操作系統(tǒng)-串講PPT

1、 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 串講串講主講人主講人: :葉建靈葉建靈 一、參考教材一、參考教材 操作系統(tǒng)，全國高等教育自學考試指導委員會組編，譚耀銘主編，中國人民大學出版社2007年版。二、考試主要題型二、考試主要題型 單項選擇題、多項選擇題、填空題、簡答題、計算題、應用題。三、知識點掌握的層次三、知識點掌握的層次 識記、領會、簡單應用、綜合應用。識記和領會的知識點主要考試題型為單項選擇題、多項選擇題、填空題、簡答題；簡單應用和綜合應用的知識點主要考試題型為計算題和應用題。 課程說明課程說明通過本章的學習，要求考生了解什么是操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的作用，操作系統(tǒng)要做些什么，以及各類操作系統(tǒng)的特

2、點和UNIX操作系統(tǒng)的概況。 重點是：操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的作用和各類操作系統(tǒng)的特點。 本章共涉及6節(jié)內(nèi)容，其中4節(jié)內(nèi)容要求掌握到“識記”層次，2節(jié)內(nèi)容要求掌握到“領會”層次。具體情況如下： 第一節(jié) 什么是操作系統(tǒng)（“識記”） 第二節(jié) 操作系統(tǒng)的形成（“識記”) 第三節(jié) 操作系統(tǒng)的基本類型（“領會”） 第四節(jié) 操作系統(tǒng)的發(fā)展（“領會”） 第五節(jié) UNIX操作系統(tǒng)簡介（“識記”） 第六節(jié) 操作系統(tǒng)的功能（“識記”）第一章第一章 引引 論論一、計算機系統(tǒng)一、計算機系統(tǒng) 1、計算機系統(tǒng)定義：是按用戶的要求接收和存儲信息、自動進行數(shù)據(jù) 處理并輸出結果信息的系統(tǒng)。 2、計算機系統(tǒng)構成：硬件系統(tǒng)和軟件系

3、統(tǒng)。 3、硬件系統(tǒng)組成：中央處理器（CPU）、主存儲器、輔助存儲器、各種 輸入/輸出設備。 二、操作系統(tǒng)二、操作系統(tǒng) 1、操作系統(tǒng)定義：是一種管理計算機系統(tǒng)資源、控制程序執(zhí)行、改善 人機界面和為其他軟件提供支持的系統(tǒng)軟件。 2、操作系統(tǒng)兩個主要設計原則： （1）能使得計算機系統(tǒng)使用方便。方便 （2）能使得計算機高效地工作。效率第一節(jié)第一節(jié) 什么是操作系統(tǒng)什么是操作系統(tǒng)1、控制臺：早期，程序的裝入、調(diào)試以及控制程序的運行都是程序員通過控制臺上的開關來實現(xiàn)。2、原始匯編系統(tǒng)：用匯編語言編寫的程序稱為源程序，它不能直接在機器上執(zhí)行，只有通過匯編語言解釋程序把源程序轉(zhuǎn)換成用機器指令序列表示的目標程序后

4、才能在計算機上運行。3、設備驅(qū)動程序：是最原始的操作系統(tǒng)。是一種控制設備工作的程序。4、管理程序：是初級的操作系統(tǒng)。是一種能對計算機硬件和軟件進行管理和調(diào)度的程序。5、操作系統(tǒng)：采用了SPOOLING的處理形式。 SPOOLING又稱“斯普林”。從本質(zhì)上說，SPOOLING是把磁盤作為一個巨大的緩沖器。在一個計算問題開始之前，把計算所需要的程序和數(shù)據(jù)從讀卡機或其他輸入設備上預先輸入到磁盤上存放。這樣，在進行計算時不再需要訪問讀卡機等慢速的輸入設備，而可以從速度快得多的磁盤上讀取程序和數(shù)據(jù)。同樣，對于計算的結果也是先在磁盤上緩沖存放，待計算完成后，再從打印機上打印出該計算問題的所有計算結果。第二

5、節(jié)第二節(jié) 操作系統(tǒng)的形成操作系統(tǒng)的形成 按照操作系統(tǒng)提供的服務進行分類，可分為批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、多機操作系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)等。其中批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)是基本的操作系統(tǒng)。 一、批處理操作系統(tǒng)一、批處理操作系統(tǒng) 1、定義：用戶為作業(yè)準備好程序和數(shù)據(jù)后，再寫一份控制作業(yè)執(zhí)行的說明書。然后把作業(yè)說明書連同相應的程序和數(shù)據(jù)一起交給操作員。操作員將收到的一批作業(yè)的有關信息輸入到計算機系統(tǒng)中等待處理，由操作系統(tǒng)選擇作業(yè)，并按其操作說明書的要求自動控制作業(yè)的執(zhí)行。采用這種批量化處理作業(yè)的操作系統(tǒng)稱為批處理操作系統(tǒng)。 2、分類： （

6、1）批處理單道系統(tǒng)：一次只選擇一個作業(yè)裝入計算機系統(tǒng)的主存儲器運行。 （2）批處理多道系統(tǒng)：允許多個作業(yè)同時裝入主存儲器，使中央處理器輪流地執(zhí)行各個作業(yè)，各個作業(yè)可以同時使用各自所需要的外圍設備。 第三節(jié)第三節(jié) 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型 一、批處理操作系統(tǒng)一、批處理操作系統(tǒng) 3、批處理多道系統(tǒng)優(yōu)點： （1）多道作業(yè)并行工作減少了處理器的空閑時間，即提高了處理器的利用率。 （2）作業(yè)調(diào)度可以按一定的組合選擇裝入主存儲器的作業(yè)，只要搭配合理。 （3）作業(yè)執(zhí)行過程中，不再訪問低速的設備，而是直接從高速的磁盤上存取信息，從而縮短了作業(yè)執(zhí)行時間，使單位時間內(nèi)的處理能力得到提高。 （4）作業(yè)成

7、批輸入、自動選擇和控制作業(yè)執(zhí)行，減少了人工操作時間和作業(yè)交接時間，有利于提高系統(tǒng)的吞吐率。 第三節(jié)第三節(jié) 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型 二、分時操作系統(tǒng)二、分時操作系統(tǒng) 1、定義：能使用戶通過與計算機相連的終端來使用計算機系統(tǒng)，允許多個用戶同時與計算機系統(tǒng)進行一系列的交互，并使得每個用戶感到好像自己獨占一臺支持自己請求服務的計算機系統(tǒng)。具有這種功能的操作系統(tǒng)稱為分時操作系統(tǒng)，簡稱分時系統(tǒng)。 2、分時技術：即把CPU時間劃分成許多時間片，每個終端用戶每次可以使用一個由時間片規(guī)定的CPU時間。這樣，多個終端用戶就輪流地使用CPU時間。如果某個用戶在規(guī)定的一個時間片內(nèi)還沒有完成它的全部工作，

8、這時也要把CPU讓給其他用戶，等待下一輪再使用一個時間片的時間，循環(huán)輪轉(zhuǎn)，直至結束。 3、分時系統(tǒng)主要特點： （1）同時性。允許多個終端用戶同時使用一個計算機系統(tǒng)。 （2）獨立性。用戶在各自的終端上請求系統(tǒng)服務，彼此獨立，互不干擾。 第三節(jié)第三節(jié) 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型 二、分時操作系統(tǒng)二、分時操作系統(tǒng) 3、分時系統(tǒng)主要特點： （3）及時性。對用戶的請求能在較短時間內(nèi)給出應答。 （4）交互性。采用人機對話的方式工作。 三、實時操作系統(tǒng)三、實時操作系統(tǒng) 1、定義：能使計算機系統(tǒng)接收到外部信號后及時進行處理，并且在嚴格的規(guī)定時間內(nèi)處理結束，再給出反饋信號的操作系統(tǒng)稱為實時操作系統(tǒng)，簡

9、稱為實時系統(tǒng)。 2、設計實時系統(tǒng)注意點： （1）要及時響應、快速處理。 （2）實時系統(tǒng)要求高可靠性和安全性，不強求系統(tǒng)資源的利用率。 第三節(jié)第三節(jié) 操作系統(tǒng)的基本類型操作系統(tǒng)的基本類型 1、單用戶微機操作系統(tǒng)：是指早期的微型計算機上運行的操作系統(tǒng)每次只允許一個用戶使用計算機。 2、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：為計算機網(wǎng)絡配置的操作系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡操作系統(tǒng)把計算機網(wǎng)絡中各臺計算機系統(tǒng)有機地聯(lián)合起來，為用戶提供一種統(tǒng)一、經(jīng)濟而有效地使用各臺計算機系統(tǒng)的方法，可使各臺計算機系統(tǒng)相互間傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各臺計算機系統(tǒng)之間的通信以及網(wǎng)絡中各種資源的共享。 3、分布式操作系統(tǒng)：為分布式計算機系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)稱為

10、分布式操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)能使系統(tǒng)中若干臺計算機相互協(xié)作完成一個共同的任務，或者說把一個計算問題可以分成若干個子計算，每個子計算可以在計算機系統(tǒng)中的各計算機上并行執(zhí)行。 4、多機操作系統(tǒng)：為多處理器系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)稱為多機操作系統(tǒng)。 5、嵌入式操作系統(tǒng)：是指運行在嵌入式系統(tǒng)中對各種部件、裝置等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、處理和控制的系統(tǒng)軟件。（主要特點是微型化和實時性） 第四節(jié)第四節(jié) 操作系統(tǒng)的發(fā)展操作系統(tǒng)的發(fā)展 1、誕生： UNIX的第一個版本Version 1是AT&T公司下屬的Bell實驗室里兩位程 序員Ken Thompson和Dennis Ritchie憑著個人的興趣和愛好于1969年

11、在一臺閑置的PDP-7上開發(fā)的。 2、特點： （1）UNIX是一個交互式的分時操作系統(tǒng)。 （2）UNIX系統(tǒng)的源代碼公開。 第五節(jié)第五節(jié) UNIXUNIX操作系統(tǒng)簡介操作系統(tǒng)簡介 1、操作系統(tǒng)的功能：（從資源管理的角度來分） （1）處理器管理：對CPU進行管理。 （2）存儲管理：對主存儲器進行管理。 （3）文件管理：通過對磁盤進行管理，實現(xiàn)對軟件資源進行管理。 （4）設備管理：對各類輸入/輸出設備進行管理。 2、操作系統(tǒng)為用戶提供的使用接口： （1）程序員接口：通過“系統(tǒng)調(diào)用”使用操作系統(tǒng)功能。（開發(fā)者） （2）操作員接口：通過操作控制命令提出控制要求。（應用者） 第六節(jié)第六節(jié) 操作系統(tǒng)的功能

12、操作系統(tǒng)的功能 通過本章的學習，要求了解計算機系統(tǒng)的結構，中央處理器與外圍設備的并行工作，存儲系統(tǒng)，硬件的保護措施；有關操作系統(tǒng)的結構，操作系統(tǒng)提供的使用接口。 重點：硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)與用戶的接口。 本章共涉及5節(jié)內(nèi)容，其中2節(jié)內(nèi)容要求掌握到“識記”層次，3節(jié)內(nèi)容要求掌握到“領會”層次。具體情況如下： 第一節(jié) 計算機系統(tǒng)結構（“識記”） 第二節(jié) 硬件環(huán)境（“領會”) 第三節(jié) 操作系統(tǒng)結構（“識記”） 第四節(jié) 操作系統(tǒng)與用戶的接口（“領會”） 第五節(jié) UNIX的用戶接口（“領會”） 第二章第二章 計算機系統(tǒng)結構簡介計算機系統(tǒng)結構簡介 一、層次結構一、層次結構 1、計算機系統(tǒng)構成：硬件系統(tǒng)和軟件

13、系統(tǒng)。 （1）硬件系統(tǒng)構成：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出控制系 統(tǒng)和各種輸入/輸出設備。 （2）軟件系統(tǒng)組成：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應用軟件。 2、層次結構：最內(nèi)層是硬件系統(tǒng)，最外層是使用計算機系統(tǒng)的人，人 與硬件系統(tǒng)之間是軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)又依次為系統(tǒng)軟件支撐軟件 應用軟件。 二、系統(tǒng)工作框架二、系統(tǒng)工作框架 1、引導程序：進行系統(tǒng)初始化，把操作系統(tǒng)中的核心程序裝入主存儲 器，并讓操作系統(tǒng)的核心程序占用處理器執(zhí)行。 2、操作系統(tǒng)核心程序：完成自身的初始工作后開始等待用戶從鍵盤或 鼠標輸入命令，每接收一條命令就對該命令進行處理。 第一節(jié)第一節(jié) 計算機系統(tǒng)結構計算機系統(tǒng)結構 一、一、C

14、PUCPU與外設的并行工作與外設的并行工作 在現(xiàn)代的通用計算機系統(tǒng)中，為提高計算機的工作效率，均允許中央處理器和外設并行工作。當執(zhí)行到一條啟動外設的指令時，就按指令中給定的參數(shù)啟動指定的設備，并把控制移交給輸入/輸出控制系統(tǒng)，由輸入/輸出控制系統(tǒng)控制外圍設備與主存儲器之間的信息傳送，外圍設備獨立工作，不再需要中央處理器干預，于是中央處理器可繼續(xù)執(zhí)行其他程序。（詳見第6章） 二、存儲體系二、存儲體系 1、寄存器：是處理器的組成部分，用來存放處理器的工作信息。存取 速度快，但造價高。 （1）通用寄存器：存放參加運算的操作數(shù)、指令的運算結果等。 （2）指令寄存器：存放當前從主存儲器讀出的指令。 （3

15、）控制寄存器：存放控制信息以保證程序的正確執(zhí)行和系統(tǒng)的安全。 第二節(jié)第二節(jié) 硬件環(huán)境硬件環(huán)境 二、存儲體系二、存儲體系 1、寄存器 （3）控制寄存器： A.程序狀態(tài)字寄存器：存放當前程序執(zhí)行時的狀態(tài)。 B.中斷字寄存器：記錄出現(xiàn)的事件。 C.基址寄存器：設定程序執(zhí)行時可訪問的主存空間的開始地址。 D.限長寄存器：設定程序執(zhí)行時可訪問的主存空間的長度。 2、主存儲器：以字節(jié)為單位進行編址。主存儲器容量較大，能被處理 器直接訪問，但斷電會丟失數(shù)據(jù)。 3、高速緩沖存儲器：也稱cache，位于處理器和主存儲器之間起到縮短 存儲時間和緩沖存儲的作用。 4、輔助存儲器：最常用的輔助存儲器有磁盤和磁帶。優(yōu)點

16、是容量大且 能永久保存信息，但不能被中央處理器直接訪問。 第二節(jié)第二節(jié) 硬件環(huán)境硬件環(huán)境 三、保護措施三、保護措施 一般是硬件提供保護手段和保護裝置，操作系統(tǒng)利用這些設施配合 硬件實現(xiàn)保護。 1、指令分類： （1）特權指令：不允許用戶程序中直接執(zhí)行的指令。如：啟動I/O、 設置時鐘、設置控制寄存器等。 （2）非特權指令：允許用戶程序中直接執(zhí)行的指令。 2、CPU工作狀態(tài)： （1）管態(tài)：可執(zhí)行包括特權指令在內(nèi)的一切機器指令。一般是操作系 統(tǒng)程序占用中央處理器時，CPU處于管態(tài)。 （2）目態(tài)：不允許執(zhí)行特權指令。一般是用戶程序占用中央處理器時， CPU處于目態(tài)。 3、存儲保護：不同的存儲管理方式有

17、不同的實現(xiàn)保護方法（詳見第四 章）。如可變分區(qū)存儲管理方式中：基址寄存器的值=訪問地址=絕對地址=界限地址，成立則可執(zhí)行，否則有地址錯誤，形成“地址越界”的程序性中斷事件。 4、缺點： （1）當作業(yè)執(zhí)行中出現(xiàn)了某個等待事件時，處理器就處于空閑狀態(tài)， 不能被利用。 （2）一個作業(yè)獨占主存中的用戶區(qū)，當主存中有空閑區(qū)域時，也不能 被其他作業(yè)利用，降低了主存空間的利用率。 （3）外圍設備也不能充分被利用。 第三節(jié)第三節(jié) 單用戶連續(xù)存儲管理單用戶連續(xù)存儲管理 二、覆蓋技術二、覆蓋技術 1、將作業(yè)劃分成若干段，其中有一個主段是作業(yè)執(zhí)行過程中經(jīng)常要用 到的信息，而其他段是不會同時工作的。 2、主段入駐留區(qū)

18、；其他段輪流入覆蓋區(qū)。 三、對換技術三、對換技術 在分時系統(tǒng)中，單用戶連續(xù)存儲管理可用對換方式讓多個用戶的作 業(yè)輪流進入主存儲器執(zhí)行。系統(tǒng)中必須要有一個大容量的高速輔助存儲 器，多個用戶的作業(yè)信息都被保留在磁盤上，把一個作業(yè)先裝入主存儲 器讓它執(zhí)行。當執(zhí)行中出現(xiàn)等待事件或用完一個時間片時，把該作業(yè)從 主存儲器換出，再把由調(diào)度程序選中的另一個作業(yè)換入到主存儲器中。 第三節(jié)第三節(jié) 單用戶連續(xù)存儲管理單用戶連續(xù)存儲管理 一、基本原理一、基本原理 將主存儲器中可分配的用戶區(qū)域預先劃分成若干個連續(xù)區(qū)，每個連 續(xù)區(qū)成為一個分區(qū)。每個分區(qū)的大小可以相同，也可以不同。每個分區(qū) 可用來裝入一個作業(yè)，但不允許在一

19、個分區(qū)中同時裝入多個作業(yè)。 二、主存空間的分配與回收二、主存空間的分配與回收 系統(tǒng)設置一張“分區(qū)分配表”，用來說明各分區(qū)的分配和使用情況。 表中指出各分區(qū)的起始地址和長度，并為每個分區(qū)設置一個標志位。當 標志位為“0”時表示分區(qū)空閑，當標志位非“0”時表示分區(qū)已被占用。 三、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護三、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護 1、地址轉(zhuǎn)換：采用靜態(tài)重定位方式。 2、存儲保護：處理器設置一對寄存器，即“下限寄存器”和“上限寄存器” 用來存放當前進程所對應分區(qū)的下限地址和上限地址分別送入下限寄 存器和上限寄存器。下限地址=絕對地址=上限地址，成立則執(zhí)行， 否則產(chǎn)生“地址越界”中斷。 第四節(jié)第四節(jié) 固定分區(qū)存

20、儲管理固定分區(qū)存儲管理 一、主存空間的分配與回收一、主存空間的分配與回收 1、分區(qū)的劃分：系統(tǒng)初始啟動時，主存儲器中除操作系統(tǒng)占用部分 外，把整個用戶區(qū)看做一個大的空閑區(qū)。當有作業(yè)要裝入主存儲器 時，根據(jù)作業(yè)對主存空間的需要量，從空閑區(qū)中劃出一個與作業(yè)長度 一致的分區(qū)來裝入作業(yè)，剩余部分仍為空閑區(qū)。 2、主存空間的分配算法：分區(qū)分配表由兩張表格組成，一張是“已分 配區(qū)表” ，另一張是“空閑區(qū)表” 。常用的分配算法： （1）最先適應分配算法 （2）最優(yōu)適應分配算法：按作業(yè)要求從所有的空閑區(qū)中挑選一個能滿 足作業(yè)要求的最小空閑區(qū)，這樣可保證不去分割一個更大的區(qū)域，使 裝入大作業(yè)時比較容易得到滿足。

21、 （3）最壞適應分配算法：這種算法總是挑選一個最大的空閑區(qū)分割一 部分給作業(yè)使用，使剩下的部分不至于太小，仍可供分配使用。 3、主存空間的回收算法：歸還區(qū)有下鄰空閑區(qū)；歸還區(qū)有上鄰空閑 區(qū)；歸還區(qū)既有上鄰空閑區(qū)又有下鄰空閑區(qū)；歸還區(qū)既無上鄰空閑區(qū) 又無下鄰空閑區(qū)。 第五節(jié)第五節(jié) 可變分區(qū)存儲管理可變分區(qū)存儲管理 二、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護二、地址轉(zhuǎn)換和存儲保護 1、地址轉(zhuǎn)換：采用動態(tài)重定位。作業(yè)執(zhí)行過程中，每當取出一條指令 后，就把該指令中的相對地址與基址寄存器的內(nèi)容相加得到絕對地址。 2、存儲保護：基址寄存器內(nèi)容=絕對地址=限長寄存器內(nèi)容，成立則 執(zhí)行，否則產(chǎn)生“地址越界”中斷。 三、移動技術三

22、、移動技術 1、移動：把作業(yè)從一個存儲區(qū)域移到另一個存儲區(qū)域的工作稱為移動。 2、目的：集中分散的空閑區(qū)；便于作業(yè)動態(tài)擴充主存。 3、注意事項：移動會增加系統(tǒng)開銷；移動是有條件的。 第五節(jié)第五節(jié) 可變分區(qū)存儲管理可變分區(qū)存儲管理 一、基本原理一、基本原理 1、基本原理：把主存儲器分成大小相等的許多區(qū)，每個區(qū)稱為一塊。 與此對應，編制程序的相對地址也分成頁，頁的大小與塊的大小相等。 2、相對地址構成：頁號和頁內(nèi)地址。 二、存儲空間分配與回收二、存儲空間分配與回收 可用一張主存分配表來記錄已分配的塊和尚未分配的塊以及當前剩 余的空閑塊數(shù)。由于塊的大小是固定的，所以主存分配表可簡化為一張 “位示圖”

23、，用0表示對應塊為空閑，1則為占用。 第六節(jié)第六節(jié) 頁式存儲管理頁式存儲管理 三、頁表和地址轉(zhuǎn)換三、頁表和地址轉(zhuǎn)換 1、頁表：每個作業(yè)一張頁表，用來指出相對地址中頁號和主存中塊號 的對應關系。 2、地址轉(zhuǎn)換：采用動態(tài)重定位方式。每執(zhí)行一條指令時，都要由地址 轉(zhuǎn)換機構按相對地址中的頁號查頁表，得到該頁對應的主存塊號，再 按相對地址中的頁內(nèi)地址換算出欲訪問的主存單元的絕對地址。計算 辦法： （1）方法一：絕對地址=塊號*塊長+頁內(nèi)地址。 （2）方法二：將塊號作為絕對地址的高位，將頁內(nèi)地址作為絕對地址 的低位，即可形成絕對地址（因為分塊和分頁大小是一致的）。 3、快表： （1）頁表缺點：需兩次訪問主

24、存。第一次按頁號讀出頁表中對應的塊 號；第二次按計算出來的絕對地址訪問主存。 （2）快表：是指存放在高速緩沖存儲器中的部分頁表。而把存放快表 的高速緩沖存儲器稱為相聯(lián)存儲器。 第六節(jié)第六節(jié) 頁式存儲管理頁式存儲管理 一、什么是虛擬存儲器一、什么是虛擬存儲器 如果能做到只裝入作業(yè)的部分信息就可以讓作業(yè)開始執(zhí)行，那么當 主存空間小于作業(yè)需求量時，系統(tǒng)就可以接受該作業(yè)，進而也就可以允 許邏輯地址空間大于實際的主存空間。這樣就帶來兩個好處，第一，使 主存空間能充分地被利用；第二，從用戶的角度來看，好像計算機系統(tǒng) 提供了容量很大的主存儲器，我們稱它為虛擬存儲器，簡稱虛存。虛擬 存儲器實際上是為擴大主存容

25、量而采用的一種管理技巧。 二、虛擬存儲器的工作原理二、虛擬存儲器的工作原理 1、工作原理：把作業(yè)信息保留在磁盤上，當要求裝入時，只將其中一 部分先裝入主存儲器，作業(yè)執(zhí)行過程中，若要訪問的信息不在主存 中，則再設法把這些信息裝入主存。 2、程序特點： （1）第一，程序執(zhí)行時有些部分是彼此互斥的，即在程序的一次執(zhí)行 中，執(zhí)行了這部分就不會去執(zhí)行另一部分。 （2）第二，程序的執(zhí)行往往具有局部性，在一段時間里可能循環(huán)執(zhí)行 某些指令或多次訪問某一部分的數(shù)據(jù)。 第七節(jié)第七節(jié) 虛擬存儲管理虛擬存儲管理 二、虛擬存儲器的工作原理二、虛擬存儲器的工作原理 3、實現(xiàn)虛擬存儲器的關鍵問題： （1）怎樣知道當前哪些信

26、息已在主存儲器中，哪些信息尚未裝入主存 儲器中？ （2）如果作業(yè)要訪問的信息不在主存儲器中，怎樣找到這些信息并把 它們裝到主存儲器中？ （3）在把欲訪問的信息裝入主存儲器時，發(fā)現(xiàn)主存中已無空閑塊又該 怎么辦？ 三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn)三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn) 1、實現(xiàn)原理：將作業(yè)的全部信息作為副本存放在磁盤上，作業(yè)調(diào)度選 中一個作業(yè)時，至少把作業(yè)的第一頁信息裝入主存儲器，在作業(yè)執(zhí)行 過程中欲訪問不在主存儲器中的頁時，再把它們裝入。為此，頁表需 更改，至少應包括頁號、標志、主存塊號、磁盤上的位置。 第七節(jié)第七節(jié) 虛擬存儲管理虛擬存儲管理 三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn)三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn) 2、頁面

27、調(diào)度： （1）頁面調(diào)度概念：是指采用某種算法選擇一頁暫時調(diào)出，把它存放 到磁盤上去，讓出主存空間，用來存放當前要使用的頁面的這一過程 稱為頁面調(diào)度。 （2）抖動：也稱顛簸，是指剛被調(diào)出的頁又立即要用，因而又要把它 調(diào)入；而調(diào)入不久又被調(diào)出；調(diào)出不久又再次被調(diào)入。如此反復，使 調(diào)度非常頻繁，以至于使大部分時間都花費在來回調(diào)度上。這種現(xiàn)象 稱為抖動。 （3）頁面調(diào)度算法 A.最佳調(diào)度算法（OPT）：總是把以后不再訪問的頁或距當前最長時 間后再訪問的頁先調(diào)出。是一種理想算法，用來被用做衡量其他算 法的標準。 B.先進先出調(diào)度算法（FIFO）：總是把先進入主存儲器的頁面調(diào)出。 第七節(jié)第七節(jié) 虛擬存儲管

28、理虛擬存儲管理 三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn)三、頁式虛擬存儲器的實現(xiàn) 2、頁面調(diào)度： （3）頁面調(diào)度算法 C.最近最久未使用調(diào)度算法（LRU）：距當前最長時間內(nèi)沒有使用過 的頁面先調(diào)出。 D.最近最不經(jīng)常使用調(diào)度算法（LFU）：在最近一段時間內(nèi)使用次數(shù) 最少的頁面先調(diào)出。 3、缺頁中斷率 （1）缺頁中斷率定義：如果作業(yè)執(zhí)行中訪問頁面的總次數(shù)為A，其中 有F次訪問的頁面尚未裝入主存，故產(chǎn)生了F次缺頁中斷。現(xiàn)定義缺頁 中斷率f如下： fF/A。 （2）影響缺頁中斷率的因素：分配給作業(yè)的主存塊數(shù)；頁面大??；程 序的編制方法；頁面調(diào)度算法。 第七節(jié)第七節(jié) 虛擬存儲管理虛擬存儲管理 四、多級頁表四、多級頁表

29、 1、原理：建立頁表時，第一級是頁面組表（稱為一級頁表，每個作業(yè) 一張），第二級是組內(nèi)頁面表（ 稱為二級頁表 ，每組一張）。一級 頁表指出二級頁表的存放地址，二級頁表指出每個頁在主存中的塊號。 2、地址轉(zhuǎn)換方法：采用二級頁表結構的系統(tǒng)總是把頁表保存在輔助存 儲器中。程序執(zhí)行時只需把一級頁表先裝入主存儲器。進行地址轉(zhuǎn)換 時，按相對地址中的頁號I查一級頁表，找出對應的表項，再根據(jù)表項 中的標志位可以知道對應的二級頁表是否已在主存中。若已在主存， 則可按頁號II查二級頁表中的表項，得到頁所在位置（已在主存或尚 未裝入主存）。若二級頁表尚未裝入主存，則應先將其裝入，再按頁 號II查找頁所在位置。若頁已

30、在主存中，則根據(jù)對應的主存塊號和相 對地址中的頁內(nèi)地址得到當前要訪問的主存絕對地址，否則需將該頁 先調(diào)入主存再進行地址轉(zhuǎn)換。 3、優(yōu)缺點：有利于主存空間的利用，但會增加訪問主存的次數(shù)，會影 響指令執(zhí)行速度。 第七節(jié)第七節(jié) 虛擬存儲管理虛擬存儲管理 一、一、UNIXUNIX的虛擬地址結構的虛擬地址結構 1、虛擬地址：UNIX采用頁式虛擬存儲管理，并把編程序時用的地址稱 為虛擬地址。 2、地址空間劃分：系統(tǒng)區(qū)段、程序區(qū)段、控制區(qū)段。操作系統(tǒng)在系統(tǒng) 區(qū)段運行，正文段和非共享程序都在程序區(qū)段，控制區(qū)段用來存放用 戶棧、核心棧、user區(qū)等。系統(tǒng)區(qū)段中的程序和數(shù)據(jù)常駐主存，其余 兩個區(qū)段中的信息可隨執(zhí)行

31、情況在主存和磁盤對換區(qū)之間換進/換出。 3、虛擬地址結構：最高兩位表示訪問的區(qū)段；最低9位表示頁內(nèi)地址 （稱為字節(jié)偏移量）；中間21位表示頁號（稱為虛擬頁號）。 二、二、UNIXUNIX的頁表和地址轉(zhuǎn)換的頁表和地址轉(zhuǎn)換 1、頁表結構： （1）“V”為有效位。如果此位為1，表示這個虛擬頁已經(jīng)在主存，其主 存位置由物理頁號指定；如果此位為0，則進程在訪問該頁時硬件將 產(chǎn)生缺頁中斷，由操作系統(tǒng)進行處理。 第八節(jié)第八節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理 二、二、UNIXUNIX的頁表和地址轉(zhuǎn)換的頁表和地址轉(zhuǎn)換 1、頁表結構： （2）“M”為修改位，指出該頁是否被修改過。若M

32、為1，表示該頁被修 改過，被修改過的頁面被調(diào)出時必須將其寫回到磁盤上，否則不需 要重寫到磁盤上。 （3）“PROT”四位是訪問權限指示位。進行地址轉(zhuǎn)換時都要核查這四位。 如果一個進程超出了規(guī)定的訪問權限，硬件將產(chǎn)生一個“非法訪問”中斷。 （4）物理頁號：即主存塊號。 2、地址轉(zhuǎn)換： 硬件為每個區(qū)段設置一對頁表寄存器，分別用來存放該區(qū)段頁表的 起始地址和長度。在進行地址轉(zhuǎn)換時，首先判斷虛擬地址區(qū)段，然后找 到該區(qū)段的頁表寄存器，按寄存器中指示的地址就可找到該區(qū)段的頁表。 只要虛擬地址在指定的長度范圍內(nèi)就能在頁表中找到該頁的登記項。檢 查登記項中的有效位，若為1，則該頁已在主存，把登記項中的物理頁

33、 號作為絕對地址的高地址部分，把虛擬地址中的字節(jié)偏移量作為絕對地 址的低地址部分。 第八節(jié)第八節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理 三、三、UNIXUNIX的頁面調(diào)度的頁面調(diào)度 1、優(yōu)化措施： （1）一個正在與外圍設備交換信息的頁面或一個正在被裝入的頁面是 不能被替換的。 （2）頁面調(diào)度采用二次機會頁面替換算法。 （3）為了裝入一個新頁而要調(diào)出一頁時，要檢查被調(diào)出頁的修改位標 志。若該頁被修改過，則調(diào)出時必須把該頁的內(nèi)容寫回磁盤上，否則 就不必寫回磁盤，以減少輸入輸出傳送。 （4）系統(tǒng)中有一個2號進程，UNIX把它稱為頁面守護進程，它的作用 是保證有足夠的空閑物理頁

34、可供使用。一般它都處于睡眠狀態(tài)。 第八節(jié)第八節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理 三、三、UNIXUNIX的頁面調(diào)度的頁面調(diào)度 2、二次機會頁面替換算法實現(xiàn)要點 3、頁面守護進程職責 第八節(jié)第八節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理系統(tǒng)的頁式虛擬存儲管理 文件管理必須對用戶提供文件的按名存取功能，要求考生掌握為了實現(xiàn)按名存取文件管理應該做哪些工作；文件管理怎樣管理用戶信息的存儲和檢索、怎樣保證文件的安全；文件操作的作用以及用戶如何使用文件操作；掌握UNIX系統(tǒng)實現(xiàn)文件管理的特色。 重點是：邏輯文件與物理文件的區(qū)別以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換；文件目錄；基本文件操作的作

35、用及使用；UNIX系統(tǒng)的文件管理。 本章共涉及9節(jié)內(nèi)容，其中1節(jié)內(nèi)容要求掌握到“識記”層次，5節(jié)內(nèi)容要求掌握到“領會”層次，3節(jié)內(nèi)容要求掌握到“簡單應用”層次。具體情況如下： 第一節(jié) 文件和文件系統(tǒng)（“識記”） 第二節(jié) 文件的存儲介質(zhì)（“領會”) 第三節(jié) 文件的存取方式（“領會”） 第四節(jié) 文件目錄（“簡單應用”） 第五節(jié) 文件的組織（“簡單應用”） 第六節(jié) 磁盤存儲空間的管理（“簡單應用”） 第七節(jié) 基本文件操作及其使用（“領會”） 第八節(jié) 文件的安全性（“領會”） 第九節(jié) UNIX系統(tǒng)的文件管理（“領會”） 第五章第五章 文件管理文件管理 一、文件一、文件 1、文件：是指邏輯上具有完整意義

36、的信息集合。每個文件都要用一個 名字作標識，稱為文件名。 2、文件分類：分類標準不一樣，文件可分為不同的類型。 二、文件系統(tǒng)的組成部分二、文件系統(tǒng)的組成部分 1、文件系統(tǒng)目的：對文件統(tǒng)一管理，目的是方便用戶且保證文件的安 全可靠。面向用戶，文件系統(tǒng)主要是實現(xiàn)“按名存取”。 2、文件系統(tǒng)組成部分：文件目錄、文件的組織、文件存儲空間的管理、 文件操作、文件的安全措施。 3、文件操作：為了保證文件系統(tǒng)能正確地存儲和檢索文件，系統(tǒng)規(guī)定 了在一個文件上可執(zhí)行的操作，這些可執(zhí)行的操作統(tǒng)稱為文件操作。基 本操作有建立文件、打開文件、讀文件、寫文件、關閉文件和刪除文件。 第一節(jié)第一節(jié) 文件和文件系統(tǒng)文件和文件

37、系統(tǒng) 1、存儲介質(zhì)：是指可用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、光 盤、卡片等。 2、存儲設備：是指可安裝存儲介質(zhì)的設備。如磁帶機、磁盤驅(qū)動器、 卡片機。 3、卷：我們把存儲介質(zhì)的物理單位定義為卷。如一盤磁帶、一張軟盤 片等。 4、物理記錄：也稱為塊，是指存儲介質(zhì)上可連續(xù)存儲信息的一個區(qū)域。 塊是主存儲器與存儲設備進行信息交換的物理單位。 5、磁盤機：是一種按地址直接存取的存儲設備。信息定位方式：柱面 號、磁頭號、扇區(qū)號。每個參數(shù)均從“0”開始。 第二節(jié)第二節(jié) 文件的存儲介質(zhì)文件的存儲介質(zhì) 一、存取方式分類一、存取方式分類 1、順序存?。菏侵笇ξ募械男畔错樞蛞来芜M行讀寫的存取方式。 2、

38、隨機存?。菏侵笇ξ募械男畔⒉灰欢ㄒ错樞蜃x寫，而是可以按 任意的次序隨機地讀寫的存取方式。 二、存取方式選擇二、存取方式選擇 1、與文件的使用方式有關：文件的性質(zhì)決定了文件的使用，也就決定 了存取方式的選擇。如源程序文件必須按字符順序進行存取，數(shù)據(jù)庫 的訪問則采用隨機存取方式。 2、與存儲介質(zhì)的特性有關：磁帶機適合順序存取的存儲設備；磁盤機 既可采取順序存取方式，又可采用隨機存取方式。 第三節(jié)第三節(jié) 文件的存取方式文件的存取方式 一、一級目錄結構一、一級目錄結構 1、基本思想：把一卷存儲介質(zhì)上的所有文件都登記在一個文件目錄中。 2、要求：在文件目錄中登記的各個文件都有不同的文件名。 二、二級

39、目錄結構二、二級目錄結構 1、用戶文件目錄：是二級目錄結構中為每個用戶設置的一張目錄表。 2、主文件目錄：是一張用來登記各個用戶的目錄表存放地址的總目錄表。 3、優(yōu)點： （1）采用二級目錄結構后，即使不同的用戶在為各自的文件命名時取 了相同的名字也不會引起混亂。 （2）采用二級目錄結構可使不同的用戶共享某個文件，這只要在各用 戶的文件目錄表中使某個目錄項指向共享文件存放的物理位置即可。第四節(jié)第四節(jié) 文件目錄文件目錄 三、樹形目錄結構三、樹形目錄結構 1、多級目錄結構：也稱樹形目錄結構。 2、絕對路徑：路徑名可以由從根目錄開始到該文件的通路上所有各級 子目錄名及該文件名順序拼起來組成，各子目錄與

40、文件名之間用“”隔 開。 3、相對路徑：訪問文件時，從當前目錄開始設置路徑。 4、樹形目錄結構優(yōu)點：解決了重名問題；有利于文件分類；提高檢索 文件的速度；能進行存取權限的控制。 四、文件目錄的管理四、文件目錄的管理 1、目錄文件：通常把文件目錄頁作為文件保存在存儲介質(zhì)上，由文件 目錄組成的文件稱為目錄文件。 2、文件目錄的管理：文件系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求從目錄文件中找出用戶的當前目錄，把當前目錄讀入主存儲器。這樣既不占用太多的主存空間，又可減少搜索目錄的時間。第四節(jié)第四節(jié) 文件目錄文件目錄 一、文件的邏輯結構一、文件的邏輯結構 1、文件的邏輯結構：用戶從使用的角度來組織文件，用戶把能觀察到 的

41、且可以處理的信息根據(jù)使用構造文件，這種構造方式是獨立于物理 環(huán)境的，所以稱為文件的邏輯結構。 2、邏輯文件：是指用戶組織的文件，簡稱為文件。 3、邏輯文件分類： （1）流式文件：是指用戶對文件中的信息不再劃分可獨立的單位，整 個文件是由依次的一串信息組成。 （2）記錄式文件：是指用戶對文件中的信息按邏輯上獨立的含義再劃 分信息單位。區(qū)分概念：邏輯記錄、邏輯記錄號、主鍵、次鍵。第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 二、文件的存儲結構二、文件的存儲結構 1、文件的存儲結構：文件系統(tǒng)從文件的存儲和檢索的角度來組織文 件，文件系統(tǒng)根據(jù)存儲設備的特性、文件的存取方式來決定以怎樣的 形式把用戶文件存放到存儲

42、介質(zhì)上，在存儲介質(zhì)上的文件構造方式稱 為文件的存儲結構。 2、物理文件：是指存放在存儲介質(zhì)上的文件。 3、磁帶文件的組織： （1）組織方式：磁帶機是一種順序存取設備，因此組織在磁帶上的文 件都采用順序結構。 （2）磁帶文件的組成： A.文件頭標：用來標識一個文件和說明文件的屬性。 B.文件信息：是用戶邏輯文件中的信息。 C.文件尾標：用來表示一個文件的信息結束。 文件與文件之間用一個帶標隔開，用兩個帶標表示磁帶上的有效 信息到此結束。第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 二、文件的存儲結構二、文件的存儲結構 4、磁盤文件的組織： （1）順序結構 A.優(yōu)點：順序結構適合順序存取，其優(yōu)點是存取信息的

43、速度快、存 取文件時不必每次去查找信息的存放位置，只要記住當前塊號，則 該文件的后繼信息一定在下一塊中，減少了檢索時間。 B.缺點：磁盤存儲空間的利用率不高；對輸出文件很難估計需多少 磁盤塊；影響文件的擴展。 （2）鏈接結構 A.鏈接結構：順序的邏輯記錄被存放在不相鄰的磁盤塊上，再用指 針把這些磁盤塊按邏輯記錄的順序鏈接起來，便形成了文件的鏈接 結構。 B.鏈接文件：也稱串聯(lián)文件，是指采用鏈接結構的文件。 第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 二、文件的存儲結構二、文件的存儲結構 4、磁盤文件的組織： （2）鏈接結構 C.注意事項： a.對鏈接文件采用順序存取方式是高效的，采用隨機存取方式是低

44、效的。 b.在插入或刪除一個記錄時，若某一塊中的指針需修改，則應先把 該塊內(nèi)容讀到主存儲器，再修改指針，然后把修改后的該塊信息按 原地址重新寫回磁盤。 c.每一個磁盤塊中既要存放文件信息，又要存放用于管理的指針， 這會增加文件需占用的磁盤塊數(shù)。 d.讀寫磁盤上的信息以塊為單位。當讀出一塊信息后，應把其中的 指針分離出來，僅把屬于邏輯文件的信息傳送給用戶，以保證用戶 使用文件信息的正確性。 e.在存取文件時，如果某個指針丟失或被破壞，則錯誤的指針可能 指向其他文件而導致混亂。（可采用雙指針）第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 二、文件的存儲結構二、文件的存儲結構 4、磁盤文件的組織： （3）索引

45、結構 A.索引結構：為每一個文件建立一張索引表，把指示每個邏輯記錄 存放位置的指針集中在索引表中。 B.索引文件：是指采用索引結構的文件。 C.特點：索引結構既適合順序存取記錄，又可方便地按任意次序隨 機存取記錄，且容易實現(xiàn)記錄的增、刪和插入。但采用索引結構必 須增加索引表占用的空間和讀寫索引表的事件。 5、存取方式與存儲結構之間的關系。第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 三、記錄的成組與分解三、記錄的成組與分解 1、記錄的成組：把若干個邏輯記錄合成一組存入一塊的工作稱為記錄 的成組。每塊中的邏輯記錄個數(shù)稱為塊因子。 2、記錄的分解：從一組邏輯記錄中把一個邏輯記錄分離出來的操作。 3、優(yōu)缺點：

46、 （1）優(yōu)點：提高存儲空間的利用率、減少啟動外設的次數(shù)、提高系統(tǒng) 的工作效率。 （2）缺點：是以設立主存緩沖區(qū)和操作系統(tǒng)增加成組與分解操作的功 能為代價。第五節(jié)第五節(jié) 文件的組織文件的組織 一、位示圖法一、位示圖法 可參照第4章中頁式存儲空間“位示圖”管理方法。 二、空閑塊表法二、空閑塊表法 系統(tǒng)為每個磁盤建立一張空閑塊表，表中每個登記項記錄一組連 續(xù)空閑塊的首塊號和塊數(shù)?？臻e塊數(shù)為“0”的登記項為無效登記項。 三、空閑塊鏈法三、空閑塊鏈法 把所有的磁盤空閑塊用指針連接在一起構成空閑塊鏈。分配空間時 從鏈中取出空閑塊，歸還空間時把歸還塊加到鏈中。對磁盤空閑塊可用 單塊連接法連接起來。每一個空閑

47、塊中都設置一個指向另一個空閑塊的 指針，最后一個空閑塊中的指針為“0”。 第六節(jié)第六節(jié) 磁盤存儲空間的管理磁盤存儲空間的管理 一、基本文件操作：一、基本文件操作：要求掌握相應的參數(shù)和主要工作。 1、建立操作 2、打開操作 3、讀操作 4、寫操作 5、關閉操作 6、刪除操作 二、文件操作的使用二、文件操作的使用 1、讀一個文件信息：打開文件讀文件關閉文件。 2、寫一個文件信息：建立文件寫文件關閉文件。 3、刪除一個文件：關閉文件刪除文件。 第七節(jié)第七節(jié) 基本文件操作及其使用基本文件操作及其使用 一、文件的保護一、文件的保護 1、防止天災人禍造成的破壞：采用建立多個副本的辦法。 2、防止系統(tǒng)故障造

48、成的破壞：采用建立副本和定時轉(zhuǎn)儲的辦法。 3、防止文件共享時造成的破壞：采用不允許同時使用；或允許同時使 用但限制對文件使用的權限。 4、防止計算機病毒的侵害：采用針對各種病毒設計相應的殺毒軟件， 還可在二進制文件的目錄中設置一般用戶只能讀的權限。 二、文件的保密二、文件的保密 1、隱蔽文件目錄 2、設置口令 3、使用密碼第八節(jié)第八節(jié) 文件的安全性文件的安全性 一、一、UNIXUNIX的文件和文件系統(tǒng)的文件和文件系統(tǒng) 1、文件的邏輯結構：是由一串順序的字符流組成的流式文件。 2、文件的存儲結構：采用索引結構方式，即把文件按一定的長度分塊 后存放到磁盤，并建立索引表。 3、文件分類：普通文件、目

49、錄文件和設備文件。 4、文件系統(tǒng)：分成基本文件系統(tǒng)和可裝卸的子文件系統(tǒng)兩部分。 二、二、UNIXUNIX的文件結構的文件結構 1、磁盤空間劃分：分成512個字節(jié)的許多塊。 2、文件結構：采用多級索引結構。規(guī)定每個文件的索引表使用13個登 記項，前10個登記項直接指出存放文件信息的磁盤塊號。如果10個磁 盤塊不夠容納該文件信息，則利用第11個登記項指向一個磁盤塊，該 磁盤塊作為文件的一級間接索引，共有128個登記項，可分別指向128 個磁盤塊。對于大型文件還可利用第12和第13兩個登記項作為二級和 三級間接索引。 第九節(jié)第九節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的文件管理 三、三、UNIXUNI

50、X的文件目錄的文件目錄 1、目錄結構：UNIX采用樹形目錄結構。 2、目錄文件存取權限： （1）讀：可以讀該目錄。 （2）寫：可以增、刪這個目錄中的目錄項，從而改變目錄內(nèi)容。 （3）執(zhí)行：可以為尋找一個文件而搜索這個目錄。 四、四、UNIXUNIX的索引節(jié)點的索引節(jié)點 1、索引節(jié)點概念：也稱為i節(jié)點或i-node，是把目錄項中用于對文件 進行控制和管理的信息分離出來，單獨組成一個數(shù)據(jù)結構。 2、磁盤塊分類： （1）存放索引節(jié)點的索引節(jié)點區(qū)。 （2）存放文件信息的文件儲存區(qū)。 第九節(jié)第九節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的文件管理 四、四、UNIXUNIX的索引節(jié)點的索引節(jié)點 3、索引節(jié)點區(qū)

51、管理：對索引節(jié)點區(qū)中的磁盤塊進行編號，其中每一個 磁盤塊可以用來存放一個索引節(jié)點。索引節(jié)點區(qū)中的第一個磁盤塊存 放文件系統(tǒng)的根目錄文件的索引節(jié)點，它的索引節(jié)點號就為1。其余的磁盤塊隨文件的建立和刪除進行分配和回收。 4、磁盤索引節(jié)點：存放在磁盤上索引節(jié)點區(qū)中的索引節(jié)點稱為磁盤索引節(jié)點。磁盤索引節(jié)點實際上是描述文件的第一個抽象數(shù)據(jù)結構，其 中的di addr指向文件的索引表，從而可以找到文件信息的具體存儲位 置。 5、活動索引節(jié)點表：UNIX在主存開辟一個索引節(jié)點緩沖區(qū)，用來建立 活動索引節(jié)點表inode。inode有100個表項，能暫存100個索引節(jié) 點。 6、目錄索引：文件目錄中的每個目錄項

52、由16個字符組成，其中14個字 符為文件名，是該文件的外部標識，另兩個字符是文件的索引節(jié)點 號，它是該文件的內(nèi)部標識。因此，目錄索引的流程為：按文件名查 找目錄項取得對應的索引節(jié)點號去找相應的磁盤索引節(jié)點將磁盤 索引節(jié)點復制到活動索引節(jié)點表中通過活動索引節(jié)點可找到索引 表按照索引表中的對應情況存取磁盤上的相應信息。 第九節(jié)第九節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的文件管理 五、五、UNIXUNIX的打開文件表的打開文件表 1、系統(tǒng)打開文件表file:反映對被打開文件進行操作的動態(tài)信息， 主要用于對文件讀寫操作的控制。共有100個表項。 2、進程打開文件表：用來記錄每個進程打開的文件情況。UN

53、IX系統(tǒng)規(guī) 定每個進程最多同時可打開15個文件。 六、六、UNIXUNIX的文件操作的文件操作 1、建立文件creat 2、打開文件open 3、讀文件read 4、寫文件write 5、關閉文件close 6、系統(tǒng)調(diào)用link：為一個文件再取一個新文件名 7、系統(tǒng)調(diào)用unlink：刪除文件的一個文件名。 第九節(jié)第九節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的文件管理 七、七、UNIXUNIX的文件存儲空間管理的文件存儲空間管理 UNIX把磁盤上的用來存放文件信息的磁盤塊采用成組鏈接的方法進 行管理。成組鏈接法是把空閑塊分成若干組，把指向一組中各空閑塊的 指針集中在一起。UNIX規(guī)定，每100個空

54、閑塊為一組，每組的第一個空 閑塊中登記下一組空閑塊的磁盤物理塊號和空閑塊數(shù)，最后不足100塊 的那部分磁盤物理塊號及塊數(shù)記入專用塊中。 第九節(jié)第九節(jié) UNIXUNIX系統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的文件管理 通過本章學習，要求考生了解設備管理與文件管理的合作關系，文件管理實現(xiàn)文件存取前的準備工作，而文件的物理存取由設備管理實現(xiàn)；理解怎樣實現(xiàn)獨占設備的分配和磁盤驅(qū)動調(diào)度；緩沖技術的應用以及怎樣實現(xiàn)虛擬設備；了解UNIX系統(tǒng)對塊設備的管理技術。 重點是：獨占設備的分配；磁盤的驅(qū)動調(diào)度；虛擬設備的實現(xiàn)。 本章共涉及8節(jié)內(nèi)容，其中2節(jié)內(nèi)容要求掌握到“識記”層次，5節(jié)內(nèi)容要求掌握到“領會”層次，1節(jié)內(nèi)容要求掌握到“

55、綜合應用”層次。具體情況如下： 第一節(jié) 設備管理的功能（“識記”） 第二節(jié) 外圍設備的分類（“領會”) 第三節(jié) 獨占設備的管理（“領會”） 第四節(jié) 磁盤的驅(qū)動調(diào)度（“綜合應用”） 第五節(jié) 輸入/輸出操作的實現(xiàn)（“識記”） 第六節(jié) 緩沖技術（“領會”） 第七節(jié) 虛擬設備（“領會”） 第八節(jié) UNIX的設備管理（“領會”） 第六章第六章 設備管理設備管理 1、外圍設備分類：（從功能上分） （1）存儲型設備:磁盤機、磁帶機等。 （2）輸入/輸出型設備：顯示器、輸入機、打印機等。 2、輸入/輸出操作：是指主存儲器與外圍設備之間的信息傳送操作。 （1）對存儲型設備：輸入/輸出操作的信息傳送單位為“塊”。

56、 （2）對輸入/輸出型設備：輸出/輸出操作的信息傳送單位為“字符”。 3、設備管理的主要功能： （1）實現(xiàn)對外圍設備的分配與回收。 （2）實現(xiàn)外圍設備的啟動。 （3）實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度。 （4）處理外圍設備的中斷事件。 （5）實現(xiàn)虛擬設備。 第一節(jié)第一節(jié) 設備管理的功能設備管理的功能 1、獨占設備：是指在作業(yè)執(zhí)行期間只允許一個作業(yè)獨占使用的設備。 如輸入機、打印機等。 2、可共享設備：是指可讓若干個作業(yè)同時使用的設備。如磁盤機等。 （同時使用：是指一個作業(yè)尚未撤離，另一個作業(yè)即可使用，但每一 時刻仍只有一個作業(yè)能啟動磁盤，允許它們交替地啟動） 以上是從使用的角度來分。 第二節(jié)第二節(jié) 外圍設備

57、的分類外圍設備的分類 一、設備的絕對號與相對號一、設備的絕對號與相對號 1、設備的絕對號：為了對設備進行管理，計算機系統(tǒng)對每一臺設備都 要進行登記，且為每一臺設備確定一個編號以便區(qū)分和識別，這個確定的編號稱為設備的絕對號。 2、設備的相對號：由用戶對自己需要使用的若干臺同類設備給出的編 號稱為設備的相對號。 二、獨占設備的分配二、獨占設備的分配 1、設備申請的指定方式： （1）指定設備的絕對號：系統(tǒng)就必須把對應的設備分配給作業(yè)，且不 可替代。 （2）指定設備類和相對號：可以實現(xiàn)用戶編制程序時使用的設備與實 際能占用的設備無關。 第三節(jié)第三節(jié) 獨占設備的管理獨占設備的管理 二、獨占設備的分配二、

58、獨占設備的分配 2、設備的獨立性：是指用戶程序中使用由“設備類、相對號”定義的邏 輯設備，可以實現(xiàn)用戶編制程序時使用的設備與實際能占用的設備無 關，該種使用設備的特性稱為設備的獨立性。 3、設備的獨立性優(yōu)點： （1）系統(tǒng)只要從指定的那一類設備中找出“好的且尚未分配的”設備來 進行分配。 （2）萬一用戶使用的設備出了故障，系統(tǒng)就可以從同類設備中找另一 臺“好的且尚未分配的”設備來替換。 4、獨占設備的分配：系統(tǒng)可設置設備分配表，指出系統(tǒng)所配置的獨占 設備類型、數(shù)量以及分配和使用的情況等。該表由兩部分組成： （1）設備類表：每一類獨占設備在設備類表中占一個登記項。表項包 括設備類、擁有的總臺數(shù)、現(xiàn)

59、存臺數(shù)、設備表始址。 （2）設備表：每一臺設備在設備表中占一個登記項。表項包括絕對號、 好/壞、已/未分配、占用作業(yè)名、相對號。 第三節(jié)第三節(jié) 獨占設備的管理獨占設備的管理 一、訪問磁盤的操作時間一、訪問磁盤的操作時間 1、輸入/輸出操作所需花費的時間： （1）尋找時間：磁頭在移動臂帶動下移動到指定柱面所需的時間。 （2）延遲時間：指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭位置所需的時間。 （3）傳送時間：由指定的磁頭把磁道上的信息讀到主存儲器或把主存 儲器中信息寫到磁道上所需的時間。由于塊的長度一樣，因此傳送時 間是固定的。 2、驅(qū)動調(diào)度： （1）移臂調(diào)度：是指根據(jù)等待訪問者指定的柱面位置來決定次序的調(diào) 度。目標是

60、盡可能地減少尋找時間。 （2）旋轉(zhuǎn)調(diào)度：是指根據(jù)延遲時間來決定執(zhí)行次序的調(diào)度。目標是盡 可能地減少延遲時間。 第四節(jié)第四節(jié) 磁盤的驅(qū)動調(diào)度磁盤的驅(qū)動調(diào)度 二、移臂調(diào)度二、移臂調(diào)度 1、先來先服務調(diào)度算法 2、最短尋找時間優(yōu)先調(diào)度算法 3、電梯調(diào)度算法 4、單向掃描調(diào)度算法 三、旋轉(zhuǎn)調(diào)度三、旋轉(zhuǎn)調(diào)度 1、若干請求者要訪問同一磁頭下的不同扇區(qū)：旋轉(zhuǎn)調(diào)度總是對先到達讀寫磁頭位置下的扇區(qū)進行信息傳送。 2、若干請求者要訪問不同磁頭下的不同編號的扇區(qū)：旋轉(zhuǎn)調(diào)度總是對先到達讀寫磁頭位置下的扇區(qū)進行信息傳送。 3、若干請求者要訪問不同磁頭下具有相同編號的扇區(qū)：旋轉(zhuǎn)調(diào)度根據(jù)磁頭號可從中任意選擇一個磁頭進行讀/