計算機操作系統(tǒng)教學(xué)課件復(fù)習(xí)v

1、西安電子科技大學(xué)計算機操作系統(tǒng)概論Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平Email: XTel: 88204244主講：王亞平1主要內(nèi)容一、操作系統(tǒng)基本概念二、作業(yè)與用戶接口三、進程管理四、存儲管理五、文件管理六、設(shè)備管理2Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念1.操作系統(tǒng)的概念、特征、功能和提供的服務(wù)2.操作系統(tǒng)的發(fā)展與分類3.操作系統(tǒng)的運行環(huán)境3Xd University School of Software Engineering 2009

2、 王亞平第一章基本概念1.操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)（Operating System，OS）是方便用戶、管理和控制計算機軟硬件資源的程序與數(shù)據(jù)的集合。4Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念為屏蔽計算機硬件的異構(gòu)性，發(fā)展了操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng) Windows / OS2Linux / UNIX5Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念為屏蔽計算機硬件的異構(gòu)性，發(fā)展了操作系統(tǒng).NET/COMWeb ServicesJ2EE/EJBWindo

3、ws操作系統(tǒng)LinuxC/C+語言支撐軟件中間件為屏蔽操作系統(tǒng)和編程語言的異構(gòu)性，發(fā)展了支撐軟件和中間件Fortran語言為了彌補應(yīng)用軟件與開發(fā)平臺之間的距離，發(fā)展了軟件框架、設(shè)計模式等技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 軟件框架 設(shè)計模式為屏蔽中間件的多樣性和異構(gòu)性，發(fā)展了Web技術(shù) 實質(zhì)上，軟件技術(shù)發(fā)展是解決概念和處理邏輯之間的映射問題軟件技術(shù)的發(fā)展不斷產(chǎn)生更新的、更復(fù)雜的異構(gòu)性問題，如流程、安全、事務(wù)等方面的異構(gòu)性，要求軟件能夠適應(yīng)外部環(huán)境，從而促進軟件技術(shù)的不斷發(fā)展Java語言UNIX6Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基

4、本概念2.操作系統(tǒng)的發(fā)展形成了五大類型操作系統(tǒng)的五大類型是批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。（1）多通道批處理操作系統(tǒng)多道程序設(shè)計：即在系統(tǒng)內(nèi)（內(nèi)存）同時存放并運行幾道相互獨立的程序。多道程序設(shè)計的基礎(chǔ)：是將運行過程進一步細化成幾個小的步驟，從而實現(xiàn)宏觀上的并行。但從微觀上看，內(nèi)存中的多道程序輪流地或分時地占用處理機，交替執(zhí)行。多道批處理系統(tǒng) = 批處理系統(tǒng)+多道程序設(shè)計技術(shù)7Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念（2）分時與實時操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)：把CPU的時間分成很短

5、的時間片（例如，幾十至幾百毫秒）進行工作。實時操作系統(tǒng)：是指計算機對于外來信息能夠以足夠快的速度進行處理，并在被控對象允許的時間范圍內(nèi)做出快速反應(yīng)。實時系統(tǒng)分為兩類：實時過程控制：工業(yè)控制，軍事控制，.實時信息處理：電訊(自動交換)，銀行，訂票，股市行情，.8Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念分時與實時操作系統(tǒng)區(qū)別1)系統(tǒng)的設(shè)計目標：分時系統(tǒng)的設(shè)計目標是多個用戶的通用操作系統(tǒng)；而實時系統(tǒng)大多是專用系統(tǒng)。2)交互性的強弱：分時系統(tǒng)交互性強；而實時系統(tǒng)交互性弱。3)響應(yīng)時間的敏感程度：分時系統(tǒng)對響應(yīng)時間的敏感性弱

6、，而實時系統(tǒng)對響應(yīng)時間敏感性強。9Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念（3）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是服務(wù)于計算機網(wǎng)絡(luò)，按照網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各種協(xié)議來完成網(wǎng)絡(luò)的通信、資源共享、網(wǎng)絡(luò)管理和安全管理的系統(tǒng)軟件。分布式操作系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上，對用戶屏蔽了系統(tǒng)資源的分布而形成的一個邏輯整體系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。 最大的差別：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的工作，用戶必須知道網(wǎng)址，而分布式系統(tǒng)用戶則不必知道計算機的確切地址。10Xd University School of Software Engineering 20

7、09 王亞平11第一章基本概念(4)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)是運行在嵌入式智能芯片環(huán)境中，對整個智能芯片以及它所操作、控制的各種部件裝置等等資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)度、指揮和控制的系統(tǒng)軟件。主要特點： 完成某一項或有限項功能而非通用型的 在性能和實時性方面有嚴格的限制 影響設(shè)計的重要因素：能源、成本和可靠性 占有資源少、易于連接 系統(tǒng)功能可針對需求進行裁剪11Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平12第一章基本概念(5)智能卡操作系統(tǒng)IC卡發(fā)展：從簡單的 EPROM卡內(nèi)帶微處理器的智能卡(又稱CPU卡)智能卡操作系統(tǒng)發(fā)展：由于

8、IC卡所需要的各種管理工作越來越復(fù)雜 應(yīng)用于智能卡內(nèi)部的操作系統(tǒng)。12Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念3. 操作系統(tǒng)的五大功能作業(yè)管理：包括任務(wù)、界面管理、人機交互、圖形界面、語音控制和虛擬現(xiàn)實等；進程管理：實質(zhì)上是對處理機執(zhí)行“時間”的管理，即如何將CPU真正合理地分配給每個任務(wù)。存儲管理：實質(zhì)是對主存儲“空間”的管理；文件管理：實質(zhì)是對存儲在磁盤上的信息進行管理，文件管理又稱為信息管理；設(shè)備管理：實質(zhì)是對硬件設(shè)備的管理，其中包括對輸入輸出設(shè)備的分配、啟動、完成和回收；4.表征操作系統(tǒng)的屬性主要有：響應(yīng)系

9、數(shù)，并發(fā)性，信息的共享、保密與保護，可擴充性、可移植性、可讀性、可生成性，安全可靠性，可測試性等。 13Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第一章基本概念5.操作系統(tǒng)的運行環(huán)境主要包括：計算機系統(tǒng)的硬件環(huán)境由其它系統(tǒng)軟件組成的軟件環(huán)境操作系統(tǒng)和使用它的人之間的關(guān)系。14Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平舉例用連線把下面左右兩列詞連起來形成最恰當?shù)奈鍖Α?左列 右列 (1) Linux (1) 面向?qū)ο?2) Unix (2) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(3) Wind

10、ows NT (3) 微核(4) Mach 3.0 (4) 自由軟件(5) OS/2 (5) C語言15Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平舉例16Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第二章作業(yè)與用戶接口1. 作業(yè)、作業(yè)步、作業(yè)流所謂作業(yè)就是用戶一次請求計算機系統(tǒng)為它完成任務(wù)所進行的工作總和。一般來說為了完成其任務(wù)，可以將作業(yè)細分成若干個作業(yè)步。作業(yè)步就是處理作業(yè)的各個獨立的子任務(wù)，系統(tǒng)可以創(chuàng)建若干進程完成各作業(yè)步的計算，所以說一個作業(yè)是由若干作業(yè)步組成的

11、。作業(yè)輸入計算機構(gòu)成的輸入流稱為作業(yè)流 17Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第二章作業(yè)與用戶接口作業(yè)由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制信息（如作業(yè)說明書）三部分組成。作業(yè)說明書：說明用戶對作業(yè)控制的意圖，包括：1)作業(yè)基本情況2)作業(yè)控制3)作業(yè)資源要求的描述作業(yè)控制塊（JCB）是一個作業(yè)存在的唯一標志，是系統(tǒng)為管理作業(yè)所設(shè)置的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。18Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第二章作業(yè)與用戶接口作業(yè)的調(diào)度狀態(tài)19Xd University School o

12、f Software Engineering 2009 王亞平第二章作業(yè)與用戶接口 作業(yè)調(diào)度算法1）先來先服務(wù)（FCFS） 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間=（作業(yè)完成時刻i作業(yè)提交時刻i）/n2）最短作業(yè)優(yōu)先：在作業(yè)內(nèi)容參差很不均衡時有合理性3）最高響應(yīng)比優(yōu)先 響應(yīng)比作業(yè)響應(yīng)時間（等待運行）/作業(yè)運行時間4）優(yōu)先數(shù)法：急事先辦的原則5）事件驅(qū)動法：MS-Windows采用此算法20Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平調(diào)度算法的評價指標 1）CPU利用率 ：一般 CPU的利用率從 40（輕負荷系統(tǒng)）至 90（重負荷系統(tǒng)）。通常，在一定的I/

13、O等待時間的百分比之下，運行程序道數(shù)越多，CPU空閑時間的百分比越低。 2）吞吐量：它表示單位時間內(nèi)CPU完成作業(yè)的數(shù)量。3）周轉(zhuǎn)時間：通常把周轉(zhuǎn)時間或周轉(zhuǎn)系數(shù)作為評價批處理系統(tǒng)的性能指標。完成時間提交時間平均周轉(zhuǎn)時間周轉(zhuǎn)時間21Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平調(diào)度算法的評價指標 4）周轉(zhuǎn)系數(shù)：周轉(zhuǎn)系數(shù)周轉(zhuǎn)時間/執(zhí)行時間=1假設(shè)J1周轉(zhuǎn)時間=3，J2周轉(zhuǎn)時間=2 。你能否確定J1 J2那個等待時間短？(即用戶更滿意)為什么要引入周轉(zhuǎn)系數(shù)？如果用戶作業(yè)在提交后能立即執(zhí)行，其作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間最短，即周轉(zhuǎn)時間等于作業(yè)執(zhí)行時間運行

14、時間作業(yè)的周轉(zhuǎn)系數(shù)平均周轉(zhuǎn)系數(shù)22Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平FCFS和SJF調(diào)度算法的性能圖FCFS和SJF調(diào)度算法的性能 23Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理1. 進程與線程的基本概念2. 處理機(進程)調(diào)度3. 進程通信(同步與互斥)4. 死鎖24Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理1.進程的引入進程:是一個具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)

15、集合的一次運行活動。引入進程的意義是描述多道程序設(shè)計系統(tǒng)中程序的動態(tài)執(zhí)行過程。在一些操作系統(tǒng)中，一個作業(yè)從提交到完成需要經(jīng)過高級、中級和低級三級調(diào)度。進程調(diào)度屬于低級調(diào)度，確定哪個進程將獲得CPU；對換調(diào)度屬于中級調(diào)度，確定哪個進程暫時放入對換區(qū)；作業(yè)調(diào)度屬于高級調(diào)度，確定哪些作業(yè)將有資格獲得CPU。25Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理2.進程的基本特征：動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、制約性、結(jié)構(gòu)性.3.進程與線程：傳統(tǒng)進程的兩個屬性：資源的擁有者和CPU調(diào)度單位。線程：是CPU調(diào)度單位，也稱輕量級進程，進程中的

16、一個運行實體。進程：是資源的擁有者26Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理4、進程調(diào)度（1）進程的三個基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換三個基本狀態(tài)是等待、執(zhí)行和就緒，在一定的條件下，進程的狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)換。（2）進程調(diào)度算法先來先服務(wù)（FCFS）時間片輪轉(zhuǎn)法優(yōu)先數(shù)法（3）進程控制塊（PCB） 是進程存在的唯一標志，它描述了進程的動態(tài)性。27Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理5、進程通信（1）進程的同步與互斥進程的同步與互斥是指進程在推進時的相互制

17、約關(guān)系。一般來說同步反映了進程之間的協(xié)作性質(zhì)，往往指有幾個進程共同完成一個任務(wù)時在時間次序上的某種限制，進程相互之間各自的存在及作用，通過交換信息完成通信。如接力比賽中一組隊員使用接力棒等。進程互斥體現(xiàn)了進程之間對資源的競爭關(guān)系，這時進程相互之間不一定清楚其它進程情況，往往指多個任務(wù)多個進程間的通訊制約，因而使用更廣泛。如打籃球時雙方掙搶籃板球等。（2）臨界區(qū)一次僅允許一個進程使用的共享資源稱為臨界資源，每個進程中訪問臨界資源的程序段稱為臨界區(qū)。28Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理（3）原語 原語是不可中斷

18、的過程，即原語在執(zhí)行期間是不可分割的。原語主要有：加鎖/開鎖（LOCK/UNLOCK）原語信號量（Semaphore）及PV操作消息緩沖通信原語高級通信原語，用于一組信息發(fā)送（Send）與讀取（Read）。29Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第三章進程管理6.死鎖死鎖是兩個或兩個以上的進程中的每一個都在等待其中另一個進程釋放資源而被封鎖，它們都無法向前推進，稱這種現(xiàn)象為死鎖。產(chǎn)生死鎖的原因是共享資源有限，多個進程對共享資源的競爭，而且操作不當。產(chǎn)生死鎖的四個必要條件 資源互斥使用、保持和等待、非剝奪性、循環(huán)等待。解決死鎖

19、的方法死鎖的預(yù)防：即破壞產(chǎn)生死鎖的四個必要條件中的一個或多個，使系統(tǒng)絕不會進入死鎖狀態(tài)；死鎖的避免：即在資源動態(tài)分配的過程中使用某種辦法防止系統(tǒng)進人死鎖狀態(tài)；死鎖的解除：允許系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖，然后使用檢測算法及時地發(fā)現(xiàn)并解除它。30Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例 某系統(tǒng)的進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下圖所示，圖中1、2、3和4分別表示引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的不同原因，原因4是由于 （1） ；當一個進程由于某種原因狀態(tài)轉(zhuǎn)換會引起另一個進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的是 （2） 。（1）A. 就緒進程被調(diào)度 B. 運行進程執(zhí)行了P操作 C. 阻塞進程等待的事

20、件發(fā)生了 D. 運行進程時間片到了（2）A. 12 B. 21C. 32D. 24 31Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理概念：存儲管理目的、功能、地址重定位、覆蓋與交換知識點：固定分區(qū)分配、動態(tài)分區(qū)分配實現(xiàn)原理；可變式分區(qū)分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分配回收算法；動態(tài)重定位分區(qū)分配實現(xiàn)原理和分配算法。分頁原理、 地址變換機構(gòu)、頁面置換算法、兩級頁表機制分段存儲管理原理，與分頁的區(qū)別段頁式存儲管理原理32Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平存儲管理目的

21、充分利用內(nèi)存：為多道程序并發(fā)執(zhí)行提供存儲基礎(chǔ)方便用戶使用：自動裝入用戶程序，用戶程序中不必考慮硬件細節(jié)擴充內(nèi)存：系統(tǒng)能夠解決程序空間比實際內(nèi)存空間大的問題存儲保護與安全：多道程序并發(fā)執(zhí)行的保護與安全共享與通信33Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理1.存儲管理的基本概念邏輯地址（相對地址） 用戶的程序經(jīng)過匯編或編譯后形成目標代碼，目標代碼通常采用相對地址的形式，其首地址為0，其余指令中的地址都相對于首地址而編址。不能用邏輯地址在內(nèi)存中讀取信息。物理地址（絕對地址，實地址） 內(nèi)存中存儲單元的地址，可直接尋址。地址

22、映射：為了保證CPU執(zhí)行指令時可正確訪問存儲單元，需將用戶程序中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為運行時由機器直接尋址的物理地址，這一過程稱為地址映射。三級存儲器結(jié)構(gòu) 輔存主存高速緩存為三級存儲器結(jié)構(gòu)。34Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理地址重定位靜態(tài)重定位：用戶程序裝入內(nèi)存時已完成邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 動態(tài)重定位：在程序運行過程中實現(xiàn)地址變換（即在逐條指令執(zhí)行時完成地址映射。一般為了提高效率，此工作由硬件地址映射機制來完成。）35Xd University School of Software Engineering

23、2009 王亞平Load A data1data1 3456源程序編譯連接Load A 200 34560100200邏輯地址空間地址映射Load A 1200 3456 。 。1200物理地址空間BA=1000 靜態(tài)重定位：用戶程序裝入內(nèi)存時已完成邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換 1.存儲管理的基本概念36Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平0.100200300.LOAD A 2003456邏輯地址空間03456.LOAD A 200.110012001300物理地址空間VR2001000BR+動態(tài)重定位：在程序運行過程中實現(xiàn)地

24、址變換（即在逐條指令執(zhí)行時完成地址映射。一般為了提高效率，此工作由硬件地址映射機制來完成。）37Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理2.分區(qū)分配存儲管理方案：固定分區(qū)、可變分區(qū)、可重定位分區(qū)。算法：最先、最佳、循環(huán)首次、最差適應(yīng)內(nèi)存“擴充”技術(shù)有交換：由操作系統(tǒng)做，用戶不知道。覆蓋：由用戶控制，操作系統(tǒng)提供覆蓋機制。38Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理3.請求頁式存儲管理1)頁式存儲管理實現(xiàn)原理基于程序在運行時不需要一開始都

25、裝入內(nèi)存（局部性原理），更不應(yīng)該把最近較長一段時間內(nèi)不用的程序裝入內(nèi)存。2)頁表的作用是將邏輯頁號轉(zhuǎn)換為物理塊號。3)頁面淘汰算法先進先出算法(FIFO)、循環(huán)檢測法、最近最少使用頁面先淘汰（LRU）、最不經(jīng)常使用的頁面先淘汰（LFU）、最近沒有使用頁面先淘汰（NUR）、最優(yōu)淘汰算法（OPT）等。 39Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理分頁存儲管理的地址變換機構(gòu)6624624640Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理4.段式存

26、儲管理段表：它記錄了段號，段的首（地）址和長度之間的關(guān)系每一個程序設(shè)置一個段表，放在內(nèi)存屬于進程的現(xiàn)場信息空閑塊管理：記錄了空閑區(qū)起始地址和長度內(nèi)存的分配算法：首先適配；最佳適配；最壞適配41Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理頁式和段式存儲管理的比較：42Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章存儲管理頁式和段式存儲管理的比較：43Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第

27、四章存儲管理5.段頁式存儲管理特點：作業(yè)分段，段內(nèi)再分頁。有段式和頁式管理的優(yōu)點，但系統(tǒng)復(fù)雜和開銷增大，一般在大型機器上才使用。 管理：用分段方法分配管理作業(yè)，用分頁方法分配管理內(nèi)存。系統(tǒng)需要如下表格：段表：每一個作業(yè)對應(yīng)一張頁表：每一段對應(yīng)一張存儲管理表：系統(tǒng)對應(yīng)一張44Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四部分 文件系統(tǒng) (File System )文件概念文件結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)文件共享文件的保護45Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章文件管理1.文

28、件管理的任務(wù)與功能任務(wù)：把存儲、檢索、共享和保護文件的手段，提供給操作系統(tǒng)本身和用戶，以達到方便用戶和提高資源利用率的目的。功能：分配與管理外存，實現(xiàn)按名存取提供合適的存儲方法文件共享、保護，解決命名沖突，控制存取權(quán)限文件的組織結(jié)構(gòu)：文件、文件元素、文件系統(tǒng)，其中文件系統(tǒng)包含文件管理程序（文件和目錄的集合）和所管理的全部文件。46Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章文件管理計算機為什么需要文件？數(shù)量原因內(nèi)存無法保存大量信息時間原因內(nèi)存無法永久保存信息應(yīng)用原因內(nèi)存無法方便實現(xiàn)共享文件系統(tǒng)的作用為應(yīng)用程序提供邏輯抽象（虛擬

29、機）為磁盤空間提供管理機制（資源管理器）47Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章文件管理文件系統(tǒng)服務(wù)器文件結(jié)構(gòu)定義文件訪問控制 安全、保護磁盤空間分配磁盤數(shù)據(jù)存取 磁盤設(shè)備防護數(shù)據(jù)文件磁盤空間映 射應(yīng)用層觀點：邏輯抽象物理層觀點：空間管理48Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章文件管理2. 文件的分類性質(zhì)和用途：系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件信息保存的期限：臨時文件、永久文件、檔案文件保護方式：只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件文件邏輯結(jié)構(gòu)：流式文件、

30、記錄式文件、結(jié)構(gòu)化文件文件物理結(jié)構(gòu)：順序文件、鏈接文件、索引文件Unix：普通文件、目錄文件、特殊文件(設(shè)備文件)49Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第四章文件管理3.文件結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的差別邏輯結(jié)構(gòu)：內(nèi)容的組織形式物理結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)的存儲形式邏輯結(jié)構(gòu)1字節(jié)流最簡單、最原始的邏輯結(jié)構(gòu)最大缺點：增刪改查困難邏輯結(jié)構(gòu)2記錄序列結(jié)構(gòu)化的文件內(nèi)容組織曾經(jīng)流行一時，已經(jīng)落伍邏輯結(jié)構(gòu)3樹形組織最靈活的邏輯結(jié)構(gòu)便于增量存儲和各種操作50Xd University School of Software Engineering 200

31、9 王亞平4.目錄結(jié)構(gòu)文件控制塊FCB：也稱文件目錄項，是操作系統(tǒng)描述和控制文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件目錄：是所有FCB的有序集合。FCB包含三類信息：基本信息：文件名、文件的物理地址存取控制信息：文件的存取權(quán)限使用信息：建立日期、修改日期、訪問日期；打開文件的進程數(shù)，等待文件的隊列指針等。51Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平4.目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)的組織關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度，關(guān)系到文件共享性和安全性。文件的目錄結(jié)構(gòu)分為：一級目錄結(jié)構(gòu)二級目錄結(jié)構(gòu)多級目錄結(jié)構(gòu)52Xd University School of Software

32、Engineering 2009 王亞平多級目錄結(jié)構(gòu)采用多級目錄結(jié)構(gòu)訪問一個文件：路徑名文件名。 MSDOS和UNIX等操作系統(tǒng)都采用多級目錄結(jié)構(gòu)。路徑名從根目錄開始到該文件的通路上所有各級目錄名拼起來得到，各目錄名之間與文件名之間可用分隔符隔開。在MS-DOS中分隔符為“”，在UNIX中分隔符為“/”。重名問題：在多級目錄中存取一個文件需要用文件全名，這就允許用戶在自己的目錄中使用與其它用戶文件相同的文件名，由于各用戶使用不同的目錄，雖二者使用了相同的文件名，但它們的文件全名仍不相同，這就解決了重名問題。 53Xd University School of Software Engineer

33、ing 2009 王亞平一、文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)5.文件的保護影響文件系統(tǒng)安全性的主要因素系統(tǒng)漏洞提高設(shè)計水平進行規(guī)避操作失誤建立防護機制進行保護惡意攻擊實施安全策略進行遏制保護域的概念對不同類型的文件，進行分類、分級管理實現(xiàn)方法：保護域矩陣和存取控制表隱藏通道系統(tǒng)實現(xiàn)加噪信息傳輸，防止惡意攻擊54Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例1. 一個已經(jīng)打開的連續(xù)文件，要讀取該文件的第10號數(shù)據(jù)塊，則需要進行_次I/O操作；對于鏈式文件需要進行_次I/O操作。 2次：1次讀目錄，得起始塊號+偏移 1次讀物理塊55Xd Unive

34、rsity School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例1. 一個已經(jīng)打開的連續(xù)文件，要讀取該文件的第10號數(shù)據(jù)塊，則需要進行_次I/O操作；對于鏈式文件需要進行_次I/O操作。 11次：1次讀目錄 9次讀物理塊，得下一個地址 1次讀文件的第10號物理塊56Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例2. 設(shè)某個文件為鏈式文件，由5個邏輯記錄組成，每個邏輯記錄的大小與磁盤塊大小相等，均為512字節(jié)，并依次存放在50、121、75、80、63號磁盤塊上。若要訪問文件的第1569邏輯字節(jié)

35、處的信息，則要讀取第_號磁盤塊。 50盤塊存放： 0 511字節(jié)121盤塊存放： 512 1023字節(jié) 75盤塊存放：1024 1535字節(jié) 80盤塊存放：1536 2047字節(jié) 63盤塊存放：2048 2559字節(jié) 57Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例3. 某文件系統(tǒng)采用多級索引結(jié)構(gòu)，設(shè)塊長為512字節(jié)，每個塊號占3字節(jié)。如果不考慮邏輯塊號在物理塊中所占的位置，那么根索引采用二級索引時的文件最大長度為 (1) K字節(jié)；采用三級索引時的文件最大長度為 (2) K字節(jié)。解：一個物理塊可存放512/3=170個塊號，

36、一級索引表文件最大長度為170塊；(1)二級索引塊)， 289005121450K字節(jié)(2)三級索引：1701701704913000 (塊) ， 4913000 5122456500K字節(jié)58Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平試題舉例59Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第五章文件管理6.磁盤調(diào)度當多個訪盤請求在等待時，采用一定的策略，對這些請求的服務(wù)順序調(diào)整安排，旨在降低平均磁盤服務(wù)時間，達到公平、高效。公平：一個I/O請

37、求在有限時間內(nèi)滿足高效：減少設(shè)備機械運動所帶來的時間浪費磁盤調(diào)度考慮的問題：一次訪盤時間=尋道時間+旋轉(zhuǎn)延遲時間+存取時間 (1) 減少尋道時間 (2) 減少延遲時間60Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第五章文件管理磁盤調(diào)度分：移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度原則：先進行移臂調(diào)度，然后再進行旋轉(zhuǎn)調(diào)度1)常用的移臂調(diào)度算法：先來先服務(wù)最短尋道時間優(yōu)先掃描算法（電梯算法）單向掃描調(diào)度算法61Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平2)旋轉(zhuǎn)調(diào)度算法根據(jù)延遲時間來決定執(zhí)行次序的

38、調(diào)度分析：若干等待訪問者請求訪問同一磁道上的不同扇區(qū) 若干等待訪問者請求訪問不同磁道上的不同編號的扇區(qū) 若干等待訪問者請求訪問不同磁道上具有相同的扇區(qū) 解決方案： 對于前兩種情況：總是讓首先到達讀寫磁頭位置下的扇區(qū)先進行傳送操作對于第三種情況：這些扇區(qū)同時到達讀寫磁頭位置下，可任意選擇一個讀寫磁頭進行傳送操作 請求順序 柱面號 磁頭號 扇區(qū)號 5 4 1 5 1 5 5 4 5 5 2 862Xd University School of Software Engineering 2009 王亞平第六章設(shè)備管理1.設(shè)備管理的任務(wù)和功能設(shè)備管理的任務(wù)（1）按用戶需求提出的要求接入外部設(shè)備，系統(tǒng)按一定算法分配和管理控制，而用戶不必關(guān)心設(shè)備的實際地址和控制指令；（2）盡量提高輸入輸出設(shè)備的利用率，例如發(fā)揮主機與外設(shè)以及外設(shè)與外設(shè)之間的真