操作系统原理知识点(2)
6、试说明SPOOLing系统的组成。(P190)
a. SPOOLing系统是对脱机I/O工作的模拟，其必须有高速随机外存(通常采用磁盘)的支持。
b. SPOOLING系统主要有以下四个部分：
(1)输入井和输出井，为磁盘上开辟的两大存储空间，分别模拟脱机输入/出时的磁盘，并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据;
(2)输入缓冲区和输出缓冲区，在内存中开辟，分别用于暂存由输入设备和输出井送来的数据;
(3)输入进程SPi和输出进程SPo，分别模拟脱机输入/出时的外围控制机，用于控制I/O过程;
(4)I/O请求队列，由系统为各个I/O请求进程建立的I/O请求表构成的队列。
▼//不确定
7、操作系统的主要功能(P18)
(1)内存管理
→ 主要功能： 内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等.
→ 主要任务：
● 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，提高存储器利用率，以减少不可用的内存空间，允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的需要.
● 内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰.
● 地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址.
● 内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量.
(2)处理机管理
→ 主要功能: 进程控制，进程同步，进程通信和调度.
→ 主要任务：
● 进程控制：为作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换.
● 进程同步：对诸进程的运行进行调节.
● 进程通信：实现在相互合作进程之间的信息交换.
● 调度分为作业调度和进程调度.
作业调度基本任务：从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源;
进程调度的任务：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行.
(3)设备管理
→ 主要功能：缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等.
→ 主要任务：完成用户提出的I/O请求，为用户分配I/O设备;提高CPU和I/O设备的利用率;提高I/O速度;以及方便用户使用I/O设备.
● 缓冲管理：提高CPU的利用率进而提高系统的吞吐量
● 设备分配：根据用户进程的I/O请求、系统的现有资源以及按照某种设备的分配策略，为之 分配其所需的设备
● 设备处理：用于实现CPU和设备控制器之间的通信
(4)文件管理
→ 主要功能：对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及文件的共享和保护.
→ 主要任务：对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性.
8、线程与进程的比较(P72)
1) 调度
● 在传统的操作系统中，作为拥有资源的基本单位和独立调度、分派的基本单位都是进程。
● 在引入线程的操作系统中，把线程作为调度和分派的基本单位，而进程作为资源拥有的基本单位，把传统进程的两个属性分开，使线程基本上不拥有资源，这样线程便能轻装前进，从而可显著地提高系统的并发程度。
● 在同一进程中，线程的切换不会引起进程的切换，但从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，将会引起进程的切换。
2) 并发性
在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，使得操作系统具有更好的并发性，从而能更加有效地提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。
3) 拥有资源
● 不论是传统的操作系统，还是引入了线程的操作系统，进程都可以拥有资源，是系统中拥有资源的一个基本单位。
● 一般而言，线程自己不拥有系统资源(也有一点必不可少的资源)，但它可以访问其隶属进程的资源，即一个进程的代码段、数据段及所拥有的系统资源，如已打开的文件、I/O设备等，可以供该进程中的所有线程所共享。
4) 系统开销
● 在创建或撤消进程时，系统都要为之创建和回收进程控制块，分配或回收资源，如内存空间和I/O设备等，操作系统所付出的开销明显大于线程创建或撤消时的开销。
● 就切换代价而言，进程也是远高于线程的。此外，由于一个进程中的多个线程具有相同的地址空间，在同步和通信的实现方面线程也比进程容易。在一些操作系统中，线程的切换、同步和通信都无须操作系统内核的干预。
9、设备分配时应考虑的因素(P187)
设备的固定属性、设备分配算法、设备分配时的安全性、设备独立性
(1)设备的固有属性有3种：
独占性：设备在一段时间内只允许一个进程独占，eg：临界资源
共享性：设备允许多个进程同时共享
可虚拟设备：设备本身随时独占设备，但经过某种技术处理，可以把它改造成虚拟设备
(2)设备分配算法：先来先服务、优先级高者优先
(3)设备分配中的安全性：安全分配方式、不安全分配方式
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