2装配逻（辑或地址汇装编入、模块编译）后子的2 目标模块
所40限0 定的地址的集合；
02200
相对地址
源相程序对/单于个目某标个模块基准量（通常为：0）的编址。 物理地址 内存
8
3、重定位的概念
第四章 存储器管理
4.1 存储器的层次结构 4.2 程序的装入和链接 4.3 连续分配存储管理方式 4.4 对换 4.5 分页存储管理方式 4.5 分段存储管理方式
1
4.1 存储器的层次结构
4.1.1 多级存储器结构 4.1.2 主存储器与寄存器 4.1.3 高速缓存和磁盘缓存
2
4.1.1 多级存储器结构
重定位
000概 修0 念 改： 过在 程装称入为时重对定目位标。程100序00中指令和数据的 100即0 ，LO逻AD 辑1,25地00址变换为物理110地00址LLO的OAADD过11,,程122550。000
重定位的类型
装入
2500
静态36重5 定位：地址变换125是00 在装入365时一次完
2 3 4
第 第页34号页页P
例如：
第5页 第6页
31
位移量W
2K-1
物理块号P
2K-1
12 11
页内地址5 d 6 7 80
页号P
位移量（页内地址）1W90
11
每页大小为4KB，地址空间最多允许有1M页
34
页号用户P作和业页内地址d的页计表 算公式
内存
P＝第IN0页T [A/L] d＝第[A1页] MOD L
操作系统第五章课后习题讲解
图5.10
图5.11
第五章课后习题讲解
LOGO
这个状态是安全的。 解：这个状态是安全的。 因为C={3 C={3， }而Allocation={2， 因为C={3，7，2，3 }而Allocation={2，5，1， 2}则Available={1， 1}。 2}则Available={1，2，1，1}。 NEED 进程 P0 P1 P2 P3 P4 R0 1 2 3 3 0 R1 3 3 1 1 2 R2 1 1 2 0 1 R3 1 1 3 3 1
每个进程均只允许申请1 答：4个。每个进程均只允许申请1台，每个进程 Allocation均为 均为1 因为max max为 Available为 Allocation均为1，因为max为2，则Available为1。 此时，总共的Allocation Allocation为 所以，最多允许4 此时，总共的Allocation为4，所以，最多允许4 个进程参与竞争。 个进程参与竞争。
第五章课后习题讲解
LOGO
5.11 考虑图5.9所示的资源分配图，哪个进 程会发生死锁？
图5.9
P3、P4会发生死锁 因为P3 R3、P4、R4形成 会发生死锁。 P3、 答：P3、P4会发生死锁。因为P3、R3、P4、R4形成 环路。 环路。
第五章课后习题讲解
LOGO
5.13 假定一个系统具有四个系统类型，C={3，7， 2，3}，最大资源需求数表如图5.10所示。资源分 配器根据图5.11中的表来分配资源，这个状态安 全吗？为什么？
1 3 1 1 3 4 1 2 1 2 1 1 2 3 1 1 3 6 1 3 3 1 2 3 3 7 2 3 3 1 0 3 3 6 2 3 0 2 1 1 1 3 1 2
操作系统讲义第五章
操作系统讲义第五章在计算机的世界里，操作系统就像是一位幕后的大管家，默默地管理着各种资源，确保计算机能够高效、稳定地运行。
这一章，咱们就来深入探讨一下操作系统中的一些关键概念和技术。
首先，咱们来聊聊进程管理。
进程可以简单理解为正在运行的程序。
比如说，当您打开一个浏览器浏览网页时，就启动了一个浏览器进程。
操作系统要负责为这些进程分配资源，如 CPU 时间、内存空间等，还要协调它们之间的运行顺序，避免冲突和混乱。
进程有几种不同的状态，比如就绪态、运行态和阻塞态。
就绪态就是进程已经准备好运行，只等 CPU 分配时间给它；运行态就是进程正在使用 CPU 执行指令；阻塞态则是进程因为等待某些资源而暂时无法运行，比如等待输入数据。
为了有效地管理进程，操作系统使用了各种调度算法。
比如先来先服务算法，谁先来就先给谁分配 CPU 时间；还有短作业优先算法，优先处理运行时间短的进程，以提高系统的整体效率。
接下来，咱们谈谈内存管理。
内存是计算机存储数据和程序的地方，就像一个大仓库。
操作系统要确保不同的程序能够合理地使用内存，避免相互干扰和冲突。
内存管理有分页和分段两种主要方式。
分页是将内存分成固定大小的页，程序也被分成同样大小的页，这样便于管理和分配。
分段则是根据程序的逻辑结构，将其分成不同的段，比如代码段、数据段等。
虚拟内存技术也是内存管理中的一个重要手段。
它允许程序使用比实际物理内存更大的内存空间，通过将暂时不用的数据存储在硬盘上，当需要时再调入内存，从而扩展了程序可用的内存范围。
再说说文件管理。
文件是计算机中存储信息的基本单位，操作系统要负责文件的创建、存储、检索和删除等操作。
文件系统就像是一个文件的仓库管理员，它规定了文件的组织方式和存储结构。
常见的文件系统有 FAT、NTFS 等。
文件在存储时，会被分配一个特定的存储空间，并通过目录结构进行管理，方便用户查找和访问。
文件的访问控制也是很重要的一环。
操作系统要确保只有授权的用户能够访问和修改特定的文件，以保护文件的安全性和完整性。
2024版《操作系统第五章》ppt课件[1]
![2024版《操作系统第五章》ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/846806f4970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed4de.png)
《操作系统第五章》ppt课件•第五章概述•进程管理•内存管理•文件系统目•设备管理•现代操作系统新技术展望录CATALOGUE 第五章概述内容进程的概念、状态和转换进程控制块（PCB）的作用和内容进程队列和调度算法进程同步与通信机制目标010204掌握进程的基本概念和管理方法理解进程状态及其转换过程了解进程控制块的作用和内容熟悉进程队列和调度算法的原理和实现030102进程（Process）进程状态（Proces…进程控制块（Proce…进程队列（Proces…调度算法（Schedu…030405关键概念与术语CATALOGUE 进程管理进程概念及特征进程定义进程特征进程状态与转换进程状态进程转换进程控制块PCB PCB作用PCB内容进程同步与通信进程同步主要任务是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
进程通信指进程之间的信息交换。
进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。
为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。
但是进程之间的信息交换又是必须实现的。
CATALOGUE 内存管理内存基本概念及原理内存定义01内存原理02内存分类03单一连续分配固定分区分配动态分区分配基本原理分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号。
相应地，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为(物理)块或页框(frame)，也同样为它们加以编号。
要点一要点二地址结构分页存储管理的逻辑地址由页号和页内地址两部分组成。
内存分配在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若干个页分别装入到多个可以不相邻接的物理块中。
要点三基本原理分段存储管理方式是按照用户进程中的自然段划分逻辑空间。
例如，用户进程由主程序、两个子程序、符号表、栈和一组数据组成，于是可以把这个用户进程划分为5个段，每一段的起始地址由用户给出。
计算机操作系统第四章作业详细版讲课教案
计算机操作系统第四章作业详细版讲课教案计算机操作系统第四章作业详细版1.为什么要配置层次式存储器？在计算机执行时，几乎每一条指令都涉及对存储器的访问，因此要求对存储器的访问速度能跟得上处理机的运行速度。
或者说，存储器的速度必须非常快，能与处理机的速度相匹配，否则会明显的影响到处理机的运行。
此外还要求存储器具有非常大的容量，而且存储器的价格还应很便宜。
对于这样十分严格的三个条件，目前是无法同时满足的。
于是正在现代计算机系统中都无一例外的采用了多层结构的存储器系统。
2.可采用哪几种方式将程序装入内存？它们分别适用于何种场合？（1）绝对装入方式当计算机系统很小，且仅能运行单道程序时，完全有可能知道程序将驻留在内存的什么位置。
此时可以采用绝对装入方式。
用户程序编译后，将产生绝对地址的目标代码。
（2）可重定位装入方式绝对装入方式只能将目标模块装入到内存中事先指定的位置，这只适用于单道程序环境。
而在多道程序环境下，编译程序不可能预知经编译后所得到的目标模块应放在内存的何处。
因此，对于用户程序编译所形成的若干个目标模块，它们的起始地址通常都是从0开始的，程序中的其他地址也都是想对于起始地址计算的。
此时，不可能再采用绝对装入方式，而应采用可重定位装入方式，他可以根据内存的具体情况将装入模块装入到内存的适当位置。
（3）动态运行时的装入方式可重定位装入方式可将装入模块装入到内存中任何允许的位置，故可用于多道程序环境，但该方式并不允许程序运行时在内存中移动位置。
因为，程序在内存中的移动，意味着它的物理位置发生了变化，这时必须对程序和数据的地址（绝对地址）进行修改后方能运行。
然而，实际情况是，在运行过程中他在内存中的位置肯能经常要改变。
动态运行时的装入程序在把装入模块装入内存后，并不立即把装入模块中的逻辑地址转换为物理地址，而是把这种地址转换推迟到程序真正要执行时才进行。
因此，装入内存后的所有地址都仍然是逻辑地址。
3.何谓静态链接？静态链接时需要解决两个什么问题？在程序运行之前，先将各目标模块及他们所需的库函数链接成一个完整的装配模块，以后不再拆开，我们把这种事先进行链接的方式称为静态链接方式。
浙大远程-操作系统原理第三次离线作业(第4、5章)
操作系统原理第三次作业（第4、5章）-1问答题1.用户在使用配置UNIX/Linux 操作系统的计算机时不能将用户软盘随便插进和拿出，试从UNIX/Linux子文件系统的使用原理说明它需要一定的操作的依据和操作的步骤。
UNIX系统只有一个安装UNIX操作系统的根设备的文件系统常驻系统，在硬盘上的其它盘区和软盘上的文件系统被安装前UNIX OS不知道，系统要使用其它文件系统，必须先用mount命令将其安装到系统，被安装的子文件系统的根安装到根设备树形目录的某一节点上。
子文件系统在安装时将该子系统的管理块（superblock）和有关目录信息拷贝到系统缓冲区和活动索引节点表，管理块中存放该子文件系统所对应盘区的管理信息，如即将分配的空闲块号和空闲索引节点号等。
子文件系统安装后进行文件读写增删，文件创建和删除等操作，其变化要记录在系统缓冲区中管理块和活动索引节点表中。
子文件系统使用完毕后要使用umount拆卸命令拆卸安装上去的文件系统，在拆卸时系统将内存系统缓冲区中的管理块和活动索引节点表信息拷贝到将拆卸的子文件系统盘中，保证信息的完整性。
软盘的子文件系统，它需按规定使用，步骤如下：(1)插入软盘(2)使用安装命令安装软盘文件系统(3)读／写盘中文件(4)使用拆卸命令拆卸软盘文件系统(5)取出软盘如使用软盘时随便插进和拿出软盘，就可能造成软盘信息的丢失2. 什么是文件共享？试述UNIX系统中文件共享的实现方法和命令的使用。
文件共享是允许不同的用户使用不同的名字名存取同一文件。
UNIX的文件共享方式有二种：(1)基于索引节点的共享方式--文件硬连接UNIX系统将文件控制块FCB中文件名和文件说明分开。
文件说明为索引节点，各文件索引节点集中存放在索引节点区。
而文件名与索引节点号构成目录，同一级目录构成目录文件，在文件区存放。
为了共享文件，只是在二个不同子目录下取了不同的文件名，但它们具有相同的索引节点号。
计算机操作系统教程 第4章
处理机调度可以分为4级：
(1) 作业调度：高级调度。 其主要任务是按一定的原则对外存输入井上的大量后备作业进行 选择，给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源，并建 立相应的进程，以使该作业的进程获得竞争处理机的权利。另外， 当该作业执行完毕时，还负责回收系统资源。 (2) 交换调度：又称中级调度。 其主要任务是按照给定的原则和策略，将处于外存交换区中的就 绪状态或就绪等待状态的进程调入内存，或把处于内存就绪状态或 内存等待状态的进程交换到外存交换区。交换调度主要涉及到内存 管理与扩充。 (3) 进程调度：又称微观调度或低级调度。 其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程 占用处理机。在确定了占用处理机的进程后，系统必须进行进程上 下文切换以建立与占用处理机进程相适应的执行环境。 (4) 线程调度
(2) 选择占有处理机的进程 进程调度的主要功能是按照一定的策略选择一 个处于就绪状态的进程，使其获得处理机执行。根 据不同的系统设计目的，有各种各样的选择策略， 例如系统开销较少的静态优先数调度法，适合于分 时系统的轮转法和多级反馈轮转法等。这些选择策 略决定了调度算法的性能。
(3) 进行进程上下文切换 一个进程的上下文（context）包括进程的状 态、有关变量和数据结构的值、硬件寄存器的值和 PCB以及有关程序等。一个进程的执行是在进程的 上下文中执行。当正在执行的进程由于某种原因要 让出处理机时，系统要做进程上下文切换，以使另 一个进程得以执行。当进行上下文切换时，系统要 首先检查是否允许做上下文切换（。然后，系统要 保留有关被切换进程的足够信息，以便以后切换回 该进程时，顺利恢复该进程的执行。在系统保留了 CPU现场之后，调度程序选择一个新的处于就绪状 态的进程，并装配该进程的上下文，使CPU的控制 权转换到被选中进程中。
操作系统-4-5章作业答案
4.2试述作业调度的主要功能。
（1）记录系统中各作业的状况，包括执行阶段的有关情况。
（2）从后备队列中挑选出一部分作业投入执行。
（3）为被选中作业做好执行前的准备工作。
（4）在作业执行结束时做善后处理工作。
4.4进程调度的功能有哪些？（1）记录系统中所有进程的执行情况。
（2）选择占有处理机的进程。
（3）进行进程上下文切换。
4.5进程调度的时机有哪几种？（1）当前进程自己调用sleep,wait等进入休眠状态。
（2）当前进程从系统调用进程执行结束后返回用户态时，它的优先级已经低于其它就绪状态进程，或调度标志被置位。
（3）当前进程在完成中断和陷阱处理后返回用户态时，它的优先级已经低于其它就绪状态进程或调度标志被置换。
（4）时间片被用完，而且当前进程的优先级低于其他就绪进程。
（5）当亲进程调用exit自我终止时。
计算在单道程序下，采用先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间，并指出它们的调度顺序。
（注：周转时间：从作业提交算起，直到执行完毕这段时间带权周转时间：作业的周转时间T与系统为其提供服务的服务时间之比）最短作业优先调度算法：平均周转时间（时间单位：分）：（120+138-50+168-40+228-20）/ 4=136平均带权周转时间（时间单位：分）：（120/120+（120+18-50）/18+（120+18+30-40）/30+ （120+18+30+60）/60）=19.73调度顺序：1--4--3--2先来先服务调度算法：平均周转时间（时间单位：分）：（120+180-20+210-40+228-50）/ 4=157平均带权周转时间（时间单位：分）：（120/120+160/60+170/30+178/18）=19.2调度顺序：1--2--3--45.9什么是页式管理？静态页式管理可以实现虚存吗？页式管理：就是把各进程的虚拟空间划分为若干长度相等的页面，把指令按页面大小划分后存放，在内存中执行或只在内存中存放那些经常被执行或即将被执行的页面，而那些不被经常执行以，及在近期内不可能被执行的页面则存放于外存中，按一定规则调入的一种内存管理方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4-5章作业
1、“整体对换从逻辑上也扩充了内存，因此也实现了虚拟存储器的功能”这种说法是否正确？请说明理由。
答：上述说明法是错误的。
整体对换将内存中暂时不用的某个程序及其数据换出至外存，腾出足够的内存空间以装入在外存中的、具备运行条件的进程所对应的程序和数据。
虚拟存储器是指仅把作业的一部分装入内存便可运行作业的存储器系统，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统，它的实现必须建立在离散分配的基础上。
虽然整体对换和虚拟存储器均能从逻辑上扩充内存空间，但整体对换不具备离散性。
实际上，在具有整体对换功能的系统中，进程的大小仍受到实际内存容量的限制。
2、什么叫静态重定位，什么叫动态重定位，它们分别与何种装入方式相对应？
答：把作业装入内存中随即进行地址变换的方式称为静态重定位，在作业执行期间，当访问到指令或数据时才进行地址变换的方式称为动态重定位。
它们分别和可重定位、动态运行时装入方式相对应。
3、虚拟存储器有哪些特征？其中最本质的特征是什么？
答：虚拟存储器具有离散性、多次性、对换性和虚拟性的特征。
其中最本质的特征是离散性，在此基础上又形成了多次性和对换性，所表现出来的最重要的特征是虚拟性。
4、某系统采用页式存储管理策略，拥有逻辑空间32页，每页为2KB，拥有物理空间1MB。
1）写出逻辑地址的格式。
2）若不考虑访问权限等，进程的页表有多少项？每项至少有多少位？
3）如果物理空间减少一半，页表结构应相应作怎样的改变？
答：1）该系统拥有逻辑空间32页，故逻辑地址中页号必须用5位来描述，而每页为2KB，因此，页内地址必须用11位来描述。
这样，可得到它的逻辑地址格式如下：
2）每个进程最多有32个页面，因此，进程的页表项最多为32项；若不考虑访问权限等，则页表项中只需给出页所对应的物理块号。
1MB的物理空间可分成29个内存块，故每个页表项至少有9位。
3）如果物理空间减少一半，则页表中项表项数仍不变，但每项的长度可减少1位。
5、对于下表所示的段表，请将逻辑地址（0，137）、（1，4000）、（2，3600）、（5，230）转
换成物理地址。
段表
答：[0,137]：50KB+137=51337；
[1，4000]：段内地址越界；
[2，3600]：70KB+3600=75280；
[5，230]：段号越界。
6、在请求分页系统中，页表应包括哪些数据项？每项的作用是什么？
答：请求分页的页表项如下：页号、物理块号、状态位P、访问字段A、修改位M、外存地址。
●状态位P：指示该页是否已调入内存；
●访问字段A：记录本页在一段时间内被访问的次数，或记录本页最近已有多长时间
未被访问，供选择换出页面时参考；
●修改位M：该页在调入内存后是否被修改过，供置换页面时参考；
●外存起址：指出该页在外存上的地址，供调入该页时参考。
7、在一个请求分页系统中，假如一个作业的页面走向为4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、
1、5，目前它还没有任何页装入内存，当分配给该作业的物理块数目M分别为3和4时，
请分别计算采用OPT、LRU和FIFO页面淘汰算法时，访问过程中所发生的缺页次数和缺页率，并比较所得结果。
（选做括号内的内容：根据本题的结果，请查找资料，说明什么是Belady现象，在哪种置换算法中会产生Belady现象，为什么？）
答：1）使用OPT算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当M=3时，缺页次数为7，缺页率为7/12；当M=4时，缺页次数为6，缺页率为6/12。
可见，增加分配给作业的内存块数，可减少缺页次数，从而降低缺页率。
访问过程中的缺页情况（M=3，OPT算法）
2）使用LRU算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当M=3时，缺页次数为10，缺页率为10/12；当M=4时，缺页次数为8，缺页率为8/12。
可见，增加分配给作业的内存块数，可减少缺页次数，从而降低缺页率。
3）使用FIFO算法时，访问过程中发生缺页的情况为：当M=3时，缺页次数为9，缺页率为9/12；当M=4时，缺页次数为10，缺页率为10/12。
可见，增加分配给作业的内存块数，反而增加了缺页次数，提高了缺页率，这种现象被称做Belady现象。
8、现有一请求调页系统，页表保存在寄存器中。
若一个被替换的页未被修改过，则处理一
个缺页中断需要8ms；若被替换的页已被修改过，则处理一个缺页中断需要20ms。
内存存取时间为1us，访问页表的时间可忽略不计。
假定70%被替换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过2us，可接受的最大缺页率是什么？
答：如果用p表示缺页率，则有效访问时间不超过2us可表示为
（1-p）×1us+p×(0.7×20ms+0.3×8ms+1us)≦2us，
因此可计算出：p≦1/16400≈0.00006，
即可接受的最大缺页率为0.00006。