《計算機操作系統(tǒng)》課件OS-chapter 8

第八章UNIXSYSTEMV的內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)調(diào)用本章重點及難點：進程結(jié)構(gòu)和進程調(diào)度系統(tǒng)調(diào)用UNIX中文件的管理8.1進程結(jié)構(gòu)和進程調(diào)度UNIX進程分兩部分：USER：（U區(qū)）其中存放普通信息（進程表項的擴充信息），其中存放著該進程的私用控制信息，它只能被運行在核心態(tài)的進程所存取。系統(tǒng)區(qū)表：SYSTEMV把進程的虛地址空間劃分為若干個邏輯區(qū)，有正文區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、棧區(qū)等。區(qū)是進程虛擬地址空間上的一段連續(xù)區(qū)域，它是被共享、保護及進行內(nèi)存分配和地址變換的獨立實體，它相當(dāng)于存貯器管理中所設(shè)的“段”。多個進程共享一個區(qū)，例如：多個進程共享一個正文區(qū)，即這幾個進程將執(zhí)行同一個程序。為了管理每個進程中的區(qū)，系統(tǒng)中設(shè)有一個稱為區(qū)表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中存在的每個區(qū)都在該表中占一個表項PROC：（進程表項）其中含有最常用的信息，這些信息包含相應(yīng)的進程控制信息，由核心對它們進行存取。進程區(qū)表：為了記錄進程的每一個區(qū)在進程中的虛地址，并通過它找到該區(qū)在物理存儲器中的實地址，系統(tǒng)為每一個進程配置了一張進程區(qū)表，表中每項記錄一個區(qū)的起始虛地址及指向系統(tǒng)區(qū)表中對應(yīng)的區(qū)表項。這樣核心通過查找進程區(qū)表和系統(tǒng)表，便可將區(qū)的邏輯地址變換為內(nèi)存地址?？梢?，進程區(qū)表和系統(tǒng)區(qū)表用于對區(qū)地址進程映象。這里用兩張表實現(xiàn)地址變換是為了便于實現(xiàn)區(qū)的共享。每個進程對應(yīng)的程序放在正文段，相應(yīng)數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)區(qū)。正文數(shù)據(jù)棧正文數(shù)據(jù)棧abcdef…………abcde由PROC、USER，系統(tǒng)區(qū)表項和進程區(qū)表項以及區(qū)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如下

A和B共享一個進程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)正文區(qū)本進程區(qū)表abc進程表項指針abc進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)調(diào)用中斷sleepwakeupswitcwakeup喚醒內(nèi)存有空switc內(nèi)存無空內(nèi)存有空獲得處理機進程調(diào)度剝奪返回返回921753648fork執(zhí)行了exit進程已不復(fù)存在。（結(jié)束進程對通過exit()。而它是系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)調(diào)用在核心態(tài)執(zhí)行。所以只能由核心態(tài)轉(zhuǎn)姿態(tài)9.8.2幾個系統(tǒng)調(diào)用1、與進程管理有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)

返回fork()1）fork():建立進程。0:子進程返回（子進程創(chuàng)建成功）

子進程的pid父進程返回

main(){intsum=0,i,n;if(fork()==0,{intmul=l,i;for(i:=1;i<=100;i++)mul*i;父

Printf();1Exit(0);}else子2wait(&n);{fori:=1toi<=20;i++}sum+=i;孫

Printf();3}}2)父進程等待子進程wait()wait(&n)3)exec.:執(zhí)行命令（改變進程映象）execl(“/usr/user02/echoarg”,”echoarg”,”A”,”B”,”C”,0)4)進程終止exitexit()5)函數(shù)：getpidgetpid()8.3UNIX中文件的管理1、文件物理結(jié)構(gòu)：多級索引2、文件存貯器的管理方法：空白塊成組鏈接課程總結(jié)第一章OS的定義OS的目的OS的發(fā)展歷程OS的基本類型(批處理、分時、實時、PC、網(wǎng)絡(luò)、分布式)OS的功能OS的基本特征計算機硬件結(jié)構(gòu)OS需要硬件提供的幾種支持操作系統(tǒng)，時間片，多道程序設(shè)計，并發(fā)，并行，吞吐量第二章用戶界面定義、用戶的分類、用戶界面的分類及適用范圍作業(yè)的定義、分類、控制、組織作業(yè)的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換一般用戶的輸入輸出方式用戶接口的分類Window和Linux的用戶接口類型系統(tǒng)調(diào)用的定義及執(zhí)行流程Windows和Linux下的系統(tǒng)調(diào)用第三章單個進程順序執(zhí)行與特征：順序性、封閉性、可再現(xiàn)性多個程序并發(fā)執(zhí)行與特征：失去了封閉性、間斷性、獨立性、隨機性Bernstain條件進程定義、特征（動態(tài)、并發(fā)、獨立、異步、結(jié)構(gòu)）、進程與程序關(guān)系（狀態(tài)、存在、資源、包含、并發(fā)）

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換進程描述PCB（作用、內(nèi)容）進程控制：概念、內(nèi)核、內(nèi)核的功能進程的同步與互斥臨界區(qū)、臨界資源、CS使用規(guī)則同步與互斥信號量解決同步、互斥進程通信方式線程的基本概念第四章處理機調(diào)度定義、層次、四者所在位置作業(yè)調(diào)度與進程調(diào)度的任務(wù)、功能、關(guān)系作業(yè)調(diào)度功能、衡量標準作業(yè)調(diào)度算法進程調(diào)度功能、時機、衡量標準、方式進程調(diào)度算法兩類調(diào)度算法的比較死鎖定義死鎖產(chǎn)生原因；產(chǎn)生死鎖的四個必要條件；死鎖的解決：預(yù)防、避免、檢測和恢復(fù)第五章存貯管理的功能重定位、邏輯地址、物理地址、邏輯地址空間、物理地址空間、碎片、內(nèi)碎片、外碎片、虛存固定式分區(qū)存儲管理動態(tài)分區(qū)存儲管理頁式存儲管理請求頁式存儲管理段式存儲管理段頁式存儲管理第六章設(shè)備分類：所屬關(guān)系、信息傳輸單位、操作方式、設(shè)備分配特性、設(shè)備使用特性設(shè)備管理的基本任務(wù)和功能設(shè)備工作的I/O控制方式、通道的類型，分別適用于哪類設(shè)備？處理輸入輸出請求的步驟中斷系統(tǒng)：中斷定義、中斷源、請求、響應(yīng)、優(yōu)先級、關(guān)、屏蔽、意義、處理緩沖引入、實現(xiàn)、類型設(shè)備分配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、原則、策略、方式、程序虛擬設(shè)備第七章文件文件的分類：按結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途、保護級別、信息流向、文件組織、邏輯、物理文件系統(tǒng)：系統(tǒng)、用戶文件系統(tǒng)的功能：按名存取、統(tǒng)一性、共享和保護文件系統(tǒng)的任務(wù)：分配空間、提供邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、存取方式、邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、共享、存取控制、操作界面文件組織：邏輯結(jié)構(gòu)（連續(xù)、多重、轉(zhuǎn)置）、流式存取方式：順序、隨機、按鍵物理結(jié)構(gòu)：順序、鏈接、索引文件存儲器的管理：位示圖、空白文件目錄、空白塊鏈文件目錄：目錄結(jié)構(gòu)、單級、二級、多級存取控制：存取控制矩陣、存取控制表、口令文件的使用：磁盤調(diào)度：FCFS、SSFT、SCAN、CSCAN第八章進程結(jié)構(gòu)和進程調(diào)度系統(tǒng)調(diào)用UNIX中文件的管理1.有一磁盤共有10個盤面，每個盤面上有100個磁道，每個磁道有16個扇區(qū)。假定分配以扇區(qū)為單位，若使用位示圖管理磁盤空間，問位示圖需要占多少空間？若空白文件目錄的每個表項占用5個字節(jié)，問什么時候空白文件目錄大于位示圖。2.設(shè)某文件為鏈接文件，由5個邏輯記錄組成，每個邏輯記錄的大小與磁盤塊大小相等，均為512字節(jié)，并依次存放在50、121、75、80、63號磁盤塊上。若要存取文件的第1569邏輯字節(jié)處的信息，問要訪問哪一個磁盤塊？習(xí)題3.信息在外存空間的排列方式也會影響存取等待時間?？紤]幾個邏輯記錄A、B、C、…、J，他們被存放于磁盤上，每個磁道存放10個記錄，安排如下：物理塊12345678910邏輯記錄ABCDEFGHIJ假設(shè)要經(jīng)常順序處理這些記錄，磁盤旋轉(zhuǎn)速度為20ms/轉(zhuǎn)，處理程序讀出每個記錄后花4ms進行處理，試問：（1）總的處理時間是多少？（2）考慮對信息的分布進行優(yōu)化，優(yōu)化后如下所示。信息分布優(yōu)化后，處理的總時間是多少物理塊12345678910邏輯記錄AHEBIFCJGD4.如磁盤的每個磁道分成9個塊，現(xiàn)有一文件共有9個邏輯記錄A、B、C、…、I，每個記錄的大小與塊的大小相等，設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度為27ms/轉(zhuǎn)，處理程序讀出每個記錄后花2ms進行處理，忽略其他輔助時間，試問：（1）如果順序存放這些記錄并順序存取，處理9個記錄的總的處理時間是多少？（2）如果要順序存取該文件，記錄如何存放處理時間最短？5.某軟盤有40個磁道，磁頭從一個磁道移至另一個磁道需要6ms。文件在磁盤上非連續(xù)存放，邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)塊的平均距離是13磁道，每塊的旋轉(zhuǎn)延遲時間及傳輸時間分別是100ms、25ms，問讀取一個100塊的文件需要多少時間？如果系統(tǒng)對磁盤進行了整理，讓同一文件的磁盤塊盡可能靠攏，從而使邏輯上相鄰的數(shù)據(jù)塊的平均距離降為2磁道，這時讀100塊的文件需要多少時間？6.有一個交叉存放信息的磁盤，信息在其上的存放方法如圖所示。每個磁道上有8個扇區(qū)，每扇區(qū)512字節(jié)，磁盤旋轉(zhuǎn)速度為3000轉(zhuǎn)/分鐘。假定磁頭已在要讀取信息的磁道上，0扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下需要1/2轉(zhuǎn)，且設(shè)備對應(yīng)的控制器不能同時進行輸入/輸出，在數(shù)據(jù)從控制器傳送至內(nèi)存的這段時間內(nèi)，從磁頭下通過的扇區(qū)數(shù)為2，問依次讀出一個磁道上的所有扇區(qū)需要多少時間？其數(shù)據(jù)傳輸速度