专题一：计算机系统结构2.pdf

专题一：计算机系统结构.3计算机系统结构基础.31.计算机系统结构的基本概念：.32.指令系统.43.总线输入输出系统.44、存储体系统.55、重叠和流水.66、阵列处理机.77、多处理机：.78、计算机系统的可靠性、可用性、可维护性技术和容错技术.7专题二：计算机操作系统基础.81、概述：.82、进程管理.93、作业管理.114、存储管理.1 15、文件管理.126、设备管理.13专题三：数据通讯技术.142、传输概念.143传输介质.144、传输中的概念及计算.155、编码技术.166、多路复用.167、检错和纠错.168、数据通信物理层接口的特性及标准.16专题四：分组交换.181.线路交换.182.分组交换.183.帧中继交换.184.信元交换技术.19专题五：网络体系结构.19专题六：局域网技术.22专题七：广域网及接入网技术目录.32专题八：网络互联.42专题九：网络操作系统.59专题十：网络管理.74专题十一：计算机网络安全.84专题十二：网络工程.1011、网络规划.1012.网络设计.1023、网络实施.1054、网络测试.1065、结构化布线系统.106专题十四：网络设备实验.107三交换机配置的基本操作.113四 模拟器的使用.118五：典型的应用.123六、其他的一些常见应用：.149专题一：计算机系统结构计算机系统结构基础1.计算机系统结构的基本概念：计算机系统结构也称计算机体系统结构，这只是系统结构中的一部分，指的是传统机器级的系统结构，其界面之上包括操作系统、汇编语言级、高级语言级和应用语言级中所有；软件功能，界面之下包括所有硬件和固件的功能。计算机组成是指计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等计算机的实现是指计算机组成的物理实现，包括外理机。主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分与连接。专用器件的设计，微组装技术，信号传输，电源，冷却及整机装配技术等。组成设计上面决定于结构，下面受限于实现技术。系统设计的任务是：进行软硬件的功能分配，确定传统机器级的软硬件界面！计算机中有关逻辑功能等效的计算附例题：阅 谓A下关于送人式系统设计中的钦硬件功能划分的叙述，回 答 问 题1、问 蔻2和问题3.图4-1为-1*SOC（System On C h ip,片上 系统）设计中的控制流程图-该设计的约束条件是：在 时 钟 周 期 为1 0 n s的情况下，系统的延迟时间小于等于4 8 0 n s （系统由一个处理器和若干个运算部件构成）。表4 T给出了可供使用的硬件库，其 中 可 选 的 器 件 有 乘 法 器 蛔9、加 法 器（Add）以及 比 较 运 算 器（C sip）,每个备选器件的名称、延时时间以及价格.如该装所烝.可 选 的 处 理 器 分 别 有Pentxum.PowerPC以 及6 8 8属 类，母类处理器的宿关指标如表4-2所 示。经过测流，流程图中各个节点的软件执行时间如表4-3表示；构 成 各 个 节 点 的 器 件（各节点内器件可以串联或并联工作）如 表4-4所示.图4-1表4-1硬 件 库名 称延时隹rra D门 数阶IS（元）牛M u llso10090*Mui 25。7070*Mui 3706050*A d dl304535十A dd242303 0?Com.pl181215=Cop m214810表4-2 处 理 事表 d-4 零件表节点构成的硬件A2 个 Mull,2 个 Mul3,2 个 Add2,2 个 ComplB2 个 Mul2,3 个 Addl,1 个 Add2C2 个 Mull,1 个 MulS,2个 Add2,2 个 Comp2D2 个 Mui 2,2 个 Addl,1 个 Add2,2 个 ComplE1 个 MulL 1 个 Mul2,2 个 Addl,2 个 CQJTIP2向 题1为了满足系统设计的要求，并且庾最终产品成本较R，图4-1中的哪几个节点必须用硬件实现？向 题2请给出图4-1的最隹软件实现方案，并说明原因.向 题3如果系统延迟时间改为不超过3 5 0 0 n s,则软遮生的实现方案如何？请 在1 0 0字以内给予说明.2.指令系统指令系统是计算机所有指令的集合。程序员用各种语言编写的程序都有翻译成以指令形式表示的机器语言后才能运行，所以指令系统反映了计算机的基本功能，是硬件设计人员和程序员都能看到的机器的主要属性。复杂指令 系 统（CISC）：随着硬件成本的不断下降，软件成本的不断提高，使得人们热衷于在指令系统中增加更多的指令和复杂的指令，来提高操作系统的效率，并尽量缩短指令系统与高级语言的语义差别，以便高级语言的编译和降低软件成本，同时为了保证程序兼容,新的计算机的指令系统只能增加而不能减少，所以就使得指令系统越来越来复杂！精 简 指 令 系 统（RISC）：通过简化指令使计算机的结构更加简单合理，从而提高运算速度，特点：1、优先选取使用频率最高的些简单指令2、指令长度固定，指令格式种类少3.只有取/存数访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进 行！4.CPU中通用寄存器数量相当多。5.以硬布线控制逻辑为主好处：1、简化指令系统设计2、提高机器的执行速度和效率3、降低设计成 本！提高系统可靠性4、可直接支持高级语言的实现，简化编译程序的设计不足：1、指令少，占用存储空间多，加大了指令的信息流量2、对浮点和虚拟存储器的支持有待加强3、机器编译程序比CISC难写3.总线输入输出系统总线是从两个或两个以上源部件传送信息到一个或多个部件的一组传输线，如果一根传输线仅用于连接一个源部件（输出）和一个或多个目的部件（输入）则不称为总线.常用的总线有:ISA EISA PCI等计算机的外部设备，如磁盘驱动器，键盘和显示器等，都是独立的设备,这些独立设备与主机相连时，必须按照规定的物理互连特性,电气特性等进行连接，这些特性的技术规范称为外设接口.常用的外设接口有:ID E 接口 SCSI接口 USB接口 RS232接 口 和 PCMCIA接口等！输入输出系统包括输入输出没备、设备控制器及输入输出操作有关的软硬件输入输出系统的发展经历了 3 个阶段：1、1、程序控制I/O2、2、直接存储器访问3、3、I/O处理机通道的分类及计算通道处理机是IB M公司首先提出来的-fl I/O处理机方式。根据通道数据传送方式的不同，可分为字节多路、选择和数组多路三类通道。字节多路通道：适用于连接大量低速设备，传送一个字的时间短，但等待的时间长，可以多台设备同时时行工作 数组通道：连接多台高速设备，开始寻址辅助时间长，但传送速成率高，采用成组交叉方式工作，传送定长块，可以多台设备进行工作 选对通道：优先级高的磁盘等高速设备，独占通道，传送不定长块！最大流量的计算：字节多路通道的最大流量为各个设备的流量之和 数组和选择通道的最大流量为其中所挂载设备的最大流量4、存储体系统4.1概述存储器主要用于存放计算机的程序和数据，存储器系统指的是存储器硬件设备以及管理该存储器的软、硬件设备。对存储器的基本要求是增大容量、提高速度、降低价格。单 的存储器硬件（主存储器）难以满足要求。所以就提出了多层次的存储体系结构（即：寄存器Cache-主存一外存）主存储器在计算机中存放当前正在执行的程序以及被程序所使用的数据（包括运算结果）原存储器称为主存储器。主存储器的技术指标1.1.存储器的容量存储器容量是指存放信息的总量，通常以字节为单位。其最大容量受计算机字长所限制，如现在32位的微机，最大的内存极限为：232=4 G2.2.读写时间从主存储器读出一个字或写入一个字所需的时间称为读写时间。通常读一次存储器取出一个字，当字长为32位时，一次可读出四个字节！4.2主存储器的种类是否需要定期刷新：静态：不停电情况卜能长时间保留不变，速度快，但容量小，成本高动态：不停电的情况下也要定期刷新，容量大，成本高，常用在计算机系统中，常见的有：EDO,SDRAM,DDR等按读写功能来分：可读写（RAM）可擦写只读：EPROM（可擦写，用紫外线擦写）、EEROM（可用电擦写）、FLASH（电读写，但只能以块为单位，速度快，成本低，现在最常用）可编程：EROM（通过编程一次性写入）只读：ROM（制造时）4.3存储器容量的扩展位扩展:位扩展是对存储/的位数进行扩充！字扩展：是对存储器的容量进行扩展位、字扩展：对位数和容量都进行扩展4.4存储器的校验（硬件实现）奇偶：海明码：4.5多体交叉存储：为了协调存储器与CPU速度的，其工作原理是：将存储器分成几个独立的个体，这样每次就能进行多个字的数据读写！影响多体交叉效率的因素：多体存储的模值M 数据的分布情况 较移指令4.6存储管理：段式：一个程序可以由几个基本独立的程序模块和数据块组成。每个模块是一个段，第个段是连续的地址空间。页式：把主存分成固定大小的页面，每页内的地址是连续！一个程序可以占用多个页面段页式：是段式和页式管理的结合，每道程序有一个段表和一组页表，程序按模块分段，每个段含若干个页面。4.7 Cache在多级存储体系中，Cache处于CPU与存储器之间，其目的是使程序员能使作一个速度与CACHE相当而容量与主存相当的存储器。工作原理为：数据的局部性原理。工作方式：当存储器接收到读命令后，先在CACHE中查找此信息，若 在（又叫命中），则从CACHE中取出，不中才从主存中取出！当要写数据时，为了保证CACHE的内容与主存内容的一致性，经常采用以卜.方法中的种：1.1.写通：同时写入CACHE和主存。2.2.数据只写入存储器中，并将CACHE中有关数据位清零。3.3.数据只入CACHE,只有当CACHE要失效时，才将数据写回主存，又 叫“写回”！4.4.假如命中，则两个都要写，如果不命中，则只写入主存！CACHE速度的计算：实际速度521:11:的速度*命中率+（1-命中率）*-主存的速度！多层次CACHE当芯片的集成度提高后，可以将更多的电路集成在一个微处理器芯片中，于是近年来新设计的高速微处理器芯片都将CACHE集成在片内，片内CACHE的读取速度要比片外CACHE快得多，但片内CACHE的容量受芯片集成度的限制，其命中率比大容量的CACHE低,于是推出了二级CACHE方案，其中第一级CACHE（L l）设置成处理器芯片内，第二级设置成片外，（也有在片内的）二级CACHE容量可以从几百K 到几 M 字节,有的系统还用了三级CACHE方案.4.8 虚拟存储器：虚拟存储器通过增设地址映象表机构来实现程序在主存中的定位，将程序分割成若干段或页，用相应的映象表指明该程序的某段或某页是否已装入主存。若U,装入，同时指明其要主存中的起始地址：若未装入，就去辅存中调段或调页，装入主存后在映象表中建立好程序空间和实存空间的地址映象关系。虚拟存储依主存的存储管理而有三种不同方式：1.I.段式管理2.2,页式管理3.3.段页式管理页面失效替换算法：1.I.随机算法：2.2.先进先出：3.3.近期最少使用算法：4.9 外存储设备计算机的内存是动态R A M,当停机后其数据将丢失，而 且 R AM 的大小有限，所以计算机系统需要利能长久保存数据，且容量大的存储设备，般我们常说外存设备主要是指：磁盘、磁带和光盘！工作原理：对于磁盘之类的磁表面计录方式是利用磁性材料的磁滞回归线特征将数据记录在磁性物体的表面。而对于光盘之类的设备是将数据以光学特征的形式存储在盘片的表面。技术指标：存储密度：是指单位长度或面积磁层表面所存储的二进制数据量存储容量：是指设备能存储的信息的总量平均访问时间：是指磁盘从发出读写命令到读出或写入信息所花的时间计算：容量的计算：访问时间的计算：5、重叠和流水重 叠（流水）是指通过控制机构同进解释 两 条（多条以至整个段）程序的方式，从而加快整个机器语言程序的解释!流水线的吞吐率：流水线的最大吞吐率为流水线中最慢子过程经过的时间。提高吞吐率的手段：1。细分瓶颈子过程2。重复设置多套瓶颈段并联影响流水的主要因素:：1.局部相关性：先读后写 写-写 先写后读先读后写、写-写是异步流动可能发生的、先写后读两种都有！2.程序转移：处理方法：1）猜测法2）加快和提前形成条件码3）采用延迟转移4）加快短循环程序处理流水线中断处理：不精确断点法：不论指令I 在流水线的那一段发生中断，未进入流水线的后续指令不再进入,已在流水线的指令仍继续流完,然后才转入中断处理程序.实现简单,但不利于编程和程序的排错.精确断点法：6、阵列处理机定义：阵列处理机也称并行处理机，它将大量重复设置的处理单元，按一定方式互连成陈列，在单一控制部件控制卜对各自所分配的不同数据并行执行同一指令规定的操作，是操作级并行的SIMD计算机，处理单元是不带指令控制部件的算术逻辑部件。特点是：利用资源重复，而不是时间的重叠，利用并行中的同时性，而不是并发性！7、多处理机：定义：是具有两台以上的处理机，在操作系统控制下通过共享的主存或输入/出子系统或高速通讯网络进行通讯。多处理机是属于多控制流多数据流系统。目的是：1。用多台处理机进行多任务处理协同求解一个大而复杂的问题来提高速度2、依靠冗余的处理机及重组来提高系统的可靠性，适应性和可用性处理机有紧耦合和松耦合两种紧耦合多处理机：是通过共享主存来实现处理机间通讯的，其通讯速率受限于主存频宽，各处理机与主存经耳连网络连接，处理数受限于互连网络带宽及各处理机访主存冲突的概率。松耦合多处理机：每台处理机都有 个容量较大的局部存储器，用于存储经常用的指令和数据，以减少紧耦合系统中存在的访主存冲突。不同处理机间或通过通道互连实现通讯，以共享某些外部设备：或都通过消息传送系统来交换信息。8、计算机系统的可靠性、可用性、可维护性技术和容错技术计算机系统的可靠性、可用性、可维护性（RAS）技术和容错技术是研究、设计、生产、评价计算机系统的重要内容，特别是由于超大规模集成电路的发展和计算机应用的普及，人们对RAS的要求越来越高！计算机系统的可靠性定义：计算机系统的可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内计算机系统能正确运行的概率。搞高系统的可靠性一般两种方法：避错法和容错法硬件的避错技术的作用是减少系统失效的可能性容错法有：硬件冗余、软年冗余、信息冗余和时间冗余！计算机系统的可用性计算机系统的可用性是指该系统在某时刻提供有效使用的程度，以可用度A 来表示，可用度是在任意指定时刻系统能正确运行的概率A=MTBF/（MTBF+MTTR）M TBF为平均无故障时间MTTR为平均修复时间计算机系统的可维护性计算机系统的可维护性是指该系统失效后在规定时间内可修复到规定功能的能力，反映系统可维护性高低的参数是修复率秒平均修复时间M TTR,修复率表示在单位时间内完成修复的概率。容错技术容错是指计算机系统在运行过程中发生一定的硬件或软件故障错误时仍能保持正常工作而不影响正确结果的一种性能或措施。容错技术主要是为了提高计算机系统的可靠性和可用性，常用冗余技术来抵消由于故障而引起的影响。一般分为：硬件冗余：以检测或屏蔽故障为目的而增加一定硬件设备的方法。软件冗余：为了检测或屏蔽软件中的差错而啬一些在正常运行时所不需要的软件的方法信息冗余：在实现正常功能所需要的信息外，再添加一些信息，以保证运行结果正确性的方法，纠错码就是信息冗余的例子时间冗余：使用附加定时间的方法来完成系统的功能。这四附加的时间主要用在故障检测、复执或故隙屏蔽上。故障的分类：永久性故障：表现为稳定性及持续性，可重复出现间隙故障：不稳定性和对系统的依赖性，表现为时好时坏，或在某些机器能正常运行，而在其他情况下又不能运行!瞬时故障：由偶然原因引起的短暂故障，不用修复，用复执来消除故障。计算机性能评测评估：是基于一些原始数据进行推算测试：是用基准测试程序来度量计算机的性能性能评估1 1 MIPS和MFL0PS9（每秒百万次指令和每秒百万次浮点运算）2 2 吉普森混合法3 3 RDR法：PDR=L/R（L为指令操作数平均长度，R为平均指令执行时间）4 4 综全理论性能基准测试程序：1.I.Whetstone基准测试程序2.2.Dhrystone基准测试程序3.3.UNPACK基准测试程序4.4.SPEC基准测试程序5.5.TPC基准测试程序专题二：计算机操作系统基础1、概述：操作系统是计算机系统中的个系统软件，这是这样一些程序模块的集合-它们能有效地组纪念品和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效地运行操作系统有两个重要的作用1、I、管理系统中的各种资源操作系统是资源的管理者仲裁者，由它负责资源在各个程序之间的调度和分配，保证系统中各种资源得以有效地利用。2、2、为用户提供良好的界面操作系统的特征1、1、并发性。所谓程序并发性是指在计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的，程序的并发性具体体现在如下两个方面：用哀悼程序与用户程序之间并发执行：用户程序与操作系统程序之间并发执行。2、2、共享性。所谓资源共享性是指操作系统程序与多个用户程序共享系统中的各种资源3、3、随机性。操作系统的运行是在一个随机的环境中，一个设备可能在任何时假向处理机发出中断请求，系统也无法知道运行着的程序会在什么时假做什么事情操作系统的地位现实应用中的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机，而操作系统位于各种软件的最底层，操作系统是与计算机硬件关系最为密切的系统软件，这是硬件的第一层软件扩充。操作系统的功能1、1、进程管理进程管理主要是对处理机进行管理，为了提高CPU的利用率，采用了多道程序技术，为了描述多道程序的并发执行，就要引入进程的概念，通过进程管理协调多道程序之间的关系，解决对处理机分配调度策略、分配实施和回收等问题，以使CPU资源得到最充分的利用。2、2、存储管理存储管理主要管理内存资源，由于内存整体价格贵、而且受CPU寻址能力的限制，内存的容量也有限，因此，当多个程序共享有限的内存资源时，要解决的问题是：如何为它们分配内存空间。同时，使用户存放在内存中的程序和数据彼此隔离、互不侵扰！3、3、文件管理文件管理的任务是有效进支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享，保密和保护问题，以使用户方便，安全地访问文件。4、4、设备管理设备管理是指计算机系统中除了 CPU和内存以外的所有输入输出设备的管理，为了提高设备的使用效率和整个系统的运行速度，可采用中断技术，通道技术，虚拟设备和缓冲技术，尽可能发挥设备和主机的并行工作能力。此外还应提供一个良好的界面！5、5、作业管理操作系统是用户与计算机系统之间的接口，因此作业管理的任务是为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效地组织白己的工作流程，并使整个系统能高效地运行操作系统的类型1、1、批处理操作系统用户一般不直接操纵计算机，而是将作业提交给系统操作员。操作员将作业成批地装入计算机，操作系统将作业按规定的格式磁盘的某个区域，然后按照某种调度策略选择一个或几个搭配得当的作业调入内存加以处理；内存中多个作业交替执行，处理步骤事先由用户设定，作业的结果由操作系统按作 也统一加以输出，由操作员将作业运行结果交给用户！特点：多道成批2、2、分时系统分时系统允许多个用户同时联机地使用计算机，一台分时计算机系统连有若干台终端，多个用户可以在各自的终端上向系统发出服务请求，等待计算机的处理结果并决定下步的处理。操作系统接收每个用户的命令，采用时间片轮转的方式处理用户的服务请求！特点：多路性：交互性：独立性及时性3、3、实时系统是指系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理，常用在特定的应用中作为一种控制设备来使用。特点：实时性专用性4、4、网络操作系统网络操作系统是通过通讯设施将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互联起来，实现信息交换，资源共享，互操作和协操作处理的系统。特点：计算机自治资源共享5、5、分布式操作系统g网络操作系统类i以，但分布系统要求个统的操作系统，实现系统操作的统性，分布式操作系统管理系统中所有资源，它负责全系统的资源分配和调度，任务划分，信息传输控制协调工作，并为用户提供一个统一的界面。特点：统一界面资源对用户透明2、进程管理定义：进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。从操作系统角度来看，可将进程分为系统进程和用户进程两类系统进程执行操作系统程序，完成操作系统的某些功能。用户进程运行用户程序，直接为用户服务。系统进程的优先级通常高于一般用户进程的优先级进程的特性1、1、进程与程序的联系和区别程序是构成进程的组成部分之、个进程的运行目标是执行它所对应的程序。如果没有程序，进程就失去了其存在的意义，从静态的角度看，进程是由程序、数据和进程控制块(PC B)三部分组成。区别：程序是静态的进程是动态的2、2、进程的特性1)1)2)2)3)3)4)4)5)5)3、3、进程的状态并动独交异发态立往步ItIt1进 程 调 度 被 选 中2时间片用完 3等 待 某 个 事 件4等待的事件已获得进程间的通讯1、1、程的同步与互斥同步：进程的同步是指进程之间一种直接的协同工作关系，这些进程相互合作，共同完成一项任务，进程间的直接相互作用构成进程的同步。互斥：在系统中许多进程常常需要共享资源，而这些资源往往要求排他地使用(即独占设备)，即次只能为个进程服务。临界区：系统中些资源一次只允许一个进程使用，这个资源称为临界资源。而在程序中访问临界资源的那 段程序称为临界区，要求进入临界区的进程之间就构成了互斥关系。为了保证系统中各并发进程顺利运行，对两个以上欲进入临界区的进程，必须实行互斥，为此系统采取了一些调度协调措施。2、2、信号量的P,V操作P操作P (S)S：=S-1若S 0,则该进程进入S信号量的队列中等待V(s)S:=S+1若S 尽量提高系统的作业吞吐量 尽量更C P U和外部设备的资源利用率 对各种作业合理调度，使所有用户都满意评价作 也调度算法优劣的性能指标 作业平均周转进间：作业从T 1到完成时刻T 2所经历的时间T=(T 2-T 1)作业平均带权周转时间：作业的周转时间T i与实际运行时间T r的 比 值W=T V T r通常用T来衡量不同的算法对同作业流的调度性能，而 用W来衡量同 调度算法对不同作业流的调度性能。T和W越小越好。主要作业调度算法介绍 先来先服务 知作业优先算法 最高响应比作来优先：响应比为系统对作业的响应时间与作业估计运行时间的比值R=响应时间/估计运行时间=1+作业等待时间/估计运行时间4、存储管理存储管理它负责计算机系统存储器的管理，存储管理主要是指对内存空间的管理存储管理主要是对内存中用户区进行管理，其目的是充分利用内存，为多道程序并发提供存储基础，并尽可能方便用户使用。存储管理概述1.1.内存空间的分配和回收分区存储管理2.2.内存空间的共享3.3.存储保护4.4.地址映射5.5.内存扩充内存资源1.1.内存分区2.2.内存分配3.3.碎片处理1.1.固定分区2.2.可变分区页式存储管理原理：页式存储管理将内存空间划分成等长的若干区域，每个区域称为一个物理页面，内存的所有物理页面从略开始编号，称做物理页号。系统将用户程序的逻辑空间按照同样大小也划分成若干页面，称为逻辑页面，用户程序的逻辑地址由逻辑页号和页内地址两部分组成段式存储管理原理：内存空间被动态划分为若干个长度不同的区域，第个区域称做一个物理段。用户程序按逻辑上完整意义的段来划分，称为逻辑段。用户的逻辑地址是由于段号和段内地址两部分组成！段页式存储管理页式存储管理的特征是等分内存，划分页面，解决了外碎片问题。段式存储管理的特征是满足程序和信息的逻辑分段的要求，便于实现共享，段页管理是结合了页式和段式两种方案。即用户程序是由段组成，每段由又分成了几个页，所以用户的逻辑地址为：段号，页号和页内地址三部分组成！虚拟存储管理虚拟存储是利用大容量的外存来扩充内存，产生一个比有限的实际内存空间大得多的。逻辑的虚拟内存空间，以便能够有效地支持多道程序系统的实现和大型作 业运行的需要。实现的原理：1、1,时间的局部性2、2、空间的局部性虚拟页式存储管理缺页中断页面淘汰算法最佳淘汰算法先进先出淘汰算法最近是久未使用淘汰算法最近最少使用淘汰算法影响缺页中断次数的因素1.1.分配给进程的物理页面数2.2.页面大小3.3.程序本身的编制方法4.4.页面淘汰算法的选择5、文件管理文件是具有符号的，在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列.文件的分类1、1、按性质和用途分类1)1)系统文件2)2)库文件3)3)用户文件2、2、按信息的保存期限分类1)1)临时文件2)2)永久性文件3)3)档案文件3、3、按文件的保护方式分类1)1)只读2)2)读写3)3)可执行4)4)无保护4,4、按文件的逻辑结构分类1)1)流式文件2)2)记录文件5、5,按文件的物理结构分类1)I)顺序2)2)链接3)3)索引4)4)Hash 文件5)5)索引顺序6、6、按文件的存取分类1)1)顺序2)2)随机文件的存储设备顺序存储设备磁带随机存储设备磁盘(硬盘和软盘及光盘等)文件目录结构文件目录的组织与管理是文件管理中的一个重方面，目前大多数操作系统都采用多级目录结构，又称树形目录结构其中，树叶结点表示普通文件，非叶结点表目录文件。树根结点称为根目录，根目录是惟一的，由它开始可以查找到所有其他目录文件和普通文件，从根结点出发到任非叶结点或树叶结点都有且仅有条路径，该路径上的全部分支组成了 个全路径名。文件存储空间的管理1.1.位图法2.3.文件的操作2.空闲块法3.空闲块链表1.1.建立文件2.2.打开文件3.3.读文件4.4.写文件5.5.关闭文件6.6.撤销文件文件系统的安全文件系统的安全性是指抵抗和预防各种物理性破坏及人为性破坏的能力，保证文件系统安全性常用的措施是备份，即保持文件的多个副本1.1.海量转储2.2.增量转储6、设备管理设备分类1.1.按设备的工作特性分类存储设备输入/出设备2.2.按设备上数据组织方式分类块设备：字符设备：3.3.按资源分酌的角度独占设备共享没备虚拟设备：在一类设备上模拟另一类设备的技术称为虚拟设备技术。通常用高速设备来模拟低速设备，以此把原来慢速的低速设备改造成为能为若干进程共享的快速共享设备。输入输出控制方式：1.1.循环测试I/O方式2.2.中断处理方式3.3.直接内存取4.4.通道方式磁盘调度磁盘访问的方式：1.1.寻道2.2.旋转延迟3.3.数据传输磁盘调度主要是指磁头臂的调度，调度算法：1.1.先来先服务2.2.最短寻道时间：与当前距离最近的磁道优先3.3.扫描算法（电梯）算法专题三：数据通讯技术1、数据通信模型2、传输概念如果信源产生的是模拟数据并以模拟信道传输则叫模拟通信；如果信源发出的是模拟数据而以数字信号的形式传输，那么这种通讯方式叫数字通信。如果信源发出的是数字数据，当然也可以用两种方式传输模拟信号进行传送时，由于频谱较窄，因此信道的利用率较高，但由于受到噪声的干挠，如果用放大器将信号放大，混入的噪声也被放大了，所以传输距离有限！用数字信号进行传输时，由于是离散信号，所以频谱很宽，信道利用率不高，但由于其信号可以通过信号再生的方法进行恢复，而且对于某些数码的差错也可以用差错控制技术加以消除，所以数字信号对于信号不失真地传送是很有好处的。从物理描述、传输特性、连通性、地理范围、抗干扰性、价格等几个方面了解下类几个物理传输介质的特点3、传输介质传输媒介价格电磁干扰频带宽度单段最大长度UTP最便宜高低100米STP一般低中等100米同轴电缆.般低高18米/500米光纤最高没有极高几十公里1、1、有线媒体（1）、双绞线：自身干扰相互抵消，成本低。UTPUnshielded Twisted Pair无屏蔽双绞线，目前常用UTP 5类线。STP-Shielded Twisted Pair 屏蔽双绞线双绞线网段长度：100米，UTP3类线适用网络速率为l（）Mb/s,UTP5类线适用网络速率为10（）Mb/s。双绞线接头规格：RJ45（RJ11是电话线接头规格）（2）、同轴电缆中间是信号线，直径0.5mm（细缆）、1mm（粗缆），外层有金属丝屏蔽网。细缆接头：BNC俗称“T”头，两端有阻抗匹配器（50Q）,细缆网段最长185米。一个局域网最多带载30-50台计算机。粗缆接头是：AUI接口。粗缆网段最长可达500米，带载可达300台以上计算机。无论是粗缆还是细缆，网络传输率都是10Mb/So同轴细电缆串连起来的网络是总线式结构，电缆要数据开后与“T”头连接，最致命的弱点是：一处断开，全网瘫痪。用双绞线、HUB或交换机连接起来的局域网是星型或树型结构的网络，某处故障，不影响其它计算机之间的网络通信，可用于10 100Mb/s速率，因而在实际中应用广泛。传输媒体参数一览表:传输媒体技术标准数据速率网段长度接口类型站点数目同轴粗缆10BASE510Mb/s500mAUI230台同轴细缆I0BASE2IOMb/s185mBNCW30台双绞线UTP310BASE-T10Mb/sl(X)mRJ45不限双绞线UTP5100BASET100Mb/s100mRJ45不限（3）、光纤62.5/125 gm工作原理：纤芯外表涂层与纤体材料透光率相差较大，光线在纤体内全反射前进，无能量外泄。光纤只能单向传输信号，故光纤通信必须成对使用。在电信号输入端，用发光二极管将电信号转换成光信号，注入光纤内：接收端用光电管将电信号还原成电信号。单模光纤：传输单波长的光线，用激光二极管做光源，传输率高、性能好，但成本高。多模光纤：用普通发光二极管，传输率低，多 在 100M b/s,成本低。光纤作为传输媒体与金属导线相比有如卜.特点：（1）工作频带宽，传输率高（可达千M b/s以上）。（2）信号衰减小，50 500公里才需要一个中继器。（3）不受电磁干扰，误码率极低（KT”I O S,金属导线误码率在（10-3104）（4）难以搭线窃听，保密性好。（5）体积小，重量轻。（6）目前，光纤的市场价格已大大下降。（4）无线传输介质 无线媒体无线电频道资源紧张、有扩频技术、超宽带技术等改进措施;微 波 一 视 线 传 输，易受阻碍，50公里需一个中继站；红外受天气变化，高大建筑物阻碍影响大；激光方向性强，不受电磁干扰，但受气象因素影响大；卫星时 延 大（600ms）,目前应用较多。无线媒体不使用电子或光学导体。大多数情况卜地球的大气便是数据的物理性通路。从理论上讲，无线媒体最好应用于难以布线的场合或远程通信。无线电的频率范围在lOKHz-l6KHz之间。在电磁频谱里，属于“对频。使用无线电的时候，需要考虑的一个重要问题是电磁波频率的范围（频谱）是相当有限的。其中大部分都已被电视、广播以及重要的政府和军队系统占用。因此，只有很少一部分留给网络电脑使用，而且这些频率也大部分都由国内“无线电管理委员会（无委会）”统一管制。要使用一个受管制的频率必须向无委会申清许可证，这在一定程度上会相当不便。如果设备使用的是未经管制的频率，则功率必须在1W 以下，这种管制目的是限制设备的作用范围，从而限制对其它信号的干扰。用网络术语来说，这相当于限制了未管制无线电的通信带宽。下面这些频率是未受管制的：902 925MHz2.4GHz（全球通用）5.72 5.85 GHz4、传输中的概念及计算分清离散信号、连续信号、周期信号等。记住信号由多个频率成分组成的数学表达式，方波也是由多个频率组成（无限个）。分清频谱、绝对频宽，有效频带（频带）的概念。领会和理解：数据传输率，误码率等概念，并会对其进行计算信道容量的计算：奈斯特定律：假定带宽为B,那么可承受的最大信号波特率就是2B。香农公式：信道最大容量=信道带宽Xkg2（1+信 噪 比）。5、编码技术5.1相关概念有意义的实体J L模 拟 数 据=在某个区间产生连续的值5.2相万以锐L 涉及数据的等内容和解释数 字 数 据=产生离散的值b.d.6,换 成 涉 及 到 事务的形式攵据一 俣投阳写b.模拟数据一数字赭号C.数字数据一模就信号d.数字数据一多路复用数据转换从模拟信号、数字数据转换成数字信号、数字数据转换成模拟信号的原因、方法、特点模拟 信 号=是一种连续变化的电磁波信号为了有效地利用出心 公 的 加过同时数字信号 萩效是 一 系 列 的 电 压 脉 亓谓的多路复用。常用的复用技术如下:频分多路复用 数据几个典型的数字信号传输系统DSODS1STS-3/0C-3（STM-1）7、检错和纠错了解奇偶校验法和纵向冗余校验（LRC）的原理，检错的特点。重点时CRC的原理，会算。有四个版本被采用:CRC-12：=X12+X11+X3+X2+X+1CRC-16：=X16+X15+X2+1CRC-CCITT：=X16+X12+X5+1CRC-32：=X32+X26+X23+X22+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1汉明码：两个等长码之间对应位不同的数目称为这两个码组的汉明距离，简称码距。任 一（n,k）分组码，若要在码组内：1）检测e个随机错误，则要求码的最小距离为：doe+12）纠正t个随机错误，则要求码的最小距离为：d0 2t+l3）纠正t个、同时检测e（et）个随机错误，则要求码的最小距离为：d0t+c+18、数据通信物理层接口的特性及标准数据传输的模型：DTE _ DCE-DCE DTE物理层的特性RS232接口与子集同步数据通讯异步数据通讯零调制解调的接线D T E D C ED C E D T E专题四：分组交换1 .线路交换A：什么是线路交换：指通信的两站点在相互通信时，使用一条实际的物理链路，在通信中一直使用该条链路进行信息传输，并且不允许其他站点同时共享该链路的通信方式。B：线路交换的特点：1、1、通信路径采用物理连接，数据终端用户好像使用 条专线样，2、2、一旦建立线路，网络对用户是“透明”的。3、3,用固定的数据传输率传输数据，因此不能动态利用网络带宽。4、4、传输延迟小，常用于实时通信。5,5、线路建立时间较长。6、6、在通信之前，必须建立一条从源端到目标端的路径。7、7、一旦建立线路，将独占信道；信道利用率低，浪费大。8、8、连续传送数据，不存储报文，无数据转换。9、9、呼叫建立后没有开销位。1 0、1 0,负载重时可能阻塞呼叫的建立；但已建立的连接不发生延迟。1 1、1 1、无差错和流量控制。C：线路交换的过程：线路建立、数据传输和线路拆除。D：线路交换的例子：电话系统。2.分组交换A：报文分组交换的原理：存储一转发实现报文交换的过程是这样的：交换机中的通信控制器询问各条输入用户线路，若某条用户线路有报文输入，则向中央处理机发送中断请求，并逐字把报文送入内存器。中央处理机对报文进行处理，如分析报文头，判别和确定路由等，然后将报文转存到外部大容量存储器，等待一条空闲的输出线路，一旦线路空闲，就再把报文从外存储器调入内存储器，经通信控制器向线路发送出去。分组交换与报文交换的不同在于：报文交换以报文为单位交换；分组交换是把报文裁成若干比较短的、规格化了的“分组”（或称包）进行交换和传输。B：分组交换的实现方法：数据报（每个分组独立地处理,就像在报文交换网络中每个报文独立的处理那样。在目的站点重新把分组按顺序排列。）和虚电路（在发送任何分组之前,需要建立一条逻辑连接。每个分组除了包含数据之外还得包含一个虚电路标识豁。C：分组交换的特点（与线路交换相比）：1、1、多个分组可共享结点间的链路，因此线路利用率高。2、2、可变数据率交换传输，动态利用带宽。3、3、网络传输请求不被拒绝。因为分组总是被接收，只不过在负载重时要增加延迟。4、4、可使用优先权。5、5、为每个分组建立路径；传输可靠，因节点失效可找到其它路径（数据报分组交换）；分组中有开销位。6、6、有代码转换（模拟数字）。7、7、可面向连接（虚电