操作系统_第九章
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的定义和作用操作系统的组成：内核、shell、文件系统、设备驱动程序操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统、分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统的概念和发展历程通过实例分析，让学生了解操作系统的组成和作用开展小组讨论，比较不同类型的操作系统1.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统的定义、功能、组成和分类实例：Windows、Linux、macOS等操作系统的特点1.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统的概念和组成的掌握情况小组讨论：评估学生对不同类型操作系统的理解和分析能力课后作业：巩固学生对操作系统知识的学习第二章：进程管理2.1 教学目标了解进程的定义和作用掌握进程管理的基本方法和策略理解进程同步和互斥的概念2.2 教学内容进程的定义和作用进程管理的基本方法：进程调度、进程同步、进程互斥进程同步和互斥的实现：信号量、管程、事件等2.3 教学方法采用讲授法，介绍进程的定义和作用通过实例分析，让学生了解进程管理的方法和策略开展小组讨论，探讨进程同步和互斥的实现方式2.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：进程的定义、进程管理的方法和策略、进程同步和互斥的概念实例：进程调度算法、信号量的使用2.5 教学评估课堂问答：了解学生对进程的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对进程管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对进程同步和互斥知识的学习第三章：内存管理3.1 教学目标了解内存的定义和作用掌握内存管理的基本方法和策略理解内存分配和回收的原则3.2 教学内容内存的定义和作用内存管理的基本方法：分页、分段、虚拟内存内存分配和回收的原则：首次适应法、最佳适应法、最坏适应法3.3 教学方法采用讲授法，介绍内存的定义和作用通过实例分析，让学生了解内存管理的方法和策略开展小组讨论，探讨内存分配和回收的原则3.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：内存的定义、内存管理的方法和策略、内存分配和回收的原则实例：分页算法、分段算法、虚拟内存的实现3.5 教学评估课堂问答：了解学生对内存的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对内存管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对内存分配和回收知识的学习第四章：文件管理4.1 教学目标了解文件的定义和作用掌握文件管理的基本方法和策略理解文件系统的结构和组织方式4.2 教学内容文件的定义和作用文件管理的基本方法：文件的创建、删除、打开、关闭等文件系统的结构和组织方式：目录结构、文件存储方式、文件访问控制4.3 教学方法采用讲授法，介绍文件的定义和作用通过实例分析，让学生了解文件管理的方法和策略开展小组讨论，探讨文件系统的结构和组织方式4.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：文件的定义、文件管理的方法和策略、文件系统的结构和组织方式实例：Linux、Windows等操作系统中的文件管理4.5 教学评估课堂问答：了解学生对文件的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对文件管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对文件系统结构和组织方式知识的学习第五章：设备管理5.1 教学目标了解设备的定义和作用掌握设备管理的基本方法和策略理解设备驱动程序第六章：设备管理（续）5.2 教学内容设备驱动程序：概念、作用和实现方式设备管理的基本方法：设备分配、设备请求调度、设备控制设备管理的高级主题：I/O中断处理、DMA传输、虚拟设备5.3 教学方法采用讲授法，介绍设备驱动程序的概念和作用通过实例分析，让学生了解设备管理的方法和策略开展小组讨论，探讨设备管理的高级主题5.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：设备驱动程序的概念、设备管理的方法和策略、设备管理的高级主题实例：硬盘驱动程序、打印机驱动程序、I/O中断处理5.5 教学评估课堂问答：了解学生对设备驱动程序的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对设备管理方法和策略的理解能力课后作业：巩固学生对设备管理高级主题知识的学习第七章：操作系统用户界面7.1 教学目标了解操作系统的用户界面的定义和作用掌握操作系统用户界面的基本设计和实现方法理解图形用户界面(GUI)和命令行用户界面(CLI)的差异和优缺点7.2 教学内容用户界面的定义和作用用户界面的基本设计原则：用户友好性、易用性、可访问性GUI和CLI的设计和实现方法：窗口管理、事件处理、命令解析7.3 教学方法采用讲授法，介绍用户界面的定义和作用通过实例分析，让学生了解用户界面的设计和实现方法开展小组讨论，探讨GUI和CLI的差异和优缺点7.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：用户界面的定义、用户界面的设计和实现方法、GUI和CLI的差异和优缺点实例：Windows操作系统、Linux终端、macOS的Finder7.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统用户界面的定义和作用的掌握情况小组讨论：评估学生对用户界面设计和实现方法的理解能力课后作业：巩固学生对GUI和CLI差异和优缺点知识的学习第八章：操作系统安全8.1 教学目标了解操作系统安全的定义和重要性掌握操作系统安全的基本机制和策略理解操作系统的安全威胁和防护措施8.2 教学内容操作系统安全的定义和重要性安全机制：访问控制、身份验证、加密、审计安全策略：最小权限原则、安全分层模型、安全内核常见安全威胁：恶意软件、漏洞攻击、social engineering防护措施：防火墙、入侵检测系统、安全更新8.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统安全的定义和重要性通过实例分析，让学生了解安全机制和策略开展小组讨论，探讨安全威胁和防护措施8.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统安全的定义、安全机制和策略、安全威胁和防护措施实例：操作系统安全漏洞案例分析、安全防护工具的使用8.5 教学评估课堂问答：了解学生对操作系统安全的定义和重要性的掌握情况小组讨论：评估学生对安全机制和策略的理解能力课后作业：巩固学生对操作系统的安全威胁和防护措施知识的学习第九章：操作系统性能分析9.1 教学目标了解操作系统性能的定义和重要性掌握操作系统性能分析的基本方法和工具理解操作系统性能优化和调优的策略9.2 教学内容操作系统性能的定义和重要性性能分析方法：基准测试、模拟、监控和分析工具性能评价指标：响应时间、吞吐量、资源利用率性能优化策略：进程调度优化、内存管理优化、文件系统优化9.3 教学方法采用讲授法，介绍操作系统性能的定义和重要性通过实例分析，让学生了解性能分析方法和工具开展小组讨论，探讨性能优化和调优的策略9.4 教学资源教材：《操作系统原理与应用》课件：操作系统性能的定义、性能分析方法和工具、性能优化和调优的策略实例：操作系统性能监控工具（如top, vmstat）的使用、性能优化的案例分析重点和难点解析1. 操作系统的定义和作用：理解操作系统作为计算机系统核心组件的基本概念，以及它在资源管理、程序执行和用户界面方面的关键作用。
操作系统原理9-文件系统
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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，保障文件及文件系统的 安全性； 5、提供文件及文件系统的备份和恢复功能； 6、提供对文件的加密和解密功能。
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9.2 文件的逻辑组织与存取方法 9.2.1 文件的组织 可以用两种不同的观点去进行研究文件结构 用户观点: 是研究用户“思维”中的抽象文件，或称逻辑文件，其研 究的侧重点在于为用户提供一种逻辑结构清晰、使用简 便的逻辑文件形式。用户将按照这种形式去存储、检索 和加工有关文件中的信息。 实现观点: 是研究驻留在设备“介质”中的实际文件，或称物理文件 。它研究的侧重点是选择一些工作性能良好、设备利用 率高的物理文件形式。系统将按照这种形式同外部设备 打交道并控制信息的传输
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9.1.3 文件系统 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。 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。
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9.6 文件目录 9.6.1 文件目录及内容 文件目录项：
1.文件名 2.文件的大小，单位：字节 3.文件在物理存储介质中的位置 。取决于文件的物理结构 。 对于连续文件：文件起始块号（ 即文件的第一个物理块块号）； 对于串联文件：指向第一个物理 块的指针； 对于索引文件：索引表。 4.存取控制信息 文件主和其它用户对该文件的访 问权限。 5.管理信息 包含文件创建的日期和时间，最 近修改该文件的日期和时间等。 6.文件的类型
《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。
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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。
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。
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。
操作系统教学大纲
《操作系统》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：《操作系统》总学时与学分：72学时 4学分课程性质：专业必修课授课对象：计算机科学与技术专业二、课程教学目标与任务操作系统原理是一门专业基础课程，是涉及考研等进一步进修的重要课程，是计算机体系中必不可少的组成部分。
本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，理解操作系统的基本概念和主要功能，掌握操作系统的使用和一般的管理方法，从而为学生以后的学习和工作打下基础。
三、学时安排课程内容与学时分配表章节内容学时第一章操作系统引论5第二章进程管理12第三章处理机调度与死锁12第四章存储管理12第五章设备管理10第六章文件管理8第七章操作系统接口4第八章网络操作系统3第九章系统安全性3第十章UNIX操作系统3四、课程教学内容与基本要求第一章操作系统引论教学目标：通过本章的学习，使学生掌握操作系统的概念，操作系统的作用和发展过程，知道操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对计算机系统的首次扩充，是现代计算机系统必须配置的软件。
基本要求：掌握操作系统的目标和作用、发展过程、基本特征及主要功能；了解操作系统的结构设计本章重点：操作系统的概念、作用，操作系统的基本特征以及操作系统的主要功能。
本章难点：操作系统基本特征的理解，操作系统主要功能的体现。
教学方法：讲授与演示相结合1．操作系统的目标和作用：操作系统的目标、作用、推动操作系统发展的主要动力。
2. 操作系统的发展过程：无操作系统的计算机系统、批处理系统、分时系统、实时系统、微机操作系统的发展。
3．操作系统的基本特征：并发性和共享性、虚拟和异步性。
4. 操作系统的主要功能：处理机管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能。
5. OS结构设计。
第二章进程管理教学目标：通过本章的学习使学生了解在现代的操作系统中程序并不能独立运行，作为资源分配和独立运行的基本单位都是进程。
操作系统所具有的四大特征也都是基于进程而形成的，并可以从进程的观点来研究操作系统。
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2. 数据传送控制方式
B. 中断方式 中断方式的传送结构
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2. 数据传送控制方式
B. 中断方式 中断方式的工作流程
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2. 数据传送控制方式
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2. 数据传送控制方式
选择和衡量控制方式的原则： ✓数据传送速度足够高，又不丢失数据。 ✓系统开销小，所需处理控制程序少。 ✓充分发挥硬件资源能力，I/O尽量忙，CPU等待时间尽量少。
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2. 数据传送控制方式
外围设备和内存之间的数据传送控制方式： ✓程序直接控制方式 ✓中断控制方式 ✓DMA方式 ✓通道方式
操作系统
第九章 文件系统
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第九章 设备管理
1. 引言 2. 数据传送控制方式 3. 中断技术 4. 缓冲技术 5. 设备分配 6. I/O进程控制 7. 设备驱动程序
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1. 引言
A. 设备的类别 B. 设备管理的功能和任务
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1. 引言
A. 设备的类别 分类的目的： 计算机设备种类繁多，特性各异，操作方式差别很大，管理复杂。 简化设备管理程序，同类设备的硬件特性相似，管理程序差别不大。
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3. 中断技术
A. 中断的基本概念 中断（interrupt）是指计算机在执行程序期间，系统内发生任何非寻常或非预期的急需处 理的事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的事件处理程序，待处 理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。 中断源：引起中断发生的事件。 中断请求：中断源向CPU发出请求中断处理信号。 中断响应：CPU收到中断请求后转相应的事件处理程序。
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5. 分配设备
A. 设备分配使用的数据结构 ① 设备控制表（DCT）：系统生成或连接设备时创建，可以被动态修改。
✓ 设备标识符。用来区别设备。 ✓ 设备类型。比如终端设备、字符设备或是块设备。 ✓ 设备地址和设备号。和内存统一编址或单独编址。 ✓ 设备状态。正在工作还是空闲。 ✓ 等待队列指针。等待使用该设备的进程组成的队列。 ✓ I/O控制器指针。指向该设备相连接的I/O控制器。
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1. 引言
B. 设备管理的功能和任务 ① 主要任务：
✓ 选择和分配输入输出设备以便进行数据传输工作。 ✓ 控制输入输出设备与内存之间交换数据。 ✓ 为用户提供一个透明接口。 ✓ 提高设备与CPU之间、设备与设备之间以及进程与进程之间的并行操作度。
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1. 引言
B. 设备管理的功能和任务 ② 主要功能：
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3. 中断技术
A. 中断的基本概念 禁止中断： CPU内部处理机状态字（PSW）的中断允许位被清除，从而不允许CPU响应中断。 中断屏蔽： 中断请求产生后，系统用软件的方式选择的封锁部分中断，允许另外一部分中断响应。
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3. 中断技术
B. 中断的分类与优先级 中断分轻重缓急 根据中断源的产生分类： 内中断：处理机和内存内部产生的中断（陷阱trap）。包括程序运算错误、地址非法，时 间片中断，用户态到核心态的切换。 外中断：处理机和内存外部的中断。包括I/O设备发出的I/O中断，外部信号中断以及断点 调试触发的中断。
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2. 数据传送控制方式
D. 通道控制方式 通道的类型 ✓字节多路通道：以字节为单位，用于大量低速设备，比如终端、打印机等。 ✓数组多路通道：以块为单位，用于中速块设备，具有传送速率较高，能分时操作不同设 备。 ✓选择通道：以块为单位，但不能分时，一次只能控制一台设备进行I/O操作。速率高。
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3. 中断技术
D. 中断处理过程
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3. 中断技术
D. 中断处理过程
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4. 缓冲技术
A. 缓冲的引入 没有缓冲区的问题 ① 外设与CPU速度不匹配： 例如打印机慢，CPU输出数据时，需要等待打印机打印，CPU计算时，打印机空闲。 解决方式： CPU将数据送入缓冲区然后执行其他计算，打印机慢慢打印。
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3. 中断技术
B. 中断的分类与优先级 不同中断的优先级不同
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3. 中断技术
B. 中断的分类与优先级 中断与陷阱的区别： ✓陷阱通常由处理机正在执行的现行指令引起，而中断则与现行指令无关的中断源引起。 ✓陷阱处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序的服务不是为了当前进程的。 ✓CPU执行一条指令后，下一条指令执行开始前响应中断，而一条指令执行中也可以响应 陷阱，入错误指令处理。
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3. 中断技术
C. 软中断 通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式。 与硬中断不同： 接收软中断的进程必须等到占用处理机时相应的处理才能进行。
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3. 中断技术
D. 中断处理过程 ✓不同的中断源一般对应不同的中断处理子程序，这些子程序入口地址存放内存相应单元。 ✓不同的中断源对应不同的处理机状态字（PSW），这些PSW放在内存不同单元。 ✓中断向量：存放PSW与中断处理子程序入口地址构成。 ✓通过中断向量表可以快速定位中断响应优先级、中断处理子程序入口地址和对应的PSW。
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1. 引言
A. 设备的类别 ✓按照使用特性的分类： 存储设备、输入输出设备、终端设备以及脱机设备。 ✓按照从属关系的分类： 系统设备和用户设备。 系统设备：系统生成时已配置好的标准设备。（键盘、打印机等）
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1. 引言
A. 设备的类别 ✓按照信息组织方式： 字符设备：以字符为单位组织处理信息的设备。（键盘、终端和打印机等） 块设备：以字符块（固定大小的块）为单位组织处理信息的设备。（磁盘、磁带等）
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2. 数据传送控制方式
D. 通道控制方式 定义：通道是一个独立于CPU的专管输入输出控制的处理机，它控制设备与内存直接进行 数据交换。 作用过程： CPU发出启动指令，指出通道相应的操作和I/O设备，并启动通道，使通道从内存中调出相 应的通道指令执行。
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2. 数据传送控制方式
D. 通道控制方式 通道指令 内容：被交换数据在内存中的位置、传送方向、数据块长度以及I/O设备地址信息等。 格式：操作码（读、写或控制）、计数段（数据块长度）以及内存地址段和结束标志组成。 Write 0 0 250 1850 Wirte 1 1 250 720
B. 中断方式 中断方式的特点： ✓支持多设备并行操作。 ✓数据缓冲寄存器容量小，会造成多次中断，耗费CPU处理时间。 ✓多设备并行，中断次数增加，会造成CPU无法响应中断或出现数据丢失的现象。 ✓外围设备速度快时，可能会造成CPU来不及取数据而数据丢失的情况。
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2. 数据传送控制方式
C. DMA方式 直接存取方式（Direct Memory Access） 基本思想：外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路。 传送字节计数器：对批量数据传送计数。 内存地址寄存器：确定传送的内存地址。
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4. 缓冲技术
A. 缓冲的引入 缓冲的实现： ✓专用硬件缓冲器：I/O控制器中的数据缓冲器； ✓内存缓冲区：内存中划出一个具有n个单元的专用缓冲区。
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4. 缓冲技术
B. 缓冲的种类 ✓单缓冲：设备和处理机之间设置一个缓冲器，无法实现并行操作。 ✓双缓冲：两个缓冲器的简单说明模型，并无实际意义。 ✓多缓冲：把多个缓冲区连接起来组成两部分，一部分用于输入，一部分用于输出。 ✓缓冲池：多个缓冲区统一管理，既可以用于输入，也可以用于输出。 缓冲区属于临界资源，需要解决不同进程访问互斥问题。
2. 数据传送控制方式
D. 通道控制方式 通道的流程
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2. 数据传送控制方式
D. 通道控制方式 通道的例子
2通道的优点： ✓与DMA方式相比数据的传送方向、存放数据的内存地址、传送数据的长度不再需要CPU 控制而是由专门的通道来控制，减轻了CPU的压力。 ✓一个通道可以控制多台设备，而一个DMA控制器只能控制一台设备。
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4. 缓冲技术
B. 缓冲池的管理 缓冲池的管理操作 数据进入缓冲池
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4. 缓冲技术
B. 缓冲池的管理 缓冲池的管理操作 数据从缓冲池中被取出
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4. 缓冲技术
B. 缓冲池的管理 缓冲池的管理操作
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5. 分配设备
✓设备、控制器和通道资源与CPU一样都属于进程需要竞争的资源。 ✓进程在使用设备之前需要向设备管理程序提出申请。 ✓设备管理程序根据相应的分配算法为进程分配设备。 ✓未得到设备分配的进程陷入等待状态。 设备分配管理的数据结构、分配策略原则以及分配算法。
B. 缓冲池的管理 缓冲池的管理操作 ✓从3种缓冲队列中选取一个缓冲区的过程 take_buf(type)； ✓把缓冲区插入相应缓冲队列 add_buf(type, number)； ✓供进程申请缓冲区用的过程 get_buf(type, number)； ✓供进程将缓冲区放入相应缓冲队列的过程 put_buf(type, work_buf)。 type：表示缓冲队列类型， number：缓冲区号，work_buf：工作缓冲区类型。
✓ 提供和进程管理系统的接口： 当进程要求设备资源时，接口将进程要求转给设备管理程序。 ✓ 进行设备分配： 把设备分配给请求该设备的进程（按一定的分配算法），未分配的进程进入等待队列。
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1. 引言
B. 设备管理的功能和任务 ② 主要功能：
✓ 实现设备和设备、设备和CPU之间的并行操作： 3种执行方式：通道、DMA和中断技术。实现设备与内存之间的数据交换不会一直占用CPU。 ✓ 进行缓冲区管理： CPU、内存速度快，设备数据流通速度慢，缓冲区是用来解决速度不匹配问题的。 设备管理程序负责缓冲区的分配和释放。
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4. 缓冲技术
B. 缓冲池的管理 工作缓冲区的分类： a. 用于收容设备输入数据的收容输入缓冲区 hin； b. 用于提取设备输入数据的提取输入缓冲区 sin； c. 用于收容CPU输出数据的收容输出缓冲区 hout； d. 用于提取CPU输出数据的提取输出缓冲区 sout。