第五章文件管理

1、第五章第五章 文件管理文件管理v本章的考核知識(shí)點(diǎn)：本章的考核知識(shí)點(diǎn)：1、文件和文件名；、文件和文件名；2、文件的、文件的存儲(chǔ)介質(zhì)；存儲(chǔ)介質(zhì)；3、文件的存取方法；、文件的存取方法；4、文件目錄；、文件目錄；5、文件的邏輯結(jié)構(gòu)；文件的邏輯結(jié)構(gòu)；6、文件的物理結(jié)構(gòu)；、文件的物理結(jié)構(gòu)；7、記錄的、記錄的組成與分解；組成與分解；8、存儲(chǔ)空間的分配與回收；、存儲(chǔ)空間的分配與回收；9、文件、文件操作；操作；10、文件的保護(hù)與保密。、文件的保護(hù)與保密。v本章自學(xué)要求：文件管理必須對(duì)用戶按名存取功能，本章自學(xué)要求：文件管理必須對(duì)用戶按名存取功能，要求考生理解為實(shí)現(xiàn)按名存取文件管理應(yīng)該做哪些要求考生理解為實(shí)現(xiàn)按名

2、存取文件管理應(yīng)該做哪些工作；文件管理怎樣管理用戶信息的存儲(chǔ)和檢索、工作；文件管理怎樣管理用戶信息的存儲(chǔ)和檢索、怎樣實(shí)現(xiàn)文件的保護(hù)和保密；文件操作的作用以及怎樣實(shí)現(xiàn)文件的保護(hù)和保密；文件操作的作用以及用戶如何使用文件操作。用戶如何使用文件操作。v重點(diǎn)是：邏輯文件與物理文件間的轉(zhuǎn)換；文件目錄重點(diǎn)是：邏輯文件與物理文件間的轉(zhuǎn)換；文件目錄操作的作用及使用。操作的作用及使用。v一、文件和文件名（識(shí)記）一、文件和文件名（識(shí)記） 文件和文件名：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”，每個(gè)文件都要用一個(gè)名字作標(biāo)識(shí)，稱為“文件名”。 文件可以按各種方法進(jìn)行分類： 按用途：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用

3、戶文件 按保護(hù)級(jí)別：可執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件 按信息流向：輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件 按存放時(shí)限：臨時(shí)文件、永久文件、檔案文件 按設(shè)備類型：磁盤文件、磁帶文件、卡片文件、打印文件 按文件組織結(jié)構(gòu)：邏輯文件(流式文件、記錄式文件)、物理文件（順序文件、鏈接文件、索引文件）文件系統(tǒng)的組成部分v（1）文件目錄v（2）文件的組織v（3）文件存儲(chǔ)空間的管理v（4）文件操作v（5）文件的安全措施v二、文件存儲(chǔ)介質(zhì)（領(lǐng)會(huì)）二、文件存儲(chǔ)介質(zhì)（領(lǐng)會(huì)） 1、存儲(chǔ)介質(zhì)不等于存儲(chǔ)設(shè)備，它是指用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、卡片等。使用它們要通過相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備。 2、存儲(chǔ)介質(zhì)的物理單位定義為“卷”。

4、文件與卷的關(guān)系（存在卷中）可以是一對(duì)一也可以是一對(duì)多或多對(duì)一。 3、存儲(chǔ)介質(zhì)上連續(xù)信息所組成的一個(gè)區(qū)域稱為“塊”（物理記錄）塊是存儲(chǔ)設(shè)備與主存之間進(jìn)行信息交換的物理單位。 4、磁盤的結(jié)構(gòu)：磁盤格式化時(shí)盤面存儲(chǔ)空間劃分扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)中各磁道都有相同長(zhǎng)度的連續(xù)信息區(qū)，每個(gè)區(qū)就是磁盤上的塊。v三、文件的存取方式（領(lǐng)會(huì)）三、文件的存取方式（領(lǐng)會(huì)） 文件的存取方式有順序存取和隨機(jī)存取兩種。磁帶上的文件只能順序存取，磁盤上的文件既可采用順序方式也可用隨機(jī)方式存取。 取決于兩方面的因素： （1）與文件的使用方式有關(guān) （2）與存儲(chǔ)介質(zhì)的特性有關(guān)v四、文件目錄（簡(jiǎn)單應(yīng)用）四、文件目錄（簡(jiǎn)單應(yīng)用） 1、文件目錄的

5、主要內(nèi)容和作用：文件目錄由若干目錄項(xiàng)組成，每個(gè)目錄項(xiàng)記錄一個(gè)文件的有關(guān)信息。包括： 有關(guān)文件存取控制信息。例如用戶名、文件名、文件類型、文件屬性（可讀寫、只讀、只執(zhí)行等） 有關(guān)文件結(jié)構(gòu)的信息。例如文件的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、記錄個(gè)數(shù)和在存儲(chǔ)介質(zhì)上的位置等。 有關(guān)文件管理的信息。例如文件建立的日期、修改日期、保留期限等。 文件目錄的作用是用于檢索文件。2、目錄結(jié)構(gòu)：包括一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)和樹形（多級(jí)）目錄結(jié)構(gòu)。 一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)要求所有的文件名均不相同，一般只適用于微機(jī)的單用戶系統(tǒng)。 二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)則增加一級(jí)主文件目錄，此目錄是為用戶建立的獨(dú)立文件目錄，用戶訪問文件時(shí)先要找到用戶自己的目錄再查找

6、該目錄下的指定文件。實(shí)際上，二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，文件系統(tǒng)把用戶名和文件名合起來作為文件標(biāo)識(shí)。 樹形目錄允許用戶在自己的文件中再建立子目錄。從根目錄到文件之間所有各級(jí)子目錄名和該文件名的順序組合稱為文件的“路徑名” 絕對(duì)路徑：是從根目錄到指定文件的路徑。如MSDOS下從C盤到某一文件的路徑：C:/first/ / /file.exp 相對(duì)路徑：是從當(dāng)前目錄到指定文件的路徑。如上例，當(dāng)前目錄為22時(shí)，訪問file.exp的相對(duì)路徑是：33/file.exp,訪問根目錄下的文件路徑是：././ 樹形目錄的優(yōu)點(diǎn)：1）解決了重名問題。 2）有利于文件分類 3）提高檢索文件的速度 4）能進(jìn)行存取權(quán)限的控制。

7、關(guān)于本節(jié)的內(nèi)容可以在MSDOS或UNIX操作系統(tǒng)中進(jìn)行練習(xí)，以理解目錄結(jié)構(gòu)。可用的命令有：dir、tree、md、cd、rd、del等.v五、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)）五、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)） 前面講的是目錄，現(xiàn)在講的是文件。文件的結(jié)構(gòu)是指文件的構(gòu)造方式。 什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)：由用戶構(gòu)造的文件稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。如一篇文檔、一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄文件等，在用戶看來是一些文字和數(shù)字或多媒體信息的有機(jī)組合。 邏輯文件有兩種形式：流式文件和記錄式文件。 流式文件是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息不再劃分的可獨(dú)立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個(gè)文件是以順序的一串信息組成。 記錄式文件：是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息按邏

8、輯上獨(dú)立的含義再劃分信息單位，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。每個(gè)記錄可以獨(dú)立存取。這個(gè)在數(shù)據(jù)庫(kù)中我們學(xué)得比較多，容易理解。v六、文件的物理結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)）六、文件的物理結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)） 1、什么是文件的物理結(jié)構(gòu)：由文件系統(tǒng)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件構(gòu)造方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。不論用戶看來是什么文件，在存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)時(shí)，按何種構(gòu)造方式記錄呢，因?yàn)榻橘|(zhì)上的存儲(chǔ)單位是物理塊，那么這些物理快是順序存放，還是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，或者索引結(jié)構(gòu)，都要由文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 2、邏輯文件在磁盤上的組織方式： 1）順序結(jié)構(gòu)：顧名思義，順序結(jié)構(gòu)就是指，把邏輯文件的記錄（內(nèi)容）按其本身的順序（邏輯記錄的順序）在磁盤上也按序存放在連續(xù)的塊中。讀取時(shí)

9、也從第一個(gè)記錄開始按順序進(jìn)行。在文件目錄中指出文件名，存放的起始?jí)K號(hào)和占用塊數(shù)。 順序文件的最大優(yōu)點(diǎn)是存取速度快（可以連續(xù)訪問）。而問題主要是存儲(chǔ)空間利用率不高、輸出文件時(shí)難以估計(jì)需要多少磁盤塊、影響文件擴(kuò)展。 2)鏈接結(jié)構(gòu)：如果邏輯文件中的各個(gè)邏輯記錄任意存放到一些磁盤塊中，再用指針把各個(gè)塊按邏輯記錄的順序鏈接起來，在文件目錄中只記錄第一塊的地址和最后一塊的地址，那么這種文件組織方式就是鏈接結(jié)構(gòu)。 鏈接結(jié)構(gòu)解決了順序結(jié)構(gòu)中的所有問題，所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時(shí)效率較高但需要隨機(jī)存取時(shí)效率低下（因?yàn)橐獜牡谝粋€(gè)記錄開始讀取查找）。此外，對(duì)于鏈接結(jié)構(gòu)，也有一些問題要注意：由于塊中要存放指

10、針信息，因此一部分空間被占用；讀出信息時(shí)要把指針信息分離出來；還要防止指針丟失或破壞造成的混亂，所以又要增加一些管理的信息?？傊?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)會(huì)使用于存放文件信息的空間減少。 3)索引結(jié)構(gòu)：索引結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)非連續(xù)存儲(chǔ)的另一種方法，索引結(jié)構(gòu)為每個(gè)文件建立一張“索引表”，把指示每個(gè)邏輯記錄存放位置的指針集中在索引表中。（最直觀的索引結(jié)構(gòu)就比如我們的網(wǎng)站，首頁(yè)就相當(dāng)于一個(gè)索引表，每個(gè)鏈接記錄了一個(gè)文件的位置，當(dāng)我們點(diǎn)擊時(shí)，就可以找到那個(gè)文件） 文件目錄中指出文件名的索引表位置，而索引表中每個(gè)項(xiàng)指出一個(gè)邏輯記錄的存放位置。存取文件時(shí)根據(jù)索引表中的登記項(xiàng)來查找磁盤上的邏輯記錄。 索引結(jié)構(gòu)既適合順序存取記錄，也可

11、以方便地隨機(jī)存取記錄，并且容易實(shí)現(xiàn)記錄的增刪和插入，所以索引結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。但是索引結(jié)構(gòu)增加了索引表，要占用部分空間并增加讀寫索引表的時(shí)間。當(dāng)索引項(xiàng)很多時(shí)，還要考慮采用多級(jí)索引結(jié)構(gòu)。v七、記錄的成組與分解（簡(jiǎn)單應(yīng)用）七、記錄的成組與分解（簡(jiǎn)單應(yīng)用） 1、什么是記錄的成組與分解：由于磁盤塊的大小是預(yù)先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質(zhì)決定的，不一定和塊大小一致，如果邏輯記錄比物理塊小得多時(shí)，可以把多個(gè)邏輯記錄存放在一個(gè)塊中，這就是記錄的成組，用戶使用時(shí)再把讀取的一塊信息中分離出所需的記錄，這就是記錄的分解。 2、記錄的成組：把若干個(gè)邏輯記錄合成一組存入一塊的工作稱為“記錄的成組”

12、，每塊中邏輯記錄的個(gè)數(shù)稱“塊因子” 利用主存緩沖區(qū)可以把多個(gè)邏輯記錄一次性保存到磁盤塊上。也就是當(dāng)記錄要求存盤時(shí)，先存入主存緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的大小等于最大邏輯長(zhǎng)度乘以成組的塊因子，就是塊的大小。 在緩沖區(qū)未存滿時(shí)，不啟動(dòng)磁盤寫，這樣就提高了存儲(chǔ)空間的利用率，減少啟動(dòng)外設(shè)的次數(shù)，提高了系統(tǒng)的工作效率。3、記錄的分解：這是記錄成組的一個(gè)逆過程，先從磁盤中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區(qū)，再?gòu)木彌_區(qū)取出所需要的記錄送到用戶工作區(qū)。如果用戶所需的記錄已經(jīng)在緩沖區(qū)中，則不需要啟動(dòng)外設(shè)讀塊信息，這也可以提高系統(tǒng)工作效率。v八、存儲(chǔ)空間的分配與回收（簡(jiǎn)單應(yīng)用）八、存儲(chǔ)空間的分配與回收（簡(jiǎn)單應(yīng)用） 1、

13、用位示圖進(jìn)行磁盤存儲(chǔ)空間的分配與回收：和主存頁(yè)式管理的存儲(chǔ)空間分配回收方法類似，位示圖用一個(gè)位的信息（0/1)來表示磁盤上一個(gè)塊空間是否空閑，所不同的是，主存空間直接以塊號(hào)表示，而磁盤塊位置則由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)三段組成。 2、用空閑塊表進(jìn)行磁盤存儲(chǔ)空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區(qū)表，表每一行記錄一組連續(xù)空閑塊的首塊號(hào)和空閑塊數(shù)，空閑塊數(shù)為“0”的登記項(xiàng)為“空”登記項(xiàng)。v九、文件操作（領(lǐng)會(huì)）九、文件操作（領(lǐng)會(huì)） 1、文件操作主要有以下六種 建立文件:建立文件操作的主要工作是檢查文件目錄，確認(rèn)無重名時(shí)尋找空登記項(xiàng)進(jìn)行登錄；尋找空閑存儲(chǔ)塊以備存儲(chǔ)文件信息或存放索引表。 打開文件：打開文

14、件操作的主要工作是找目錄、檢索文件名，核對(duì)存取方式；讀索引表；登記已打開文件的有關(guān)信息。 讀文件：查看是否已經(jīng)打開，是否打開者請(qǐng)求讀文件。得到存放地址后讀出文件。 寫文件：主要工作是查文件目錄核對(duì)文件是否已建立，已建立則可寫入。 關(guān)閉文件：核實(shí)只有文件的建立者或者打開者才有權(quán)關(guān)閉文件；檢查讀入主存的文件目錄或索引表，如修改過則要寫回存儲(chǔ)介質(zhì)上；在已打開文件表中清除該文件。 刪除文件：在用戶指定的文件從目錄中除去并收回文件所占用的存儲(chǔ)空間。 這些操作均由文件系統(tǒng)提供相關(guān)的功能模塊。每個(gè)一操作調(diào)用模塊時(shí)均要提供用戶名、文件名等參數(shù)。2、用戶請(qǐng)求使用文件的操作步驟 1）讀文件：打開文件讀文件關(guān)閉文件

15、 2）寫文件：建立文件寫文件關(guān)閉文件 3）刪除文件：關(guān)閉文件刪除文件v十、文件的保護(hù)與保密（領(lǐng)會(huì)）十、文件的保護(hù)與保密（領(lǐng)會(huì)） 1、區(qū)分文件的保護(hù)與保密：文件的保護(hù)是防止文件被破壞。文件的保密是防止不經(jīng)文件擁有者授權(quán)而竊取文件。 2、文件的共享：文件共享是指一個(gè)文件可以讓指定的某些用戶共同使用。包括不允許同時(shí)使用的共享文件和允許同時(shí)使用的共享文件。一般不允許同時(shí)讀和寫或同時(shí)寫文件。 3、文件的保護(hù)措施： 為了防止系統(tǒng)故障造成文件被壞，可以采用建立復(fù)本和定時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的辦法；為了防止用戶共享文件可能造成的文件破壞，可以采用樹形目錄結(jié)構(gòu)、存取控制表和規(guī)定文件使用權(quán)限的方法。 4、文件的保密措施：常用的措

16、施有：隱藏文件目錄、設(shè)置口令和使用密碼（加密）等。復(fù)習(xí)題v1、在采用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，經(jīng)常采用( ）方法來提高檢索文件的速度。A、避免重名B、限制存取權(quán)限C、相對(duì)路徑D、限制子目錄個(gè)數(shù)v2、文件的物理結(jié)構(gòu)方式是與( ）有關(guān)的。A、文件長(zhǎng)度B、記錄個(gè)數(shù)C、文件的目錄結(jié)構(gòu)D、用戶對(duì)文件的存取方式v3、如果不允許不同用戶的文件可以具有相同的文件名，通常采用（）來保證按名存取的安全。A、重名翻譯機(jī)構(gòu)B、建立索引表C、建立指針D、多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)v4、對(duì)于記錄式文件，操作系統(tǒng)為用戶存取文件信息的最小單位是（）A、字符B、數(shù)據(jù)項(xiàng)C、記錄D、文件v5、文件在磁盤上可以有多種組織方式，常用的組織方式有（）A、

17、順序結(jié)構(gòu)、記錄結(jié)構(gòu)和鏈接結(jié)構(gòu)B、順序結(jié)構(gòu)、記錄結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)C、順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)D、鏈接結(jié)構(gòu)、記錄結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)v6、按邏輯組織可把文件分為（）兩類：A、讀、寫文件B、索引文件、順序文件C、記錄式、流式D、等長(zhǎng)、非等長(zhǎng)v7、多項(xiàng)選擇：利用記錄的成組與分解操作能（）A、有效地實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)儲(chǔ)B、提高存儲(chǔ)介質(zhì)的利用率 C、減少操作系統(tǒng)的程序量D、增加啟動(dòng)外設(shè)的次數(shù)E、提高文件的存取速度v8、多項(xiàng)選擇：文件的存取方式是與（）有關(guān)的。A、怎樣使用文件B、存儲(chǔ)介質(zhì)的特性C、文件的物理結(jié)構(gòu)D、文件的目錄結(jié)構(gòu)E、文件的共享v9、把若干個(gè)邏輯記錄合成一組存入一塊的工作稱為_，每塊中邏輯記錄的個(gè)數(shù)稱為_

18、。v10、當(dāng)用戶讀取了磁盤上的某個(gè)文件信息后，認(rèn)為文件不必再保存了，那么他可以先調(diào)用_文件操作，然后再調(diào)用_文件操作。v11、請(qǐng)簡(jiǎn)述一個(gè)關(guān)于文件的操作：打開文件的操作的主要工作有哪些？v12、一個(gè)含五個(gè)邏輯記錄的文件，系統(tǒng)把它以鏈接結(jié)構(gòu)的形式組織在磁盤上，每個(gè)記錄占用一個(gè)磁盤塊，現(xiàn)要求在第一記錄和第二記錄之間插入一個(gè)新記錄，簡(jiǎn)述它的操作過程。v13、設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)字節(jié)的文件需存放到磁帶上，今劃定磁帶的物理塊長(zhǎng)為B，試問：(1)存放該文件需占用多少個(gè)磁帶塊？(2)若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)可交換8個(gè)塊的信息，則讀/寫這個(gè)文件需要執(zhí)行多少次輸入輸出操作？(3)若啟動(dòng)一次磁帶機(jī)交換8個(gè)塊的信息，為滿足讀/寫該文件信息的需要，應(yīng)設(shè)置主存緩沖區(qū)至少需多少個(gè)字節(jié)？v14、假定磁帶的記錄密度為每英寸800個(gè)字符，每一個(gè)邏輯記錄長(zhǎng)為160個(gè)字符，塊與 塊之間的間隙為0.6英寸，現(xiàn)有1000個(gè)邏輯記錄需要存儲(chǔ)到磁帶上，分別回答下列問題： (1)不采用成組操作時(shí)磁帶空間的利用率 (2)采用以5個(gè)邏輯記錄為一組的成組操作時(shí)磁帶空間的利用率。 (3)為了使磁帶空間的利用率大于5