大工20秋《操作系统》辅导资料十八

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操作系统辅导资料十八主 题：第十三章的辅导资料
学习时间：2021年1月25日--1月31日“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：守初心，就是要牢记全心全意为人民服务的根本宗旨，以坚定的理想信念坚守初心，牢记人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标；以真挚的人民情怀滋养内心，时刻不忘我们党来自人民、根植人民，人民群众的支持和拥护是我们胜利前进的不竭力量源泉；以牢固的公仆意识践行初心，永远铭记人民是共产党的衣食父母，共产党人是人民的勤务员，永远不能脱离群众、轻视群众、漠视群众疾苦。
摘选自《在“不忘初心、牢记使命”主题教育工作会议上的讲话》内 容：第十三章
这周我们将学习课件第十三章（虚拟设备）。本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下：
基本要求：
1．掌握计算机设备的分类
2. 掌握输入/输出控制方式
3. 了解缓冲技术
4. 掌握磁盘调度算法
重点掌握内容：
1．重点：计算机设备分类，通道的定义与类型，缓冲区类型，虚拟设备。
2．难点：计算机设备分类，通道的定义与类型。虚拟设备
课前问题
1.什么是虚拟设备？
2.什么是SPOOLing技术？
3.实现SPOOLing系统的软件模块包括什么？1.什么是虚拟设备？
虚拟设备：用一个物理设备模拟出的多个逻辑上存在的设备。
利用磁盘和软件技术来模拟独占设备工作，从而使每个用户进程都觉得获得了供自己独占使用的I/O设备，且使用该“设备”输入/输出的速度与磁盘输入/输出一样快。2. 什么是SPOOLing技术？
虚拟设备常采用SPOOLing技术实现。SPOOLing技术又称为假脱机操作技术，它在联机情况下实现脱机输入/输出功能。即用一道程序模拟外围输入控制机，将用户进程需要的数据从慢速设备预先输到磁盘上，用户进程需要数据时直接从磁盘读入；用另一道程序模拟外围输出控制机，用户进程将输出数据传输到磁盘上，暂存在磁盘上的数据再在程序模拟的外围输出控制机的控制下，由慢速设备逐字符地输出 。
实现SPOOLing系统必须获得硬件和软件支持。
硬件：系统必须配备大容量磁盘以及CPU与设备能 够并行工作；
软件：操作系统必须采用多道程序设计技术
为了实现虚拟设备，要在磁盘上划出两块存储区域：
（1）输入井，用来预先存放多个进程需要的数据，即慢速设备将进程需要的数据预先传输到输入井中。
（2）输出井，用来暂存每个进程的输出数据，慢速设备输出的数据取自输出井中，如图5-15所示。
设置输入井和输出井后，用户进程需要数据时可以直接从输入井读入，不需要直接启动低速设备读数据；而用户进程需要输出数据时，可以将数据输出到输出井中，而不必直接启动慢速设备输出。
/3.实现SPOOLing系统的软件模块包括什么？
（1）预输入程序
用于预先把数据从慢速设备输入到磁盘输入井中，以便用户进程需要数据时直接从输入井读入，从而避免了用户进程等待慢速设备输入。
（2）缓输出程序
定期查看输出井，确定是否存在等待输出的数据；若存在，则启动慢速输出设备输出。由于用户进程是将输出数据传送到输出井中，再由缓输出程序控制在慢速设备上输出，因而避免了用户进程等待慢速设备输出。
（3）井管理程序
当用户进程请求输入/输出时，操作系统便调用该程序，在输入时把从设备输入转换成从输入井输入，在输出时把让设备输出转换成向输出井写入。
重要考点
一、名词解释
1．虚拟设备：参见教材5.6“ 虚拟设备”。用一个物理设备模拟出的多个逻辑上存在的设备。二、简答题
在一个单道的程序设计系统中，有3个作业A、B、C，他们分别在7:50、8:00和8:30到达输入井，他们需要执行的时间是1.5小时、0.4小时和1小时。系统在9:00开始按最高响应比优先调度算法对他们进行调度，请回答下列问题：
（1）当9:00系统开始调度时，此刻各作业的响应比是多少？(计算结果保留小数点后1位)
（2）哪一个作业被第一个选中执行？
解题思路：（1）采用响应比高者优先的调度算法（HRN），响应比=1+等待时间/运行时间。根据公式计算各个作业的响应比。
（2）根据响应比比较，响应比最高的作业被第一个抽中。
答案：
（1）9:00开始调度时，各作业等待时间是：A为70分钟，B为60分钟,C为30分钟。响应比是：A:1+70/90=1.8；B:1+60/24=3.5；C:1+30/60=1.5
（2）通过三个作业的响应比，选中响应比最高的作业作为第一个执行的作业，即B。桌子上有一个盘子，这个盘子每次只能放一个水果，爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。设橘子的信号量为S2，盘子的信号量为S，苹果的信号量为S1，写出爸爸、妈妈和儿子的PV操作实现。
var S,S1,S2:Semaphore;
begin
S=1,S1=0,S2=0;
parbegin
        father(爸爸):
repeat
                        准备苹果;
                Wait(S);
                把苹果放在盘子里;
                Signal(S1);
        forever
mother(妈妈):
        repeat
                准备橘子;
                Wait(S);
                把橘子放在盘子里;
                Signal(S2);
        forever
daughter(女儿):
                repeat
                Wait(S1);
                从盘子里拿走苹果;
                Signal (S);
                吃苹果;
        forever
son(儿子):
        repeat
                Wait(S2);
                从盘子里拿走橘子;
                Signal(S);
                吃橘子;
forever
parend
end3、在公共汽车上，司机和售货员的工作流程如图所示，为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。在汽车行驶过程中，司机与售票员之间的同步关系为：售票员关车门后，向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动车辆，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开车门让乘客下车，因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步。售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步，设两个信号量S1和S2，其中S1代表是否允许司机启动汽车，初值为0，S2代表是否允许售票员开门，初值为0，请用Wait-Signal操作描述司机与售票员之间的同步关系。

var S1,S2:Semaphore;
begin
S1=0,S2=0;
parbegin
        driver(司机):
repeat
                        Wait(S1);
                启动车辆;
                正常行车;
                到站停车;
                Signal(S2);
        foreverconductor(售票员):
repeat
                关车门;
                Signal(S1);
                售票;
                        Wait(S2);
                开车门;
        forever
parend
end
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