西北工业大学计算机操作系统复习提纲.pdf

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1、Chapter1Chapter11.1.操作系统定义：操作系统定义：计算机系统软硬件资源的管理者；为用户提供一台等价的扩展机器或虚拟机；最重要、最基本、最复杂的系统程序，控制应用程序执行的程序。2.2.通道：通道：用于控制 I/O 设备与内存间的数据传输。启动后可独立于 CPU 运行，实现 CPU 与I/O 的并行。中断：中断：指 CPU 在收到外部中断信号后，停止原来工作， 转去处理该中断事件，完毕后回到原来断点继续工作。3.3.分时系统：分时系统： 多个用户同时通过自己的终端， 以交互的方式使用计算机， 共享主机中的资源。通常按时间片分配：各个程序在CPU 上执行的轮换时间。同时性：同时性

2、：也称为多路性多路性。若干用户同时与一台计算机相连， 宏观上看各个用户在同时使用计算机，他们是并行的；微观上看各个用户在轮流使用计算机。交互性：交互性：用户通过终端设备（如键盘、鼠标）向系统发出请求，并根据系统的响应结果再向系统发出请求，直至得到满意的结果。独立性：独立性：每个用户使用各自的终端与系统交互，彼此独立、互不干扰。及时性：及时性：指用户向系统发出请求后，应该在较短的时间内得到响应。多用户分时操作系统是当今使用最普遍的一类操作系统。Chapter2Chapter21.1.操作系统的功能：操作系统的功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、用户接口。2.2.操作系统的特征操作系统

3、的特征并发：并发：在操作系统中同时存在许多活动。多个事件会在同一时间段内发生。共享：共享：系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。互斥共享方式，临界资源/同时访问方式。虚拟：虚拟：通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。异步：异步：不确定性，指进程的执行顺序和执行时间的不确定性；进程的运行速度不可预知：分时系统中，多个进程并发执行， “时走时停” ，不可预知每个进程的运行推进快慢。3.3.操作系统的分类操作系统的分类批处理操作系统优缺点：优点：作业流程自动化资源利用率高吞吐量大单位时间内完成的工作总量大缺点：用户交互性差，调试程序困难作业平均周转时间长调度机制：1.用户将

4、作业交给系统操作员2.系统操作员将许多用户的作业组成一批作业， 输入到计算机系统中， 在系统中形成一个自动转接的连续作业流3.启动操作系统4.系统自动、依次执行每个作业5.由操作员将作业结果交给用户分时操作系统原理：分时就是把计算机的系统资源（尤其是 CPU 时间）进行时间上的分割，每个时间段称为一个时间片，每个用户依次轮流使用时间片。优缺点：优点：多路性：多个用户同时工作。也称为同时性。独立性：各用户独立操作，互不干扰，感觉不到计算机为其它用户服务。及时性：系统能及时对用户的操作进行响应。交互性：分时系统的基本属性。调度机制：1.一台主机连接了若干个终端2.每个终端有一个用户使用3.交互式的

5、向系统提出命令请求4.系统接受每个用户的命令5.用时间片轮转方式处理服务请求6.通过交互方式在终端上显示结果7.用户根据上步结果发出下道命令实时操作系统原理： 能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、 同步或异步时间做出响应的系统。在实时计算中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果， 而且依赖于结果产生的时间4. SPOOLing4. SPOOLing 技术技术同时外围设备联机操作-假脱机技术：利用磁盘作缓冲， 将输入、计算、输出分别组织成独立的任务流，使 I/O 和计算真正并行。5.5.实时操作系统分类：实时操作系统分类：硬实时系统、软实时系统多处理机操作系统分类：多处理机操

6、作系统分类：紧密耦合、松散耦合6.6.操作系统的内核操作系统的内核强内核：强内核：基于传统的集中式操作系统的内核结构， 系统调用式通过程序陷入内核实现， 内核完成相应的服务后返回应用程序，同时返回结果给用户。微内核：微内核：基本思想：良好的结构化、模块化，最小的公共服务；设计目标：使内核尽可能小，功能尽可能少（基本） ，把其他所有功能放到核外的用户级来完成。提供基本服务：（有限的） 进程管理和调度； 进程间的通信机制；（某些） 存储管理；低级 I/O 操作；Chapter3Chapter31.1.作业级接口：作业级接口：操作系统为用户对作业运行全过程控制提供的功能。脱机用户接口（批处理）联机用

7、户接口（交互式）命令级接口程序级接口：程序级接口：系统为用户在程序一级提供有关服务而设置，由一组系统调用命令组成。2.2.作业：作业：用户在一次计算过程中或一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的总称。作业的组成：作业的组成：由程序、数据和作业说明书三部分组成作业的状态：作业的状态：进入状态 后备状态 运行状态 退出状态3.3.系统调用：系统调用：操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。系统调用实现过程：系统调用实现过程：用户程序.系统调用.陷入处理机构1)保护处理机现场2)取系统调用功能号并寻找子程序入口3)恢复处理机现场并返回入口地址表A0A2.Ai.An系

8、统子程序A0A1sub 0sub 1.Aisub i.Ansub n陷入指令系统调用与普通调用的相同点和不同点系统调用与普通调用的相同点和不同点（简答题）（简答题）相同点：相同点：改变指令流程、重复执行和公用、改变指令流程后需要返回原处不同点：不同点：两者区别两者区别调用方式运行状态进入方式系统调用系统调用动态调用不同系统状态普通调用普通调用静态调用相同系统状态利用 int、trap 指令进行系统调用利用 call、jmp 指令进入普通过程调用系统调用是动态调用，而普通调用是静态调用系统调用是动态调用，而普通调用是静态调用系统调用系统调用程序中不包含被调用代码，用户程序长度缩短；当OS 升级时

9、，调用方不必改变调用地址和返回地址都是不固定的，系统调用指令中不包含调用地址，只包含功能号普通过程调用普通过程调用被调用代码与调用代码在同一程序之内。调用地址是固定的，包含在调用语句中；返回地址是不固定的Chapter4Chapter41.1.进程概念：进程概念： 是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动， 是系统进行资源分配和调度的独立单位。进程的特征：进程的特征：动态性：动态性：进程是程序的一次执行，有着“创建” 、 “活动” 、 “暂停” 、 “撤消”等过程，具有一定的生命期，是动态地产生、变化和消亡的。并发性：并发性：进程之间的动作在时间上可以重叠，即系统中有若干进程都已经

10、 “开始”但又没有“结束”，称这些进程为并发进程。独立性：独立性：进程是系统调度和资源分配的独立单位， 它具有相对独立的功能， 拥有自己独立的进程控制块 PCB。异步性：异步性：各个并发进程按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。交互性：交互性：并发进程之间具有直接或间接的关系，在运行过程中需要进行必要的交互（同步、互斥和数据通信等） ，以完成特定的任务。程序与进程之间的区别：程序与进程之间的区别：1.程序是静态的，进程是动态的2.进程与程序的组成不同，进程程序数据PCB3.进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的4.一个程序可以对应多个进程，一个进程可以包含多个程序2.2.进程控制块进程控制块

11、 PCBPCB：系统为了管理进程设置的一个专门的数据结构， 用来记录进程的外部特征，描述进程的变化过程。是系统感知进程存在的唯一标志，进程与PCB 是一一对应的为什么说为什么说 PCBPCB 是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志1.包含了进程的描述信息和控制信息，2.是进程的动态特征的集中反映，3.系统根据 PCB 而感知某一进程的存在3.3.进程的状态进程的状态运行状态（运行状态（RunningRunning） ：进程占有 CPU，并在 CPU 上运行就绪状态就绪状态（ReadyReady） ：一个进程已经具备运行条件，但由于无 CPU 暂时不能运行的状态（当调度给其 CPU 时，立即可

12、以运行）阻塞状态（阻塞状态（BlockBlock） ：指进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态（即使CPU 空闲，该进程也不可运行）就绪就绪 运行： 运行：一个进程被进程调度程序选中运行运行 就绪： 就绪：时间片用完或在抢占式调度中有更高优先级的进程变为就绪运行运行 阻塞： 阻塞：请求并等待某个事件的发生阻塞阻塞 就绪： 就绪：进程因为等待的某个条件发生而被唤醒Chapter5Chapter51.1.调度：调度：实质是一种资源分配，处理机调度是对处理机资源进行分配。解决问题：解决问题：按什么原则分配 CPU、何时分配 CPU、如何分配 CPU目标：目标：高 CPU 的利用率、大吞吐量、快

13、响应时间。调度的类型：调度的类型：高级调度：高级调度：也称为作业调度或宏观调度，从用户工作流程的角度，一次提交的若干个流程，其中每个程序按照进程调度。中级调度：中级调度：涉及进程在内外存间的交换， 从存储器资源管理的角度来看， 把进程的部分或全部换出到外存上，将当前进程所需部分换入到内存。低级调度：低级调度：也称进程调度、微观调度， 从处理机资源分配的角度来看，处理机需要经常选择就绪进程或线程进入运行状态。2.2.调度算法调度算法（计算题）（计算题）先来先服务：先来先服务：按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序分派CPU。短作业优先：短作业优先：对预计执行时间短的作业（进程）优先分派处理机。

14、平均周转时间最小。时间片轮转算法：时间片轮转算法：通过时间片轮转，提高进程并发性和响应时间特性，提高资源利用率。基于优先级的调度算法：基于优先级的调度算法：系统为每个进程设置一个优先数（对应一个优先级） ，把所有的就绪进程按优先级从大到小排序， 调度时从就绪队列中选择优先级最高的进程投入运行， 仅当占用 CPU 的进程运行结束或因某种原因不能继续运行时，系统才进行重新调度。多级队列算法：多级队列算法： 根据作业或进程的性质或类型的不同，将就绪队列再分为若干个子队列。每个作业固定归入一个队列。各队列不同处理，不同队列可有不同的优先级、时间片长度、调度策略等。Chapter6Chapter61.1

15、.实时调度条件：实时调度条件：提供必要的信息、可调度的实时系统、采用抢占式调度机制、具有快速切换机制。2.2.多处理机调度相关名词：多处理机调度相关名词：对称式多处理系统（对称式多处理系统（SMPSMP） ：各 CPU 之间共享内存子系统以及总线结构。虽然同时使用多个CPU，但是从管理的角度来看，它们的表现就像一台单机一样。非对称式多处理系统（非对称式多处理系统（ASMPASMP） ：主从处理机系统，由主处理机管理一个公共就绪队列，并分派进程给从处理机执行。各个处理机有固定分工，如执行OS 的系统功能，I/O 处理。成组调度成组调度（ganggang schedulingscheduling）

16、 ：将一个进程中的一组线程， 每次分派时同时到一组处理机上执行，在剥夺处理机时也同时对这一组线程进行。专用处理机调度：专用处理机调度：为进程中的每个线程都固定分配一个CPU，直到该线程执行完成。Chapter7Chapter71.1.线程的概念：线程的概念： 线程是进程内一个相对独立的、 可调度的执行单元。 进程中的一个运行实体，是一个 CPU 调度单位，资源的拥有者还是进程。进程和线程的比较进程和线程的比较（简答题）（简答题）调度：调度：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多；线程的创建时间比进程短；终止时间比进程短；同进程内的线程切换时间比进程短；拥有资源：拥有资源：进程间相互独立，同一进

17、程的各线程间资源共享 某进程内的线程在其他进程不可见。由于同进程内线程间共享内存和文件资源，可直接进行不通过内核的通信；系统开销：系统开销：线程减小并发执行的时间和空间开销。并发性：并发性：在系统中建立更多的线程来提高并发程度。2.2.核心级线程：核心级线程： 由操作系统内核进行管理。 操作系统内核给应用程序提供相应的系统调用和应用程序接口 API，以使用户程序可以创建、执行、撤消线程。用户级线程：用户级线程：管理过程全部由用户程序完成，操作系统内核心只对进程进行管理。Chapter8Chapter81.1.进程同步进程同步: : 指进程之间的一种协调配合关系, 它表现在进程的执行顺序的规定上

18、。相互协调的几个进程在某些确定点上协调它们的工作， 一个进程到达了这些点后， 除非另一进程已完成了某些操作，否则就需要停下来等待这些操作的完成。进程互斥：进程互斥： 两个或两个以上的进程由于不能同时使用同一资源， 只能一个进程使用完了另一个进程才能使用的现象。访问基本原则：访问基本原则：相互合作，竞争资源。2.2.同步机制遵循的准则同步机制遵循的准则空闲让进：空闲让进：当无进程处于临界区， 表明临界资源处于空闲状态， 应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。忙则等待：忙则等待：当已有进程进入临界区时， 表明临界资源正在被访问， 因而其他试图进入临界区的进程必须

19、等待，以保证对临界资源的互斥访问。有限等待：有限等待：对要求访问临界资源的进程， 应保证在有限时间内能进入自己的临界区， 以免陷入“死等”状态。让权等待：让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等” 。Chapter9Chapter91.1.信号量：信号量：一个数据结构, 它由两个变量构成: 整型变量 V、指针变量 S。若为非负值表示当前的空闲资源数，若为负值其绝对值表示当前等待临界区的进程数。操作操作（重点）（重点）Chapter10Chapter101.1.进程通信：进程通信：是指进程之间可直接以较高的效率传递较多数据的信息交换方式。进程通信类型：进程通信

20、类型：共享存储器系统：共享存储器系统：通过数据、数据区的共享，写入与读出达到通信的目的。消息传递系统：消息传递系统：进程间的数据交换以消息为单位，程序员利用系统的通信原语实现通信。直接通信方式：消息缓冲消息缓冲采用进程的消息缓冲队列消息发送者将消息直接放在接收者的消息缓冲队列间接通信方式：邮箱通信邮箱通信利用中间者信箱、邮局来传递信件。发送进程将消息发送到信箱中，接收进程从信箱中取出消息管道通信管道通信 ( (共享文件方式共享文件方式) )：用以连接读、写进程的共享文件。Chapter11Chapter111.1.死锁定义：死锁定义：一组进程中，每个进程都无限等待被该组进程中另一进程所占有的资

21、源， 因而永远无法得到资源，这种现象称为进程死锁，这一组进程就称为死锁进程。产生死锁的原因：产生死锁的原因：资源不足导致的资源竞争。资源不足导致的资源竞争。 多个进程所共享的资源不足， 引起它们对资源的竞争而产生死锁。并发执行的顺序不当。并发执行的顺序不当。进程运行过程中， 请求和释放资源的顺序不当， 而导致进程死锁. 如P,V 操作的顺序不当。死锁产生的必要条件：死锁产生的必要条件： （重点）（重点）互斥条件：互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用, 即在一段时间内某资源只能由一个进程占有。如果此时还有其它进程申请该资源，则它只能阻塞, 直至占有该资源的进程释放。请求和保持条件：请求

22、和保持条件：进程已经保持了至少一个资源, 但又提出了新的资源要求, 而该资源又已被其它进程占有, 此时请求进程阻塞, 但又对已经获得的其它资源保持不放。非抢占条件：非抢占条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不能被剥夺, 只能在使用完时由自己释放。循环等待条件：循环等待条件：在发生死锁时, 必然存在一个进程-资源的封闭的环形链。即进程集合P0,P1, P2, , Pn中的 P0 正在等待一个 P1 占用的资源； P1 正在等待 P2 占用的资源, ,Pn 正在等待已被 P0 占用的资源。处理死锁的方法：处理死锁的方法：预防死锁：预防死锁：通过限制如何申请资源的方法来确保至少有一个条件不成立。避

23、免死锁：避免死锁：根据有关进程申请资源和使用资源的额外信息， 确定对于一个申请， 进程是否应该等待。检测死锁和恢复：检测死锁和恢复：通过算法来检测并恢复。2.2.安全状态：安全状态：如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列，则系统处于安全状态。不安全状态：不安全状态：不存在一个安全序列。不安全状态不一定导致死锁，只是很可能死锁。安全序列：安全序列：一个进程序列P1，Pn是安全的，如果对于每一个进程Pi(1in） ，它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j i )当前占有资源量之和，系统处于安全状态。安全序列可以不唯一 !Chapter12Chapter121.1.银行

24、家算法银行家算法（计算题）（计算题）可利用资源向量 Available、最大需求矩阵 Max分配矩阵 Allocation、需求矩阵 Need、请求向量 Request2.2.资源分配图资源分配图资源类（资源的不同类型） ：用方框表示资源实例（每个资源类中） ：用方框中的黑圆点（圈）表示进程：用圆圈中加进程名表示资源分配图的化简：资源分配图的化简：1）找一个非孤立点进程结点且只有分配边，去掉分配边，将其变为孤立结点2）再把相应的资源分配给一个等待该资源的进程，即将某进程的申请边变为分配边3）重复以上步骤，若所有进程成为孤立结点，称该图是可完全简化的，否则称该图是不可完全简化的。Chapter1

25、3Chapter131.1.存储系统的组织存储系统的组织高速缓存高速缓存 CacheCache：少量的、非常快速、昂贵、易变内存内存 RAMRAM：若干兆字节、中等速度、中等价格、易变磁盘：磁盘：数百兆或数千兆字节、低速、价廉、不易变存储管理的四大功能：存储管理的四大功能：1.存储空间的管理、分配和回收2.地址再定位（地址变换、地址映射）3.存储共享和保护4.存储器扩充2.2.地址分类：地址分类：物理地址（绝对地址，实地址） 、逻辑地址（相对地址，虚地址）静态地址再定位：静态地址再定位：在程序执行之前进行地址再定位，由装配程序完成。优点：不需硬件支持，可以装入有限多道程序。缺点：1.程序装入内

26、存后不能移动2.一个程序通常需要占用连续的内存空间3.不易实现共享动态地址再定位：动态地址再定位：在执行寻址时重定位在程序运行过程中要访问数据时再进行地址变换，即在逐条指令执行时完成地址映射。优点：程序占用的内存空间是动态可变的， 当程序从某个存储区移到另一个区域时， 只需要修改相应的寄存器 BR 的内容即可。缺点：1.需要硬件的支持。2.实现存储管理的软件算法较为复杂。3.3.碎片碎片( (零头零头) )：存在于已分配的分区之间的一些不能充分利用的空白区解决方法：解决方法：1.将程序装入分散存区中 多重分区2.将碎片集中（紧凑或拼接） 可重定位分配移动内存已分配区的信息，使得所有分配区靠在一

27、起使空白区连成一片，采用浮动方法。Chapter14Chapter141.1.覆盖技术：覆盖技术：一个作业的若干程序段，或几个作业的某些部分共享某一个存储空间。交换技术：交换技术：系统将内存中某些进程暂时移到外存， 把外存中某些进程换进内存， 占据前者所占用的区域。2.2.分页存储管理的基本思想分页存储管理的基本思想（简答题）（简答题）主存分成多个固定大小的块主存分成多个固定大小的块主存划分为大小相等的区域，称为块或内存块（物理页面，页框）作业按照主存块大小分页作业按照主存块大小分页把用户程序按逻辑页划分成大小相等的部分，称为页（page） 。从 0 开始编制页号，页内地址是相对于 0 编址连

28、续的页存放在离散的块中连续的页存放在离散的块中以页为单位进行分配，并按作业的页数多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻Chapter15Chapter151.1.中断位：中断位：0 表示在内存、1 表示不在内存引用位：引用位：0 表示没有访问过、1 表示已被访问过修改位：修改位：0 表示修改过需要写回辅存、1 表示未修改过不必写回辅存2.2.缺页中断处理缺页中断处理1.在地址映射过程中，在页表中发现所要访问的页不在内存，则产生缺页中断。2.操作系统接到此中断信号后， 就调出缺页中断处理程序， 根据页表中给出的外存地址， 准备将该页调入内存3.此时应将缺页的进程挂起（调页完成唤醒）4.如果

29、内存中有空闲块， 则分配一个块，将要调入的页装入该块， 并修改页表中相应页表项目的驻留位及相应的内存块号5.若此时内存中没有空闲块， 则要淘汰某页（若被淘汰页在内存期间被修改过， 则要将其写回外存）3.3.页面置换（淘汰）算法页面置换（淘汰）算法（计算题）（计算题）先进先出页面算法（先进先出页面算法（FIFOFIFO） ：选择在内存中驻留时间最长的页并淘汰之最近最久未使用置换算法（最近最久未使用置换算法（LRULRU） ：淘汰没有使用的时间最长的页最佳页面算法（最佳页面算法（OPTOPT） ：淘汰以后不再需要的或最远的将来才会用到的页面最不经常使用（最不经常使用（LFULFU） ：选择访问次数

30、最少的页面淘汰之4.4. 常驻集：常驻集：指虚拟页式管理中给进程分配的物理页面数目颠簸（抖动）颠簸（抖动） ：在虚存中，页面在内存与外存之间频繁调度，系统效率急剧下降，甚至导致系统崩溃。BeladyBelady 现象：现象：一个进程 P 要访问 M 个页，OS 分配 N 个内存页面给进程 P；对一个访问序列S，发生缺页次数为 PE（S,N） 。当 N 增大时，PE(S, N)时而增大，时而减小。Chapter16Chapter161.1.分段存储管理基本思想：分段存储管理基本思想：用户程序划分：用户程序划分：按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段， 每个程序段都有一个段名， 且有一个段号。段号

31、从 0 开始，每一段段内也从0 开始编址，段内地址是连续的。内存划分：内存划分：内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域， 称为物理段物理段，每个物理段由起始地址和长度确定。内存分配：内存分配：以段为单位分配内存，每一个段在内存中占据连续空间（内存随机分割，需要多少分配多少） ，但各段之间可以不连续存放。2.2.分段与分页主要有以下差别：分段与分页主要有以下差别：1.段是依据程序的逻辑结构划分的，页是按内存线性空间物理划分的。2.段式技术中程序地址空间是二维的，分页技术中程序地址空间是一维的。3.段是面向用户的，页对用户而言是透明的。4.段长由用户决定，且各段的大小一般不相等， 唯一的限制

32、是最大长度。 页长是由系统决定的，各页的长度必须相等。5.段的共享比页的共享更容易。3.3.分页优点：分页优点：提供了虚存管理方式，作业地址空间不再受实存容量的限制；更有效的利用了主存，方便于多道程序运行，方便了用户；分页缺点：分页缺点：为处理缺页中断，增加了处理机时间的开销。用时间的代价换取了空间的扩大；可能因作业地址空间过大或程序数目过多等造成系统抖动； 为此采取措施会增加的系统的复杂度。分段优点：分段优点：消除了内碎片通过请求分段存储管理方式提供了大量虚存允许动态增加段的长度便于动态装入和链接便于程序共享便于存储保护分段缺点：分段缺点：进行地址变换和实现内存紧凑（靠拢）要花费处理机时间；

33、在辅存上管理可变长度的段比较困难；Chapter17Chapter171.1.工作集：工作集：是一个进程执行过程中所访问页面的集合，可用一个二元函数W(t, )表示。工作集是在t-, t时间段内所访问的页面的集合。Chapter18Chapter181.1.文件：文件：文件是赋名的信息（数据）项的集合。文件是赋名有关联的信息单位（记录）的集合。文件系统：文件系统：操作系统中负责管理相关文件信息的软件机构。文件目录：文件目录：就是把所有 FCB 组织在一起，是 FCB 的有序集合。目录文件：目录文件：将文件目录以文件形式保存到外存，这个文件就是目录文件。2.2.文件的逻辑结构：文件的逻辑结构：从

34、用户角度看文件，研究文件的组织形式。文件的物理结构：文件的物理结构：是指文件在物理存储介质上的存储结构。连续结构：连续结构：一个逻辑文件的信息存放在存储器上的相邻物理块中， 该文件为连续文件， 这样结构称为连续结构。优点：优点：顺序存取速度快， 所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少。 知道文件存储的起始块号和文件块数，就可以立即找到所需要的信息。简单，支持顺序存取和随机存取。缺点：缺点：在建立连续结构文件时， 要求用户给出文件的最大长度， 以便系统分配足够的存储空间，但这个有时候难以办到；不便记录的增删操作，一般只能在末端进行。链接结构：链接结构：在每个物理块中设置一指针， 指向该文件的下一个物理

35、块号， 文件的末尾块存放结束标记“NULL” 。优点：优点：文件可以动态扩充，也不必事先提出文件的最大长度。由于不连续分配，不存在外部碎片问题，所以不会造成几块连续区域的浪费。有利于文件插入和删除缺点：缺点：存取速度慢，不适于随机存取，只适合顺序存取每块设置链接字破坏物理信息的完整性链接指针占用一定的空间索引结构：索引结构：为文件建立一张索引表，每个记录设置一个表项。索引表按记录关键字排序， 本身是顺序文件。在对索引文件进行检索的时候， 首先按照顺序文件检索方法查找索引表， 从中找到相关表项，然后直接访问该记录。优点：优点：保持了链接结构的优点，又解决了其缺点：即能顺序存取，又能随机存取满足了

36、文件动态增长、插入删除的要求能充分利用外存空间缺点：缺点：索引表本身带来了系统开销，如：内外存空间，存取时间3.3.文件分配表（文件分配表（FATFAT） ：将盘块中的链接字按盘块号的顺序集中起来，构成盘文件映射表/文件分配表 FAT。Chapter19Chapter191.1.文件控制块：文件控制块： 是操作系统为管理文件而设置的数据结构， 存放了为管理文件所需的所有有关信息。文件控制块与文件一一对应，是文件存在的标志。文件控制块的内容：文件控制块的内容：1.基本信息类：文件名、文件物理位置、文件逻辑结构、文件的物理结构2.存取控制信息类3.使用信息类2.2.文件共享：文件共享：系统允许多个

37、用户（进程）共享同一份文件。方法：方法：1.各用户通过唯一的共享文件的路径名访问共享文件2.利用多个目录中的不同文件名来描述同一共享文件Chapter20Chapter201.1.磁盘：磁盘：信息记录在磁道上，多个盘片，正反两面都用来记录信息，每面一个磁头。所有盘面中处于同一磁道号上的所有磁道组成一个柱面。访盘请求：访盘请求：由三个动作组成寻道（时间） ：磁头移动定位到指定磁道旋转延迟（时间） ：等待指定扇区从磁头下旋转经过数据传输（时间） ：数据在磁盘与内存之间的实际传输2.2.一些基本概念：一些基本概念：簇：簇：文件存储单位。一个文件通常存放在一个或多个簇里，但至少要单独占据一个“簇” 。

38、也就是说两个文件不能存放在同一个簇中。磁盘分区：磁盘分区：通常把一个物理磁盘的存储空间划分为几个相互独立的部分，称为“分区” 。文件卷：文件卷：或称为“逻辑驱动器“。在同一个文件卷中使用同一份管理数据进行文件分配和外存空闲空间管理，而在不同的文件卷中使用相互独立的管理数据。Chapter21Chapter211.1. I/OI/O 控制方式：控制方式：循环查询的可编程 I/O 方式中断的可编程 I/O 方式直接存储器访问方式（直接存储器访问方式（DMADMA） ：1.数据传输的基本单位是数据块，在CPU 和 I/O 设备之间，每次至少传送一个数据块。2.所传送的数据是从设备直接送入内存的，或者

39、相反。3.仅在传送一个或多个数据块的开始或结束时， 才需要 CPU 干预， 整块数据的传送是在控制器的控制下完成的。I/O 通道控制方式DMADMA 方式与中断的主要区别：方式与中断的主要区别：中断时机：中断时机：中断方式是在数据缓冲寄存器满后，发中断请求，CPU 进行中断处理DMA 方式则是在所要求传送的数据块全部传送结束时要求CPU 进行中断处理数据传输：数据传输：中断方式的数据传送由CPU 控制完成DMA 方式是在 DMA 控制器的控制下不经过CPU 控制完成的Chapter22Chapter221.1.引入缓冲的作用：引入缓冲的作用：缓和 CPU 与 I/O 设备间速度不匹配的矛盾。减

40、少对 CPU 的中断频率， 放宽对 CPU 中断响应时间的限制。提高 CPU 和 I/O 设备之间的并行性。缓冲的类型：缓冲的类型：硬件缓冲器：在设备控制器中有硬件缓冲器，通常容量较小软件缓冲技术：由缓冲区和对缓冲区的管理两部分组成1.单缓冲、2.双缓冲、3.环形缓冲、4.缓冲池2.2.磁盘调度算法磁盘调度算法先来先服务：先来先服务：按访问请求到达的先后次序服务最短寻道时间优先：最短寻道时间优先：优先选择距当前磁头最近的访问请求进行服务，主要考虑寻道优先扫描算法：扫描算法：当设备无访问请求时，磁头不动；当有访问请求时，磁头按一个方向移动，在移动过程中对遇到的访问请求进行服务， 然后判断该方向上

41、是否还有访问请求， 如果有则继续扫描；否则改变移动方向，并为经过的访问请求服务，如此反复。单向扫描算法：单向扫描算法：总是从 0 号柱面开始向里扫描。 移动臂到达最后个一个柱面后， 立即带动读写磁头快速返回到 0 号柱面。返回时不为任何的等待访问者服务。返回后可再次进行扫描。3.3.提高磁盘提高磁盘 I/OI/O 速度的方法速度的方法磁盘高速缓存：磁盘高速缓存：在内存中开辟一个单独的存储空间作为磁盘高速缓存。把所有未利用的内存空间变为一个缓冲池，供分页系统和磁盘I/O 共享。优化数据分布：优化数据分布：优化物理块的分布、优化索引结点的分布。其它方法：其它方法：提前读、延迟写、虚拟盘。4. SPOOLing4. SPOOLing：在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing，也称为假脱机操作。组成：组成：输入井和输出井、输入缓冲区和输出缓冲区、输入进程和输出进程。工作原理：工作原理：1.作业执行前预先将程序和数据输入到输入井中2.作业运行后，使用数据时，从输入井中取出3.作业执行不必直接启动外设输出数据，只需将这些数据写入输出井中4.作业全部运行完毕，再由外设输出全部数据和信息