計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)第一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2023/6/252第二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五考試內(nèi)容說(shuō)明：“I”、“II”和“III”表示掌握或熟悉的程度?！癐”是指對(duì)所列知識(shí)要理解其內(nèi)容及含義（理解）?！癐I”指在有關(guān)問(wèn)題中能直接使用（一般應(yīng)用）?！癐II”是指對(duì)所列知識(shí)要理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系，能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問(wèn)題的分析、綜合、推理和判斷等過(guò)程中運(yùn)用（綜合應(yīng)用）2023/6/253第三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五考試科目1：計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)知識(shí)1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)1.1硬件知識(shí)1.2操作系統(tǒng)知識(shí)1.3系統(tǒng)管理2023/6/254第四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1硬件知識(shí)1.1.1計(jì)算機(jī)組成1.1.2存儲(chǔ)器1.1.3輸入輸出結(jié)構(gòu)和設(shè)備返回2023/6/255第五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1.1計(jì)算機(jī)組成?計(jì)算機(jī)部件（運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備）（I

）?指令系統(tǒng)（指令的分類、操作碼、尋址方式、CISC、RISC)（I

）?處理器的性能（I

）返回2023/6/256第六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五中央處理器的構(gòu)成2023/6/257第七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五運(yùn)算器運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件。運(yùn)算器由：算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。2023/6/258第八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五運(yùn)算器加法是運(yùn)算器的基本功能，在大多數(shù)的處理器中，其他計(jì)算都是經(jīng)過(guò)變換后進(jìn)行的。A、B是加數(shù)和被加數(shù)Cin是低位進(jìn)位Cout是進(jìn)位S是和為完成多位數(shù)據(jù)加法，可以通過(guò)增加電路和部件，使簡(jiǎn)單的加法器變?yōu)榇?、并行加法器或超前進(jìn)位加法器等。2023/6/259第九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五控制器2023/6/2510第十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五控制器指令寄存器（InstructionRegister，IR）指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器（DR）中，然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段。為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試，以便識(shí)別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項(xiàng)工作的。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。2023/6/2511第十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五控制器程序計(jì)數(shù)器（ProgramCounter，PC）為了保證程序(在操作系統(tǒng)中理解為進(jìn)程)能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，CPU必須具有某些手段來(lái)確定下一條指令的地址。而程序計(jì)數(shù)器正是起到這種作用，所以通常又稱為指令計(jì)數(shù)器。返回2023/6/2512第十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)指令的分類：數(shù)據(jù)傳送類指令datatransfer算術(shù)運(yùn)算類指令arithmetic邏輯類指令logical數(shù)據(jù)變換類指令conversion控制權(quán)轉(zhuǎn)移類指令transferofcontrol系統(tǒng)控制類指令systemcontrol輸入輸出類指令I(lǐng)/O2023/6/2513第十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)指令的格式:操作碼//一個(gè)包含N位的操作碼最多能表示2的N次方條指令地址碼零地址指令的指令字中只有操作碼一地址指令常駐機(jī)構(gòu)稱為單操作指令二地址指令常和為雙操作指令三地址指令字中有三個(gè)操作字地址A1,A3,A3(A1)op(A2)->A32023/6/2514第十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)指令的尋址方式:順序?qū)ぶ?，programcount跳躍尋址，由本指令給出下一條指令地址，指令系統(tǒng)中的各種條件指令和無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令是為了實(shí)現(xiàn)指令的跳躍尋址而設(shè)置2023/6/2515第十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)操作數(shù)尋址方式:隱含尋址立即尋址直接尋址間接尋址寄存器尋址寄存器間接尋址相對(duì)尋址基址尋址變址尋址堆棧尋址2023/6/2516第十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）系統(tǒng)在80%的時(shí)間里執(zhí)行的是20%的指令精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)（RISC）采用硬件布線邏輯控制大量的通用寄存器普遍采用流水線技術(shù)大多采用緩存技術(shù)對(duì)編譯器要求較高2023/6/2517第十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)從軟件角度來(lái)看，CISC運(yùn)行的則是我們所熟識(shí)的DOS、Windows操作系統(tǒng)。而且它擁有大量的應(yīng)用程序。因?yàn)槿澜缬?5%以上的軟件廠商都理為基于CISC體系結(jié)構(gòu)的PC及其兼容機(jī)服務(wù)的，象赫赫有名的Microsoft就是其中的一家。而RISC在此方面卻顯得有些勢(shì)單力薄。雖然在RISC上也可運(yùn)行DOS、Windows，但是需要一個(gè)翻譯過(guò)程，所以運(yùn)行速度要慢許多。

2023/6/2518第十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五指令系統(tǒng)從硬件角度來(lái)看CISC處理的是不等長(zhǎng)指令集，它必須對(duì)不等長(zhǎng)指令進(jìn)行分割，因此在執(zhí)行單一指令的時(shí)候需要進(jìn)行較多的處理工作。而RISC執(zhí)行的是等長(zhǎng)精簡(jiǎn)指令集，CPU在執(zhí)行指令的時(shí)候速度較快且性能穩(wěn)定。因此在并行處理方面RISC明顯優(yōu)于CISC，RISC可同時(shí)執(zhí)行多條指令，它可將一條指令分割成若干個(gè)進(jìn)程或線程，交由多個(gè)處理器同時(shí)執(zhí)行。由于RISC執(zhí)行的是精簡(jiǎn)指令集，所以它的制造工藝簡(jiǎn)單且成本低廉。

返回2023/6/2519第十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五處理器的性能影響處理器性能的因素基本字長(zhǎng)數(shù)據(jù)通路寬度指令系統(tǒng)時(shí)鐘頻率流水線技術(shù)內(nèi)部數(shù)據(jù)/指令緩存

2023/6/2520第二十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五處理器的性能對(duì)處理器性能的評(píng)價(jià)直接給出處理器每條指令的執(zhí)行時(shí)間，或者是指令系統(tǒng)中的指令執(zhí)行時(shí)間的某種加權(quán)評(píng)價(jià)，也可以計(jì)算處理器每秒能執(zhí)行多少個(gè)加法指令。1MIPS指的是處理器每秒能完成1×106條指令改進(jìn)的方法：1，等效指令速度法；2，數(shù)據(jù)處理速度法；3，核心程序法。返回2023/6/2521第二十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1.2存儲(chǔ)器?存儲(chǔ)介質(zhì)（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器）（I）?主存（類型、容量和性能）（I）?主存配置（交叉存取、多級(jí)主存）（I）?輔存（容量、性能）（I）?存儲(chǔ)系統(tǒng)（虛擬存儲(chǔ)器、高速緩存）（I）返回2023/6/2522第二十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)介質(zhì)按存儲(chǔ)介質(zhì)的材料分類有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體器件制成，主存儲(chǔ)器屬于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；軟盤存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器等屬于磁表面存儲(chǔ)器；CD-ROM屬于光存儲(chǔ)器。2023/6/2523第二十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)介質(zhì)按存儲(chǔ)器的工作方式分類有隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器、順序讀寫存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器等。隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器可以按照要求對(duì)存儲(chǔ)器中的指定單元或指定區(qū)域進(jìn)行讀寫；順序讀寫存儲(chǔ)器只能按某一運(yùn)動(dòng)方向查找信息，然后再讀定信息；只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是只能讀出不能寫入。2023/6/2524第二十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)介質(zhì)按照多層次存儲(chǔ)系統(tǒng)的概念，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)由高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、軟盤存儲(chǔ)器、光盤存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器等組成。Cache、RAM和ROM組成主存儲(chǔ)器，其余的存儲(chǔ)器組成輔助存儲(chǔ)器。返回2023/6/2525第二十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存主存儲(chǔ)器一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，與輔助存儲(chǔ)器相比有容量小、讀寫速度快、價(jià)格高等特點(diǎn)?？煞譃椋?、RAM：可隨機(jī)讀寫，斷電后數(shù)據(jù)不能保存，可分為DRAM和SRAM兩種。DRAM：數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)間逐漸丟失，需要定時(shí)對(duì)其進(jìn)行刷新，維持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。SRAM：在不斷電的情況下數(shù)據(jù)能夠一直保持而不會(huì)丟失。DRAM密度較大，相對(duì)便宜；SRAM速度快，電路簡(jiǎn)單，但容量小，價(jià)格高。2023/6/2526第二十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存2、ROM：只讀存儲(chǔ)器，出廠時(shí)廠家用掩膜技術(shù)將數(shù)據(jù)固化在存儲(chǔ)器中，只能讀出，不能改寫，一般用于存放系統(tǒng)程序BIOS和用于微程序控制。3、PROM：可編程ROM，出廠后用戶可利用特殊電子設(shè)備進(jìn)行一次寫入操作。4、EPROM：可擦除的ROM，內(nèi)容既可以讀，也可以改寫，但是在一次改寫操作前需用紫外線照射15~20分鐘以擦去所有信息，然后再寫入。2023/6/2527第二十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存5、E2PROM：電可擦除EPROM，在寫操作前無(wú)需擦除舊內(nèi)容，能夠直接對(duì)指定的字節(jié)或塊進(jìn)行改寫，只是所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于讀操作所需時(shí)間，集成度也較低。6、閃存（FlashMemory）：其性能介于EPROM和E2PROM之間，可使用電信號(hào)進(jìn)行擦除，速度快于EPROM，但還不能進(jìn)行字節(jié)級(jí)別的刪除操作。2023/6/2528第二十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存7、相聯(lián)存儲(chǔ)器（CAM）：基于數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行訪問(wèn)的存儲(chǔ)設(shè)備。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，CAM能夠自動(dòng)選擇一個(gè)未用的空單元進(jìn)行存儲(chǔ)；當(dāng)要讀出數(shù)據(jù)時(shí)，不用給出存儲(chǔ)單元的地址，而是直接給出該數(shù)據(jù)或該數(shù)據(jù)的一部分內(nèi)容。CAM對(duì)所有的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行比較并標(biāo)記出符合條件的所有數(shù)據(jù)以供讀取，由于比較是同時(shí)、并行的，所以這種基于數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行讀寫的機(jī)制，其速度比基于地址進(jìn)行讀寫的方式快許多。2023/6/2529第二十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存性能主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器帶寬。存放一個(gè)機(jī)器字的存儲(chǔ)單元，通常稱為字存儲(chǔ)單元，相應(yīng)的單元地址叫字地址。而存放一個(gè)字節(jié)的單元，稱為字節(jié)存儲(chǔ)單元，相應(yīng)的地址稱為字節(jié)地址。如果計(jì)算機(jī)中可編址的最小單位是字存儲(chǔ)單元，則該計(jì)算機(jī)稱為按字尋址的計(jì)算機(jī)。如果計(jì)算機(jī)中可編址的最小單位是字節(jié)，則該計(jì)算機(jī)稱為按字節(jié)尋址的計(jì)算機(jī)。一個(gè)機(jī)器字可以包含數(shù)個(gè)字節(jié)，至今一個(gè)存儲(chǔ)單元也可包含數(shù)個(gè)能夠單獨(dú)編址的字節(jié)地址。例如，一個(gè)16位二進(jìn)制的字存儲(chǔ)單元可存放兩個(gè)字節(jié)，可以按字地址尋址，也可以按字節(jié)地址尋址。當(dāng)用字節(jié)地址尋址時(shí)，16位的存儲(chǔ)單元占兩個(gè)字節(jié)地址。2023/6/2530第三十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存性能在一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)通常稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量越大，能存儲(chǔ)的信息就越多。存儲(chǔ)容量常用字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)（B）來(lái)表示，如64K字、512KB、64MB。外存中為了表示更大的存儲(chǔ)容量，采用GB、TB等單位。其中，1KB=210B、1MB=220B、1GB=230B、1TB=240B。B表示字節(jié)，一個(gè)字節(jié)定義為8個(gè)二進(jìn)制位，所以計(jì)算機(jī)中一個(gè)字的字長(zhǎng)通常是8的倍數(shù)。存儲(chǔ)容量這一概念反映了存儲(chǔ)空間的大小。2023/6/2531第三十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存性能

?存取時(shí)間又稱存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)間，是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。具體講，從一次讀操作命令發(fā)出到該操作完成，將數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)緩沖寄存器為止所經(jīng)歷的時(shí)間，即為存儲(chǔ)器存取時(shí)間。?存儲(chǔ)周期是指連續(xù)啟動(dòng)兩次讀操作所需間隔的最小時(shí)間。通常，存儲(chǔ)周期略大于存取時(shí)間，其時(shí)間單位為ns。?存儲(chǔ)器帶寬是單位時(shí)間里存儲(chǔ)器所存取的信息量，通常以bps或Bps作為度量單位。帶寬是衡量數(shù)據(jù)傳輸速率的重要技術(shù)指標(biāo)。返回2023/6/2532第三十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存配置交叉存取（Inter-Leaving）是指一種并行操作的內(nèi)存存取，內(nèi)存被分為一系列的簇，有多少個(gè)簇就叫做幾路交叉存取。在交叉存取方式中，內(nèi)存是被分在不同的塊中，只要讀寫操作是要在兩個(gè)塊中進(jìn)行的，它們就可以同時(shí)進(jìn)行。多級(jí)存儲(chǔ)層次：由若干個(gè)采用不同實(shí)現(xiàn)技術(shù)的存儲(chǔ)器構(gòu)成的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，各存儲(chǔ)器處在離CPU不同距離的層次上，使得靠近CPU的存儲(chǔ)器速度較快，容量較小。整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度接近與離CPU最近的存儲(chǔ)器的速度，而容量和每位價(jià)格接近于最低層次的容量和價(jià)格。2023/6/2533第三十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五主存配置返回2023/6/2534第三十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存與主存儲(chǔ)器相比，它的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大、成本低、存取速度慢，以及可以永久地脫機(jī)保存信息。主要有以下4種。磁表面存儲(chǔ)器

磁表面存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)為存儲(chǔ)容量大、單位價(jià)格低、記錄介質(zhì)可以重復(fù)使用、記錄信息可以長(zhǎng)期保存而不丟失，甚至可以脫機(jī)存檔、非破壞性讀出，讀出時(shí)不需要再生信息。磁表面存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)是存取速度較慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)工作環(huán)境要求較高。2023/6/2535第三十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存磁表面存儲(chǔ)器又可分為磁帶存儲(chǔ)器和磁盤存儲(chǔ)器兩大類。磁帶存儲(chǔ)器是一種順序存取的設(shè)備，存取時(shí)間較長(zhǎng)，但存儲(chǔ)容量大，便于攜帶，價(jià)格便宜，是一種主要的輔助存儲(chǔ)器。磁帶的內(nèi)容由磁帶機(jī)進(jìn)行讀寫，按磁帶機(jī)的讀寫方式分為啟停式和數(shù)據(jù)流式兩種。磁盤存儲(chǔ)器的主要指標(biāo)包括存儲(chǔ)密度、存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間及數(shù)據(jù)傳輸率。2023/6/2536第三十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存?存儲(chǔ)密度。存儲(chǔ)密度分道密度、位密度和面密度。道密度是指沿磁盤半徑方向單位長(zhǎng)度上的磁道數(shù)，單位為道/英寸。位密度是磁道單位長(zhǎng)度上能記錄的二進(jìn)制代碼位數(shù)。單位為位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。?存儲(chǔ)容量。一個(gè)磁盤存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的字節(jié)總數(shù)，稱為磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲(chǔ)信息的總量，也就是用戶可以真正使用的容量。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數(shù)。格式化容量一般是非格式化容量的60%~70%。2023/6/2537第三十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存?平均存取時(shí)間。存取時(shí)間是指從發(fā)出讀寫命令后。磁頭從某一起始位置移動(dòng)至新的記錄位置，到開(kāi)始從盤片表而讀出或?qū)懭胄畔⑺枰臅r(shí)間。這段時(shí)間由兩個(gè)數(shù)值決定，一個(gè)是將磁頭定位至所要求的磁道所需的時(shí)間，稱為定位時(shí)間或?qū)さ罆r(shí)間；另一個(gè)是尋道完成后至磁道上需要訪問(wèn)的信息到達(dá)磁頭下的時(shí)間，稱為等待時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間都是隨機(jī)變化的，因此往往使用平均值來(lái)表示。平均存取時(shí)間等于平均尋道時(shí)間與平均等待時(shí)間之和。平均尋道時(shí)間是最大尋道時(shí)間與最小尋道時(shí)間的平均值，目前平均尋道時(shí)間為10ms~20ms。平均等待時(shí)間和磁盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，它用磁盤旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的一半來(lái)表示。目前固定磁盤轉(zhuǎn)速高達(dá)6000轉(zhuǎn)/分，故平均等待時(shí)間為5ms。2023/6/2538第三十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存?數(shù)據(jù)傳輸率。磁盤存儲(chǔ)器在單位時(shí)間內(nèi)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，叫數(shù)據(jù)傳輸率，傳輸率與存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī)接口邏輯有關(guān)。從主機(jī)接口邏輯考慮，應(yīng)有足夠快的傳送速度向設(shè)備接收/發(fā)送信息。從存儲(chǔ)設(shè)備考慮，假設(shè)磁盤旋轉(zhuǎn)速度為n轉(zhuǎn)/秒，每條磁道容量為N個(gè)字節(jié)，則數(shù)據(jù)傳輸率Dr=nN（Bps）。也可以寫成Dr=D×v（Bps），其中D為位密度，v為磁盤旋轉(zhuǎn)的線速度。目前磁盤存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)幾十兆Bps。2023/6/2539第三十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五輔存例題：假設(shè)一個(gè)有3個(gè)盤片的硬盤，共有4個(gè)記錄面，轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)/分，盤面有效記錄區(qū)域的外直徑為30cm，內(nèi)直徑為10cm，記錄位密度為250位/mm，磁道密度為8道/mm，每磁道分16個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)512個(gè)字節(jié)，則該硬盤的非格式化容量和格式化容量約為

，數(shù)據(jù)傳輸速率約為

。若一個(gè)文件超出一個(gè)磁道容量，剩下的部分存于

。返回2023/6/2540第四十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五高速緩存Cache是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，是為了解決CPU和主存之間速度不匹配而采用的一項(xiàng)重要技術(shù)。Cache是介于CPU和主存之間的小容量存儲(chǔ)器，但存取速度比主存快。能高速地向CPU提供指令和數(shù)據(jù)，從而加快了程序的執(zhí)行速度。從功能上看，它是主存的緩沖存儲(chǔ)器，由高速的SRAM組成。當(dāng)前隨著半導(dǎo)體器件集成度的進(jìn)一步提高，Cache已放入到CPU中，其工作速度接近CPU的速度，從而能組成兩級(jí)以上的Cache系統(tǒng)。2023/6/2541第四十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五高速緩存Cache工作原理要求它盡量保存最新數(shù)據(jù)。如何選取就涉及到替換策略，又稱替換算法。通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的常用算法主要有以下3種。?先進(jìn)先出（FIFO）算法?近期最少使用（LRU）算法?隨機(jī)替換返回2023/6/2542第四十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.1.3輸入輸出結(jié)構(gòu)和設(shè)備?中斷、DMA、通道、SCSI（II）?I/0接口（RS232、USB、IEEE1394、紅外線接口）（I）?輸入輸出設(shè)備類型和特征（I）返回2023/6/2543第四十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五I/O接口計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置的外部設(shè)備，類型繁多，數(shù)量不同。它們不僅在工作速度上與中央處理器差別極大，而且在數(shù)據(jù)表示的形式上與計(jì)算機(jī)內(nèi)部形式也不一致，每一個(gè)外部設(shè)備都是一個(gè)獨(dú)立的部件。因此，要實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與主機(jī)之間的連接和信息交換，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)脑O(shè)備。這種設(shè)備通常稱為I/O接口（Interface）。I/O接口的主要功能有地址譯碼、交換數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息、支持主機(jī)不同的傳送方法、支持主機(jī)傳送的不同控制方法、提供主機(jī)和外部設(shè)備所需緩沖、暫存和驅(qū)動(dòng)能力、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、編碼與譯碼、信號(hào)變換等。2023/6/2544第四十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)中斷方式：是指在計(jì)算機(jī)執(zhí)行期間，系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生任何非尋常的或非預(yù)期的急需處理事件，使得CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的時(shí)間處理程序。待處理完畢后又返回原來(lái)被中斷處繼續(xù)執(zhí)行或調(diào)度新的進(jìn)程執(zhí)行的過(guò)程。中斷可分為內(nèi)部中斷和外部中斷。內(nèi)部中斷是中央處理器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷，外部中斷則來(lái)自處理器外部，可分為可屏蔽中斷和非屏蔽中斷。2023/6/2545第四十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)中斷過(guò)程：中斷請(qǐng)求中斷承認(rèn)中斷響應(yīng)斷點(diǎn)恢復(fù)與返回2023/6/2546第四十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)中斷的判斷（多個(gè)中斷源）每個(gè)中斷源使用自己的中斷請(qǐng)求信號(hào)線與處理器相連統(tǒng)一的中斷請(qǐng)求，由處理器自行判斷硬件查詢法，發(fā)生中斷的設(shè)備響應(yīng)中斷確認(rèn)信號(hào)總線仲裁，外設(shè)中斷需先取得總線控制權(quán)中斷向量表：中斷向量表是一張關(guān)于不同中斷處理程序入口地址的表格，每個(gè)中斷源有不同的“中斷號(hào)”，即中斷向量。2023/6/2547第四十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)DMA方式：直接存儲(chǔ)器存取工作方式。在DMA方式下，外設(shè)通過(guò)DMA控制器向CPU提出接管總線控制權(quán)的總線要求，CPU在當(dāng)前的總線周期結(jié)束后，響應(yīng)DMA請(qǐng)求，并把總線控制權(quán)交給DMA控制器。在DMA控制器的管理下，外設(shè)和寄存器之間就可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2023/6/2548第四十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五DMA方式CPUDMAC內(nèi)存外設(shè)DMA請(qǐng)求DREQDMA響應(yīng)DACK總線2023/6/2549第四十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)DMA工作過(guò)程如下：向CPU申請(qǐng)DMA傳送；獲CPU允許后，DMA控制器接管系統(tǒng)總線的控制權(quán)；在DMA控制器的控制下，在存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，在傳送過(guò)程中不需要中央處理器的參與。開(kāi)始時(shí)需提供要傳送的數(shù)據(jù)的起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。傳送結(jié)束后，向CPU返回DMA操作完成信號(hào)。2023/6/2550第五十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)通道：通道是一種通過(guò)執(zhí)行通道程序管理I/O操作的控制器，它使主機(jī)（CPU和內(nèi)存）與I/O操作之間達(dá)到更高的并行程度。由于它的任務(wù)是管理實(shí)現(xiàn)輸入/輸出操作，提供一種傳送通道，所以將這種部件稱作“通道”。CPU把數(shù)據(jù)傳輸功能下放給通道，通道與CPU分時(shí)使用內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)的并行工作。通道控制器是一個(gè)有自身指令結(jié)構(gòu)的處理器，有自己簡(jiǎn)單的指令系統(tǒng)，有更強(qiáng)的處理能力，可以同時(shí)控制多種外設(shè)。2023/6/2551第五十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)SCSI：SCSI接口就是指SmallComputerSystemInterface(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)，是一種連結(jié)主機(jī)和外圍設(shè)備的接口，支持包括磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、光驅(qū)、掃描儀在內(nèi)的多種設(shè)備。它由SCSI控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，SCSI控制器相當(dāng)于一塊小型CPU，有自己的命令集和緩存。2023/6/2552第五十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五外設(shè)的訪問(wèn)SCSI的優(yōu)點(diǎn)SCSI可支持多個(gè)設(shè)備SCSI還允許在對(duì)一個(gè)設(shè)備傳輸據(jù)的同時(shí)，另一個(gè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)查找SCSI占用CPU極低，在多任務(wù)系統(tǒng)中占有著明顯的優(yōu)勢(shì)數(shù)據(jù)傳輸速率較高2023/6/2553第五十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五I/O接口RS-232：嚴(yán)格地講，RS-232接口是DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）之間的一個(gè)接口，DTE包括計(jì)算機(jī)、終端、串口打印機(jī)等設(shè)備。DCE通常只有調(diào)制解調(diào)器（MODEM）和某些交換機(jī)COM口。2023/6/2554第五十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五I/O接口個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)外標(biāo)準(zhǔn)接口原來(lái)只有串口和并口，這兩種接口的速度和性能都難以適應(yīng)新設(shè)備的發(fā)展，于是有了USB和1394兩種接口。USB接口有如下特點(diǎn)：通過(guò)集線器可以擴(kuò)展連接到127個(gè)外設(shè)速度快，USB2.0已達(dá)到480Mb/s設(shè)備安裝配置容易支持熱拔插2023/6/2555第五十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五I/O接口1394接口：是一種串行接口，速度可達(dá)400Mb/s，新的標(biāo)準(zhǔn)是800Mb/s，可支持的設(shè)備數(shù)量更多。USB接口和1394接口在很多方面很相似。由于USB的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在PC上發(fā)展迅猛，而1394接口以“高速”為核心，能出色地滿足人們對(duì)影音方面大容量、高速度的要求。2023/6/2556第五十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五I/O接口紅外接口紅外接口英文簡(jiǎn)稱為IrDA，是InfraredDataAssociation（紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）的英文縮寫，IrDA紅外接口是一種紅外線無(wú)線傳輸協(xié)議以及基于該協(xié)議的無(wú)線傳輸接口。支持IrDA接口的掌上電腦，可以無(wú)線地向支持IrDA的設(shè)備無(wú)線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。紅外通訊有著成本低廉、連接方便、簡(jiǎn)單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，因此在小型的移動(dòng)設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)紅外接口，各類移動(dòng)設(shè)備可以自由進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。返回2023/6/2557第五十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2操作系統(tǒng)知識(shí)1.2.1基本概念1.2.2處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理返回2023/6/2558第五十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2.1基本概念?操作系統(tǒng)的功能及分類（批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)、分布式、嵌入式）（II）?多道程序（I）?內(nèi)核和中斷控制（I）?進(jìn)程和線程（I）2023/6/2559第五十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的功能?操作系統(tǒng)的功能處理機(jī)管理存儲(chǔ)管理文件管理設(shè)備管理作業(yè)管理2023/6/2560第六十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的功能處理機(jī)管理

在操作系統(tǒng)中，最重要的資源是處理機(jī)，最重要的管理是處理機(jī)管理。處理機(jī)管理負(fù)責(zé)解決如何把CPU時(shí)間合理地、動(dòng)態(tài)地分配給程序運(yùn)行的基本單位——進(jìn)程?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)中引入了線程（Thread）作為分配處理機(jī)的基本單位。2023/6/2561第六十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的功能存儲(chǔ)管理

主要工作是對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器（主存）進(jìn)行分配、擴(kuò)充和保護(hù)，虛擬存儲(chǔ)管理是指利用外部存儲(chǔ)器作為主存的后援，為用戶提供一個(gè)容量較大的虛存。設(shè)備管理根據(jù)一定的分配策略，把通道、控制器和設(shè)備分配給請(qǐng)求I/O操作的程序，并啟動(dòng)設(shè)備完成任務(wù)，常采用緩沖技術(shù)和虛擬技術(shù)提高工作效率。2023/6/2562第六十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)文件管理文件管理是針對(duì)系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器的程序和數(shù)據(jù)等軟件資源的管理。作業(yè)管理

作業(yè)是用戶需要計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)的總和，作業(yè)管理的任務(wù)是根據(jù)用戶的要求對(duì)作業(yè)的運(yùn)行進(jìn)行合理的組織與控制，提供包括程序一級(jí)的接口和作業(yè)一級(jí)的接口與用戶發(fā)生關(guān)系，為用戶服務(wù)。2023/6/2563第六十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類批處理操作系統(tǒng)

批處理操作系統(tǒng)是將用戶群的程序按一定的順序排列，統(tǒng)一交給計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備，計(jì)算機(jī)自動(dòng)的從輸入設(shè)備中把各個(gè)作業(yè)按照某促規(guī)則組織執(zhí)行，執(zhí)行完畢后將程序運(yùn)行結(jié)果通過(guò)輸出設(shè)備交給用戶的操作系統(tǒng)。在運(yùn)行過(guò)程中不允許用戶與其作業(yè)發(fā)生交互。它能夠利用處理機(jī)的高速度，比較好的協(xié)調(diào)了高速處理機(jī)和慢速輸入輸出設(shè)備之間的矛盾，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率。2023/6/2564第六十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類分時(shí)操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)與許多終端連接起來(lái)，系統(tǒng)把CPU時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間片，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式處理用戶的服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)每個(gè)用戶保證足夠快的響應(yīng)時(shí)間，并提供交互會(huì)話能力。具有交互性，多路性，獨(dú)立性，及時(shí)性等特點(diǎn)2023/6/2565第六十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是保證在一定時(shí)間限制內(nèi)完成特定功能的操作系統(tǒng)。實(shí)時(shí)是指及時(shí)地響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件的請(qǐng)求，并以足夠快的速度完成處理，控制所有實(shí)時(shí)設(shè)備和實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。主要用在工業(yè)控制中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中一般任務(wù)數(shù)是固定的，有硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之分，硬實(shí)時(shí)要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證的；軟實(shí)時(shí)則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，盡可能快地完成操作即可。2023/6/2566第六十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)提供服務(wù)的特殊的操作系統(tǒng)。它在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)下工作，使計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)操作所需要的能力。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)行在稱為服務(wù)器的計(jì)算機(jī)上，并由聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)用戶共享。具有4個(gè)基本功能：網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理、提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、提供網(wǎng)絡(luò)接口。2023/6/2567第六十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類分布式操作系統(tǒng)是為分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)，它在多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境下，負(fù)責(zé)控制和管理以協(xié)同方式工作的各類系統(tǒng)資源、分布式進(jìn)程的同步執(zhí)行和處理機(jī)間的通信、調(diào)度和分配等控制事務(wù)，自動(dòng)實(shí)行全系統(tǒng)范圍內(nèi)的任務(wù)分配和負(fù)載平衡。傾向于任務(wù)的協(xié)同執(zhí)行，各系統(tǒng)之間無(wú)主次之分，系統(tǒng)之間也無(wú)須采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議進(jìn)行通信。2023/6/2568第六十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類嵌入式操作系統(tǒng)2023/6/2569第六十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五操作系統(tǒng)的分類嵌入式操作系統(tǒng) 一般情況下，嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類，一類是面向控制、通信等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如windriver公司的vxworks、isi的psos、qnx系統(tǒng)軟件公司的qnx、ati的nucleus等；另一類是面向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括個(gè)人數(shù)字助理（pda）、移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、電子書、webphone等。返回2023/6/2570第七十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五多道程序設(shè)計(jì)基本概念多道程序設(shè)計(jì)和多道系統(tǒng)：讓多個(gè)程序同時(shí)裝入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器并行執(zhí)行，這種技術(shù)稱為多道程序設(shè)計(jì)，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為多道系統(tǒng)。程序浮動(dòng)：程序可以隨機(jī)地從主存區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域，移動(dòng)后絲毫不影響它的執(zhí)行，這種技術(shù)稱為程序浮動(dòng)。2023/6/2571第七十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五多道程序設(shè)計(jì)基本概念基本要求：一是采用“存儲(chǔ)保護(hù)”的方法保證各道程序互不侵犯；二是采用“程序浮動(dòng)”技術(shù)讓程序能靈活地改變存放區(qū)域且能正確地執(zhí)行；三是必須對(duì)各種資源按一定的策略進(jìn)行分配和調(diào)度。2023/6/2572第七十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五多道程序設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：提高處理器的利用率充分利用外圍設(shè)備資源發(fā)揮了處理器同外圍設(shè)備之間，以及各外圍設(shè)備之間的并行工作能力。2023/6/2573第七十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五多道程序設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：可能延長(zhǎng)某些程序的執(zhí)行時(shí)間。并行工作道數(shù)跟系統(tǒng)效率不成正比。一是因?yàn)橹鞔婵臻g的大小限制了可同時(shí)裝入的程序數(shù)量；二是因?yàn)橥鈬O(shè)備的數(shù)量是一個(gè)制約因素；三是因?yàn)槎鄠€(gè)程序同時(shí)要求使用同一資源的情況會(huì)經(jīng)常發(fā)生。返回2023/6/2574第七十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五內(nèi)核內(nèi)核是操作系統(tǒng)最基本的部分。它是為眾多應(yīng)用程序提供對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的安全訪問(wèn)的一部分軟件，這種訪問(wèn)是有限的，并且內(nèi)核決定一個(gè)程序在什么時(shí)候?qū)δ巢糠钟布僮鞫嚅L(zhǎng)時(shí)間。直接對(duì)硬件操作是非常復(fù)雜的，所以內(nèi)核通常提供一種硬件抽象的方法來(lái)完成這些操作。硬件抽象隱藏了復(fù)雜性，為應(yīng)用軟件和硬件提供了一套簡(jiǎn)潔，統(tǒng)一的接口，使程序設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單。

返回2023/6/2575第七十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五進(jìn)程和線程進(jìn)程是程序在計(jì)算機(jī)上的一次執(zhí)行活動(dòng)。進(jìn)程可以分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程。進(jìn)程是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配的單位。進(jìn)程由進(jìn)程控制塊、程序段、數(shù)據(jù)段三部分組成。一個(gè)進(jìn)程可以包含若干線程(Thread)。返回2023/6/2576第七十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.2.2處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理?進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換（I）?進(jìn)程調(diào)度算法（分時(shí)輪轉(zhuǎn)、優(yōu)先級(jí)、搶占）（I）?死鎖（I）?存儲(chǔ)管理方案（分段與分頁(yè)、虛擬存儲(chǔ)器、頁(yè)面置換算法）（I）?文件管理（I）?作業(yè)調(diào)度算法（先來(lái)先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先、高響應(yīng)比優(yōu)先）（I）2023/6/2577第七十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換2023/6/2578第七十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五進(jìn)程調(diào)度算法先來(lái)先服務(wù)：FCFS是最簡(jiǎn)單的CPU調(diào)度算法，即按進(jìn)程到來(lái)的先后次序進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法是指當(dāng)cpu可供使用時(shí)把cpu分給優(yōu)先級(jí)數(shù)最高的進(jìn)程。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法(RoundRobin)是讓每個(gè)進(jìn)程在就緒隊(duì)列中的等待時(shí)間與享受服務(wù)的時(shí)間成正比例。2023/6/2579第七十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五死鎖死鎖<DeadLock>:是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中，因爭(zhēng)奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法推進(jìn)下去。此時(shí)稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖。由于資源占用是互斥的，當(dāng)某個(gè)進(jìn)程提出申請(qǐng)資源后，使得有關(guān)進(jìn)程在無(wú)外力協(xié)助下，永遠(yuǎn)分配不到必需的資源而無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，這就產(chǎn)生了一種特殊現(xiàn)象死鎖。另一種情形，此時(shí)執(zhí)行程序中兩個(gè)或多個(gè)線程發(fā)生永久堵塞（等待），每個(gè)線程都在等待被其他線程占用并堵塞了的資源。例如，如果線程A鎖住了記錄1并等待記錄2，而線程B鎖住了記錄2并等待記錄1，這樣兩個(gè)線程就發(fā)生了死鎖現(xiàn)象。2023/6/2580第八十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五死鎖產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件：（1）互斥條件：一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程使用。（2）請(qǐng)求與保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放。（3）不剝奪條件:進(jìn)程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪。（4）循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。這四個(gè)條件是死鎖的必要條件，只要系統(tǒng)發(fā)生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿足，就不會(huì)發(fā)生死鎖。2023/6/2581第八十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五死鎖死鎖排除的方法1、撤消陷于死鎖的全部進(jìn)程；2、逐個(gè)撤消陷于死鎖的進(jìn)程，直到死鎖不存在；3、從陷于死鎖的進(jìn)程中逐個(gè)強(qiáng)迫放棄所占用的資源，直至死鎖消失。4、從另外一些進(jìn)程那里強(qiáng)行剝奪足夠數(shù)量的資源分配給死鎖進(jìn)程，以解除死鎖狀態(tài)

2023/6/2582第八十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)管理方案虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器只是一個(gè)容量非常大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，不是任何實(shí)際的物理存儲(chǔ)器。它借助于磁盤等輔助存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)大主存容量，使之為更大或更多的程序所使用。它指的是主存-外存層次。以透明的方式給用戶提供了一個(gè)比實(shí)際主存空間大得多的程序地址空間。2023/6/2583第八十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)管理方案分頁(yè)存儲(chǔ)管理頁(yè)式存儲(chǔ)管理是通過(guò)引入進(jìn)程的邏輯地址，把進(jìn)程地址空間與實(shí)際存儲(chǔ)位置分離，從而增加存儲(chǔ)管理的靈活性。邏輯地址空間被劃分為一些相等的片，這些片稱為頁(yè)或頁(yè)面。同樣，物理地址空間也被劃分為同樣大小的片，稱為塊。這樣用戶程序進(jìn)入內(nèi)存時(shí)，就可以將一頁(yè)對(duì)應(yīng)存入到一個(gè)塊中。這些塊不必連續(xù)。對(duì)整個(gè)程序來(lái)說(shuō)，只有可能在最后一塊存在碎片（稱為頁(yè)內(nèi)碎片），而且碎片大小不會(huì)超過(guò)一塊，所以內(nèi)存利用率可以大大提高。2023/6/2584第八十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)管理方案分段存儲(chǔ)管理頁(yè)式管理是把內(nèi)存視為一維線性空間；而段式管理是把內(nèi)存視為二維空間，與進(jìn)程邏輯相一致。將程序的地址空間劃分為若干個(gè)段（Segment），程序加載時(shí)，分配其所需的所有段（內(nèi)存分區(qū)），這些段不必連續(xù)。一個(gè)用戶作業(yè)的程序按其邏輯結(jié)構(gòu)可劃分為若干段，例如主程序段、子程序段、數(shù)據(jù)段、堆棧段等。當(dāng)一個(gè)用戶程序裝入內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)為每個(gè)段分配一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域，而各個(gè)段之間可以離散存放。2023/6/2585第八十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五存儲(chǔ)管理方案頁(yè)面置換算法問(wèn)題描述：在進(jìn)程運(yùn)行過(guò)程中，若其所要訪問(wèn)的頁(yè)面不在內(nèi)存需把它們調(diào)入內(nèi)存，但內(nèi)存已無(wú)空閑空間時(shí)，為了保證該進(jìn)程能正常運(yùn)行，系統(tǒng)必須進(jìn)行頁(yè)面置換。OPTIMAL：最優(yōu)置換算法。其所選擇的被淘汰頁(yè)面，將是以后永不使用的，或是在最長(zhǎng)（未來(lái)）時(shí)間內(nèi)不再被訪問(wèn)的頁(yè)面。FIFO：先進(jìn)先出置換算法。該算法總是淘汰最先進(jìn)入內(nèi)存的頁(yè)面，既選擇在內(nèi)存中駐留時(shí)間最久的頁(yè)面予以淘汰。LRU：最近最久未使用置換算法。該算法選擇某個(gè)最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)的頁(yè)面進(jìn)行置換。2023/6/2586第八十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五文件管理文件管理，指的是操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)文件統(tǒng)一管理的一組軟件、被管理的文件以及為實(shí)施文件管理所需要的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總稱。文件系統(tǒng)的功能：①統(tǒng)一管理文件存儲(chǔ)空間，實(shí)施存儲(chǔ)空間的分配與回收。②確定文件信息的存放位置及存放形式。③實(shí)現(xiàn)文件從名字空間到外存地址空間的映射，即實(shí)現(xiàn)文件的按名存取。④有效實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的各種控制操作(如建立、撤銷、打開(kāi)、關(guān)閉文件等)和存取操作(如讀、寫、修改、復(fù)制、轉(zhuǎn)儲(chǔ)等)2023/6/2587第八十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五作業(yè)調(diào)度算法1、先來(lái)先服務(wù)算法；2、短作業(yè)優(yōu)先算法；3、最高響應(yīng)比作業(yè)優(yōu)先算法；4、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。2023/6/2588第八十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3系統(tǒng)管理1.3.1系統(tǒng)配置技術(shù)1.3.2系統(tǒng)性能1.3.3系統(tǒng)可靠性返回2023/6/2589第八十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.3.1系統(tǒng)配置技術(shù)?系統(tǒng)構(gòu)架模式（2層、3層及多層C/S和B/S系統(tǒng)）（I）?高可用性系統(tǒng)配置方法（雙機(jī)、雙工、熱備份、容錯(cuò)）（I）?RAID技術(shù)（II）2023/6/2590第九十頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式傳統(tǒng)的兩層Client/Server模式客戶機(jī)和服務(wù)器描述在邏輯上相互獨(dú)立，并進(jìn)行協(xié)同計(jì)算的兩個(gè)邏輯實(shí)體。他們?cè)趨f(xié)同計(jì)算過(guò)程中的基本運(yùn)行關(guān)系為“請(qǐng)求/響應(yīng)”的應(yīng)答模式?？蛻舨糠重?fù)責(zé)執(zhí)行前臺(tái)功能，如管理用戶接口、數(shù)據(jù)處理和報(bào)告請(qǐng)求等。服務(wù)器部分執(zhí)行后臺(tái)服務(wù)，如管理共享外設(shè)、控制對(duì)共享數(shù)據(jù)庫(kù)的操縱、接收并應(yīng)答客戶機(jī)的請(qǐng)求等。2023/6/2591第九十一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式三層架構(gòu)(3-tierapplication)通常意義上的三層架構(gòu)就是將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）。區(qū)分層次的目的即為了“高內(nèi)聚，低耦合”的思想。表現(xiàn)層（UI）：通俗講就是展現(xiàn)給用戶的界面，即用戶在使用一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候他的所見(jiàn)所得。業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：針對(duì)具體問(wèn)題的操作，也可以說(shuō)是對(duì)數(shù)據(jù)層的操作，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯處理。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）：該層所做事務(wù)直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)數(shù)據(jù)的增添、刪除、修改、更新、查找等。2023/6/2592第九十二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過(guò)WWW瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端（Browser）實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實(shí)現(xiàn)，形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。2023/6/2593第九十三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式多層分布式體系結(jié)構(gòu)2023/6/2594第九十四頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式多層分布式體系結(jié)構(gòu)為了解決兩層C/S分布式體系結(jié)構(gòu)存在的不足，提出了三層或多層分布式對(duì)象體系結(jié)構(gòu)，多層體系結(jié)構(gòu)將客戶和資源分開(kāi)，降低了服務(wù)器的負(fù)載，避免了服務(wù)器的性能缺陷對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的影響，在多個(gè)服務(wù)器上分布應(yīng)用程序處理的多層可變結(jié)構(gòu)比二層的體系結(jié)構(gòu)的伸縮性和擴(kuò)展性更強(qiáng)。在多層分布式系統(tǒng)中，不同的組件可能用不同的語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，且這些組件可能運(yùn)行在不同類型處理器上。數(shù)據(jù)模型、信息表示法以及通信協(xié)議可能都不一樣。因此，多層分布式系統(tǒng)就需要某種軟件來(lái)管理這些不同部分，確保它們能通信和交換數(shù)據(jù)。中間件就是這樣一種軟件，它位于系統(tǒng)的不同分布式組件之間。2023/6/2595第九十五頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)構(gòu)架模式中間件能夠使應(yīng)用系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)，為大型分布式應(yīng)用搭起一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)，把企業(yè)分散的系統(tǒng)技術(shù)組合在一起，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的集成。中間件具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議，使不同硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)上分布式應(yīng)用的數(shù)據(jù)共享和互操作。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)之上，應(yīng)用軟件之下，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境，幫助用戶靈活、高效的開(kāi)發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。2023/6/2596第九十六頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)配置方法雙機(jī)冷備份冷備份(coldbackup)，也被稱為離線備份，是指在關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)并且數(shù)據(jù)庫(kù)不能更新的狀況下進(jìn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)完整備份。這是一種最安全的備份方法，因?yàn)檫@種方法避免了在更新過(guò)程中復(fù)制數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。然而，由于在進(jìn)行冷備份時(shí)用戶不能使用數(shù)據(jù)庫(kù)，將會(huì)有一段時(shí)間工作不能正常進(jìn)行。雙機(jī)熱備份雙機(jī)熱備指對(duì)于重要的服務(wù)，使用兩臺(tái)服務(wù)器，互相備份，共同執(zhí)行同一服務(wù)。當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，可以由另一臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)服務(wù)任務(wù)，從而在不需要人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)保證系統(tǒng)能持續(xù)提供服務(wù)。2023/6/2597第九十七頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)配置方法容錯(cuò)所謂容錯(cuò)是指在故障存在的情況下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不失效，仍然能夠正常工作的特性。容錯(cuò)的目的是提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。容錯(cuò)的主要技術(shù)基礎(chǔ)是冗余，通常分為四類：硬件冗余、軟件冗余、信息冗余和時(shí)間冗余。2023/6/2598第九十八頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)RAID這一單詞是（RedundantArrayofInexpensiveDisks廉價(jià)磁盤冗余陣列）的縮寫。它是另一種數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)，通過(guò)冗余磁盤陣列提供數(shù)據(jù)保護(hù)。RAID技術(shù)的原理是利用一組磁盤構(gòu)成一個(gè)單一的虛擬邏輯磁盤來(lái)提供并行數(shù)據(jù)訪問(wèn)（從而改善訪問(wèn)速度）。目前看來(lái)，RAID在節(jié)省成本方面的作用并不明顯，但在性能方面則充分發(fā)揮了多塊硬盤的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一塊單獨(dú)硬盤的速度和吞吐量。2023/6/2599第九十九頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)除了性能上的提高之外，RAID還可以提供良好的容錯(cuò)容災(zāi)能力，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問(wèn)題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會(huì)受到損壞硬盤的影響。利用RAID技術(shù)于存儲(chǔ)系統(tǒng)的好處主要有以下三種：1.

通過(guò)把多個(gè)磁盤組織在一起作為一個(gè)邏輯卷提供磁盤跨越功能；2.

通過(guò)把數(shù)據(jù)分成多個(gè)數(shù)據(jù)條（stripe）并行寫入/讀出多個(gè)磁盤以提高訪問(wèn)磁盤的速度；3.

通過(guò)鏡像或校驗(yàn)操作提供容錯(cuò)能力。2023/6/25100第一百頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)2023/6/25101第一百零一頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)RAID級(jí)別RAID技術(shù)分為多種不同的等級(jí)，分別可以提供不同的速度、安全性和性價(jià)比。根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)腞AID級(jí)別可以滿足用戶對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。通常來(lái)說(shuō)，RAID級(jí)別分為以下8種：RAID0，RAID1，RAID2，RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7。2023/6/25102第一百零二頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)RAID0：RAID0并不是真正的RAID結(jié)構(gòu)，沒(méi)有數(shù)據(jù)冗余。RAID0連續(xù)地分割數(shù)據(jù)并并行地讀/寫于多個(gè)磁盤上。因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率。但RAID0在提高性能的同時(shí)，并沒(méi)有提供數(shù)據(jù)可靠性，如果一個(gè)磁盤失效，將影響整個(gè)數(shù)據(jù)。因此RAID0不可應(yīng)用于需要數(shù)據(jù)高可用性的關(guān)鍵應(yīng)用。RAID1：RAID1通過(guò)數(shù)據(jù)鏡像實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，在兩對(duì)分離的磁盤上產(chǎn)生互為備份的數(shù)據(jù)。RAID1可以提高讀的性能，當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時(shí)，可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù)。RAID1是磁盤陣列中費(fèi)用最高的，但提供了最高的數(shù)據(jù)可用率。當(dāng)一個(gè)磁盤失效，系統(tǒng)可以自動(dòng)地交換到鏡像磁盤上，而不需要重組失效的數(shù)據(jù)。2023/6/25103第一百零三頁(yè)，共一百一十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五RAID技術(shù)RAID2：從概念上講，RAID2同RAID3類似，兩者都是將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上，條塊單位為位或字節(jié)。然而RAID2使用稱為“加重平均糾錯(cuò)碼”的編碼技術(shù)來(lái)提供錯(cuò)誤檢查及恢復(fù)。這種編碼技術(shù)需要多個(gè)磁盤存放檢查及恢復(fù)信息，使得RAID2技術(shù)實(shí)施更復(fù)雜。因此，在商業(yè)環(huán)境中很少使用。