4.PV操作应用

进程是程序在一个数据集合上运行的过程它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位它由程序块进程控制块PCB和数据块三部分组成进程与程序的区别进程是程序的一次执行过程没有程序就没有进程程序是完成某个特定功能的一系列程序语句的集合只要不被破坏它就永远存在程序是一个静态的概念而进程是一个动态的概念它由创建而产生完成任务后因撤销而消亡进程是系统进行资源分配和调度的独立单位而程序不是

CPU/其他资源I/O运行CPU调度就绪队列中的进程运行状态时CPU时间片用完返回就绪状态运行状态时其他资源被占用返回等待阻塞状态其他被占用的资源释放等待阻塞状态到达就绪状态五态图是在三态图的基础上提出了挂起的概念增加了静止和活跃的转化3.进程的同步与互斥

购书收银员案例

a1是由上面购书状态转移后的其实此处看成选书会更好还没有付款嘛选完书应该释放进程所以a1为V操作但是呢你只是选书完你还没有付款呢这时候肯定不能拿着书就跑了吧所以a2为P操作目的是为了阻塞当前进程不让该进程结束阻塞之后调用收银员进程所以b1为P操作b2为V操作执行完b2就代表你付完款而收银员也处理完接受到你的钱了所以再唤醒阻塞的购书者进程因此

我们很容易看出

至于具体是多少我们要根据题目去看而在本题Sn是空间大小就可以直接获取答案a1:V1

a2:P2

C完后时候会执行V操作唤醒D操作执行完之后V操作唤醒E操作5.死锁问题

进程管理是操作系统的核心但如果设计不当就会出现死锁的问题如果一个进程在等待一件不可能发生的事则进程就死锁了而如果一个或多个进程产生产生死锁就会造成系统死锁例系统有5个进程A,B,C,D,E,这5个进程都需要4个系统资源如果系统至少有多少个资源则不可能发生死锁就直接算最坏情况也不死锁就行了呀进程数量*需要的资源数-1

1本题5*4-11

当一个进程对资源的最大需求量不超过系统中的资源数时可以接纳该进程进程可以分期请求资源但请求的总数不能超过最大需求量当系统现有的资源不能满足进程尚需资源数时对进程的请求可以推迟分配但总能使进程在有限的时间里得到资源7.存储管理

页式存储管理

页式储存将程序与内存均划分为同样大小的块以页为单位将程序调入内存程序逻辑地址逻辑页内存物理地址物理块页表中页号就是逻辑页的页号页表中块号就是物理块的块号页帧号页内地址都是一样的4KB的页-4×210212说明需要12位二进制来表示页内地址剩下的就是页号/页帧号上图所示页号10-十进制2

对应十进制6-页帧号110加上页内地址就是逻辑地址/物理地址优点利用率高碎片小分配及管理简单缺点增加了系统开销可能产生抖动现象将页面从内存淘汰算法

淘汰原则

按用户作业中的自然段来划分逻辑空间然后调入内存段的长度可以不一样我们在进行页式存储时由于页内地址都是一样的所以我们只需要去需要页号和页帧号就行了但是我们段氏存储时由于分段的大小不一所以我们必须了解段的起始位置和整个段的长度并且标注好段号这样才能找到相应的内存地址由于段的大小不一致所以会存在一些碎片段地址段号不能超过段长-

优点多道程序共享内容各段程序修改互不影响

段氏与页式的综合体先分段再分页1个程序有若干个段每个段可以有若干页每个页的大小相同但每个段的大小不同优点空间浪费小资源共享容易存储保护容易能动态连接缺点由于管理软件的增加复杂性和开销也随之增加需要的硬件以及占用的内容也有所增加能使执行速度大大下降10.页面置换算法

最优Optimal,OPT算法理想算法随机RAND算法先进先出FIFO算法有可能产生“抖动”。

例如432143543215序列用3个页面比4个缺页要少最近最少使用LRU算法不会“抖动”LRU的理论依据是局部性原理时间局限性刚被访问的内容立即又被访问

11.磁盘管理

存取时间寻道时间等待时间寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所有的时间磁盘调度算法

先来先服务FCFS最短寻道时间优先SSTF扫描算法SCAN又称电梯算法上下回来扫描由内向外又外向内循环扫描CSCAN算法又称单向扫描算法哪里有问题就去处理哪里读取磁盘数据时间计算

找磁道的时间找块扇区的时间即旋转延迟时间传输时间某磁盘从一个磁道移至另一个磁道需要10ms

文件在磁盘上非连续存放逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和2ms则读取一个100块的文件需要20200

100×1001002×100

主要了解作业管理的过程作业调度在作业执行的过程中其实就是进程的五态图作业调用——进程五态图——作业终止作业调度算法

先来先服务法时间片轮转法短作业优先法最高优先权优先法高响应比优先法13.索引文件结构

10个直接索引表示索引节点对应的物理盘快存储的是逻辑页10号索引节点。

对应的是一级间接索引指向的是地指项指向的具体的物理盘快才是存储逻辑页11号索引节点。

对应的是二级间接索引指向一个物理盘块里面存了N个地址项每个地址项又指向一个物理盘块每个物理盘快又存N个地址项一个地址项指向最后一个物理盘快才是逻辑页的内容对于0-11号索引节点一共有10nn2个逻辑页对于12号索引节点n3个逻辑页虽然只有13个索引节点但是最终表示的逻辑页大小有0nn2n3个实例解析

假设有0-12的索引节点0号索引节点对应的物理盘块号是108也就是说物理盘块号108存储的是0号逻辑页依次类推到第9号索引节点10号索引节点对应93号物理盘块93号物理盘块存了N个地址第一个是141所以10逻辑页对应着141物理盘快求解N

和存储总大小

假设物理块的大小是1KB假设一个地址项的大小是4B那么一个一个物理盘块可以存放的256个地址项*直接索引10个

1KB

1KB所以0-11号索引节点一共有10KB256KB2562如果求N的时候除不尽向下取整14.树型结构有些操作系统

当前D1

1表示占用0表示空闲一个内存划分多个块一个块用一个二进制来表示假设有528个物理块一个物理块需要1个bit

那么一共需要528bit528/32

16所以需要17个字0-15每个字又是0-3132位16.数据传输控制方式

数据传输控制方式-----I/O设备管理I/O-----cpu------内存控制方式

方法简单硬件开销小但I/O能力不高严重影响CPU的利用率程序中断方式与程序控制方式相比中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度

中断的时候会从当前程序停止然后将中断的位置以栈的方式存储叫做“保存现场”中断处理完成之后会回到之前的断点接着执行DMA方法DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速批量数据交换而设置的。

DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效

CPU只做初始化不参与传输实现的是高速批量的数据交换相对于上面两种速度更高通道方式专用

I/O处理机专用

SPOOLing是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术通常称为“假脱发技术‘’SPOOLing技术通过磁盘实现对于多个输入设备

将输入的任务放到输入缓冲区当中以输入进程输入到输入井再从输入井依次的输出也就是说我们不需要以PV操作检查进程有没有开始有没有做完我们都将输入任务放到输入井中然后从输入井依次输出任务