操作系統(tǒng)OS2(第二講)

存儲(chǔ)管理的目的是盡可能地方便用戶和提高主存儲(chǔ)器的效率。第二講存儲(chǔ)管理內(nèi)存分配和回收內(nèi)存空間的共享存儲(chǔ)保護(hù)地址映射內(nèi)存空間的擴(kuò)充存儲(chǔ)管理的功能：內(nèi)存分配與回收在多道程序共享時(shí)，當(dāng)作業(yè)或程序要求使用內(nèi)存資源時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)存單元的當(dāng)前狀態(tài)，按照分配策略，為申請(qǐng)者分配足夠的空閑區(qū)域，若無法滿足，則讓其等待直到分配。內(nèi)存分配與回收管理內(nèi)存分配表制定分配策略放置策略調(diào)入策略淘汰策略內(nèi)存區(qū)域的劃分方式

（大小相等、大小不等）內(nèi)存空間的共享內(nèi)存空間的共享是為了提高內(nèi)存空間的利用率，共享的含義包括兩方面：共享資源共享內(nèi)存某些區(qū)域的信息存儲(chǔ)保護(hù)

為了避免內(nèi)存中的程序相互干擾，必須對(duì)內(nèi)存中各程序，數(shù)據(jù)或信息區(qū)進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)還要防止受某些錯(cuò)誤的破壞和干擾。地址映射內(nèi)存空間是所有的內(nèi)存物理地址（可訪問的實(shí)際地址）的集合，所有的程序地址都是邏輯地址，多道程序系統(tǒng)中必須將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址后程序才能執(zhí)行。地址空間與存儲(chǔ)空間

源程序經(jīng)過編譯或匯編后所形成的目標(biāo)代碼，通常采用相對(duì)地址，即其首地址為零，其他指令中的地址都是相對(duì)首地址而定。

物理地址的全體稱為存儲(chǔ)空間或地址空間。重定位：程序裝入內(nèi)存前為邏輯地址，為保證程序的執(zhí)行，操作系統(tǒng)需要為它分配一個(gè)合適的存儲(chǔ)空間，并將程序執(zhí)行時(shí)要訪問的地址空間中的邏輯地址變換成內(nèi)存空間中對(duì)應(yīng)的物理地址。靜態(tài)重定位在用戶程序運(yùn)行前，在程序裝入內(nèi)存的過程中一次完成從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，且在程序運(yùn)行過程中地址不再改變。優(yōu)點(diǎn)是無需硬件支持，通常用軟件實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn)是必須使用連續(xù)的內(nèi)存空間，程序一經(jīng)重定位就不能移動(dòng)，不易實(shí)現(xiàn)程序的共享。靜態(tài)重定位動(dòng)態(tài)地址重定位

動(dòng)態(tài)重定位的時(shí)間發(fā)生在程序執(zhí)行過程中，在訪問指令或數(shù)據(jù)時(shí)，才進(jìn)行地址變換，把邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。需要依靠硬件地址變換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)地址重定位優(yōu)點(diǎn)：可執(zhí)行內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配，內(nèi)存使用靈活，提供虛擬存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)，提供較大的地址空間；通過對(duì)內(nèi)存進(jìn)行非連續(xù)的分配，提高內(nèi)存利用率，有利于程序的共享。缺點(diǎn)：需要硬件支持，實(shí)現(xiàn)起來較靜態(tài)地址映射復(fù)雜。5001000+010050012345LOAD1,5001100150012345LOAD1,500VRBR動(dòng)態(tài)地址重定位內(nèi)存空間的擴(kuò)充為保證用戶對(duì)大存儲(chǔ)空間的需求，將內(nèi)存和外存結(jié)合起來使用、管理。分區(qū)存儲(chǔ)管理基本思想是把內(nèi)存劃分成若干個(gè)大小不等的連續(xù)區(qū)域，稱為分區(qū)。每個(gè)作業(yè)可占用一個(gè)或多個(gè)分區(qū)。因不同的內(nèi)存分配方式，又分為固定分區(qū)和可變分區(qū)。固定分區(qū)固定分區(qū)是將內(nèi)存區(qū)固定地劃分為若干個(gè)大小相等或不等的區(qū)域。除操作系統(tǒng)占用一個(gè)區(qū)域外，其余分區(qū)由用戶作業(yè)共享。分區(qū)一旦劃分后，在整個(gè)執(zhí)行過程中分區(qū)的長(zhǎng)度和總分區(qū)個(gè)數(shù)保持不變。分區(qū)存儲(chǔ)管理固定分區(qū)操作系統(tǒng)作業(yè)A（6K）

作業(yè)B（25K）作業(yè)C（36K）020K28K60K124K256K第1分區(qū)第2分區(qū)第3分區(qū)第4分區(qū)（a)內(nèi)存分配表(b)內(nèi)存狀態(tài)可變分區(qū)在存儲(chǔ)分配的過程中按作業(yè)的大小來劃分分區(qū)，使分區(qū)大小可以隨作業(yè)對(duì)內(nèi)存的要求而改變，同時(shí)分區(qū)的個(gè)數(shù)也可改變。這避免了小作業(yè)也可能占據(jù)大分區(qū)的情況，提高了內(nèi)存的利用率?？勺兎謪^(qū)4K作業(yè)64K4K6K6K作業(yè)2、4釋放作業(yè)6進(jìn)入作業(yè)3釋放空閑區(qū)合并10K4K4K6KOS作業(yè)1作業(yè)5作業(yè)1OS作業(yè)6作業(yè)5作業(yè)5OS作業(yè)1作業(yè)3作業(yè)5作業(yè)6作業(yè)1OS作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3作業(yè)4作業(yè)5存儲(chǔ)分配策略首次適應(yīng)算法最佳適應(yīng)算法最壞適應(yīng)算法覆蓋與交換技術(shù)所謂覆蓋就是一個(gè)作業(yè)的若干程序段，或幾個(gè)作業(yè)的某些部分共享某一段內(nèi)存區(qū)域，即一個(gè)內(nèi)存區(qū)可以先后被不同的程序段重復(fù)使用，當(dāng)某段程序不再需要該區(qū)域時(shí)另一程序可占用。覆蓋

把內(nèi)存劃分為常駐區(qū)（非覆蓋區(qū)）和覆蓋區(qū)。常駐區(qū)用于駐留該作業(yè)的總控程序及常用的公用子程序。把可以進(jìn)行覆蓋的內(nèi)存區(qū)稱為“覆蓋區(qū)”，可以相互覆蓋的程序段稱為“覆蓋”。將大作業(yè)劃分為若干個(gè)覆蓋，作業(yè)執(zhí)行時(shí)不要求同時(shí)裝入內(nèi)存的覆蓋組成一組，稱為“覆蓋段”。覆蓋段與覆蓋區(qū)一一對(duì)應(yīng)。覆蓋與交換技術(shù)初始段處理段輸出段OS總控程序公用子程序公用數(shù)據(jù)區(qū)0abc非覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)典型的覆蓋結(jié)構(gòu)交換交換技術(shù)是指在內(nèi)外存之間交換程序和數(shù)據(jù)。交換調(diào)度又稱中級(jí)調(diào)度。系統(tǒng)在高速大容量的外存中（通常是磁盤）開辟一個(gè)進(jìn)程交換區(qū)，作為內(nèi)存的直接延伸。所有用戶進(jìn)程的實(shí)體都存放在交換區(qū)中。交換當(dāng)需要將交換區(qū)中的進(jìn)程實(shí)體調(diào)入內(nèi)存時(shí)，若內(nèi)存空間不夠，則按某種調(diào)度策略挑選內(nèi)存中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程，將其實(shí)體調(diào)出內(nèi)存，換出到交換區(qū)?；舅枷胧怯么笕萘康耐獯鎭頂U(kuò)充內(nèi)存，利用虛擬技術(shù)為用戶提供一個(gè)比有限的實(shí)際內(nèi)存空間大得多的虛擬內(nèi)存空間。采用“部分裝入”，“部分交換”的策略。由分頁存儲(chǔ)管理、分段存儲(chǔ)管理和段頁式存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)。虛擬存儲(chǔ)管理

將邏輯地址空間分為大小相同的塊，稱為虛頁面。將物理空間也劃分為與頁面大小相等的塊，稱為存儲(chǔ)塊。連續(xù)邏輯地址空間的頁面，通過頁面地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可以映射到不連續(xù)的內(nèi)存塊中。分頁存儲(chǔ)管理通過地址轉(zhuǎn)換機(jī)制，能明顯消除內(nèi)、外存之間的差別，將外存看作內(nèi)存的擴(kuò)充和延伸。對(duì)地址空間的分頁是由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行的。邏輯地址由相對(duì)頁號(hào)和頁內(nèi)位移量（頁內(nèi)地址）兩部分組成：03415相對(duì)頁號(hào)P頁內(nèi)地址W物理地址也由塊號(hào)及塊內(nèi)位移量（塊內(nèi)地址）兩部分組成：塊號(hào)

塊內(nèi)地址頁面地址轉(zhuǎn)換中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：存儲(chǔ)分塊表MBT（內(nèi)存塊的使用情況）頁表PT（每個(gè)作業(yè)一張）頁表控制寄存器PTCR作業(yè)表頁描述子頁號(hào)塊號(hào)標(biāo)志頁面訪問頁面修改存取控制外存地址34108作業(yè)J1的頁表PT作業(yè)表JT1024161024PTCR3100邏輯地址頁號(hào)頁內(nèi)地址8100物理地址塊號(hào)塊內(nèi)地址NN保護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)存中有空閑塊嗎？該頁面讀入空閑塊修改對(duì)應(yīng)頁表及存儲(chǔ)分塊表恢復(fù)中斷現(xiàn)場(chǎng)

調(diào)用頁面淘汰程序淘汰一頁面被淘汰頁面修改過？將該頁面寫回輔存修改存儲(chǔ)分塊表置該塊為空閑YY缺頁中斷處理給出邏輯地址按頁號(hào)相聯(lián)查找快表找到相應(yīng)塊號(hào)？查找頁表獲得塊號(hào)，將頁表表目復(fù)制到快表中形成物理地址訪問內(nèi)存具有快表的地址轉(zhuǎn)換用戶的作業(yè)是按邏輯上有完整的段來劃分的。將作業(yè)的地址空間按邏輯意義分段，以段作為內(nèi)外存交換的單位。這樣既利于程序設(shè)計(jì)，又可方便地按段名訪問，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的保護(hù)和共享。段式存儲(chǔ)管理3000500064001K0┆CALL[X]|<Y>┆LOAD1[A]|<D>STORE1[B]|<C>┆┆Y┆┆

D┆┆C┆分段X(子程序)分段A(數(shù)組)分段B(工作區(qū))分段MAIN(主程序)段內(nèi)地址段號(hào)分段邏輯地址分段地址空間段表表目段號(hào)段長(zhǎng)起始地址特征位存取控制修改位增補(bǔ)位特征位——為1表示該段在內(nèi)存，為0表示該段不在內(nèi)存。存取控制——規(guī)定對(duì)該段的存取權(quán)限。以R表示允許讀，W表示允許寫，E表示允許執(zhí)行等。修改位——為1表示該段在內(nèi)存中修改過，為0表示該段未修改過。增補(bǔ)位——為1表示允許該段動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，為0表示不允許該段再站增長(zhǎng)。+作業(yè)的段表主存物理地址段號(hào)1230段S不在內(nèi)存阻塞請(qǐng)求進(jìn)程內(nèi)存中有合適的空閑區(qū)嗎?從外存讀入段S修改段表或快表及內(nèi)存空區(qū)鍵喚醒請(qǐng)求進(jìn)程返回空區(qū)容量總和能否滿足空閑拼接,以形成一個(gè)合適的空區(qū)淘汰一個(gè)或幾個(gè)實(shí)段,以形成一個(gè)合適空區(qū)YNNY分段的共享與保護(hù)段長(zhǎng)段長(zhǎng)主存始址狀態(tài)共享本段的作業(yè)數(shù)狀態(tài)作業(yè)名作業(yè)號(hào)段號(hào)存取控制現(xiàn)行分段表

對(duì)用戶作業(yè)的地址空間進(jìn)行分段，對(duì)每個(gè)段內(nèi)再進(jìn)行頁。段頁式存儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī)所連接的物理設(shè)備種類繁多、特性各異,設(shè)備速度也不同，設(shè)備管理的基本任務(wù)就是為用戶提供統(tǒng)一的與設(shè)備無關(guān)的接口，對(duì)各種外設(shè)進(jìn)行調(diào)度、分配，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的中斷處理及錯(cuò)誤處理等。設(shè)備管理設(shè)備管理部分教學(xué)內(nèi)容設(shè)備管理概述數(shù)據(jù)傳送控制方式緩沖技術(shù)設(shè)備分配虛擬設(shè)備管理與Spooling技術(shù)

I/o管理設(shè)備管理概述設(shè)備管理的主要任務(wù)是對(duì)多用戶和配備多種輸入、輸出設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。基本任務(wù)：1設(shè)備與內(nèi)存或CPU之間的數(shù)據(jù)傳送2緩沖技術(shù)的應(yīng)用3設(shè)備的分配方式4虛擬設(shè)備管理5I/O管理

外部設(shè)備：除中央處理機(jī)和主存外的所有設(shè)備都稱為外部設(shè)備。

設(shè)備分類：是為了簡(jiǎn)化設(shè)備管理程序。按工作特性，可以把外設(shè)分為輸入輸出設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備兩大類。設(shè)備管理概述輸入輸出(I/O)設(shè)備I/O設(shè)備主要用于接收來自計(jì)算機(jī)的外部信息和把計(jì)算機(jī)的內(nèi)部信息發(fā)往外部設(shè)備。這種設(shè)備上的信息往往是以字符為單位組織的，并以字符為單位存取，所以這類設(shè)備叫字符設(shè)備。如鍵盤、終端、打印機(jī)等。對(duì)于模擬信息的輸入，是先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能接收處理的數(shù)字信號(hào)。這叫模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。反之叫數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換。電壓V時(shí)間T32電壓V時(shí)間T501001010100A/DD/A模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)及其轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備用于保存信息，這類設(shè)備上存儲(chǔ)的信息在物理上往往是按字符塊組織并以塊為單位存取的，因此也稱塊設(shè)備。如磁盤、磁帶機(jī)等設(shè)備這類設(shè)備通常又由存取控制和信息載體兩部分組成。如硬盤控制器和磁盤片。

按資源分配的角度分類

獨(dú)占設(shè)備:多為慢速I/O設(shè)備，如打印機(jī)，繪圖儀等。設(shè)備簡(jiǎn)單，利用率低

共享設(shè)備:多為高速大容量設(shè)備，如磁盤。利用率高，設(shè)備復(fù)雜。

虛擬設(shè)備:為克服獨(dú)占的缺點(diǎn)，將一臺(tái)設(shè)備虛擬為多個(gè)獨(dú)立的設(shè)備管理。(SPOOLing)有效地提高了設(shè)備利用率。存儲(chǔ)設(shè)備I/O設(shè)備（字符設(shè)備）（塊設(shè)備）鍵盤（A/D轉(zhuǎn)換）終端（D/A轉(zhuǎn)換）打印機(jī)（D/A轉(zhuǎn)換）存取控制信息載體磁盤磁帶外設(shè)外部設(shè)備按工作特性分類按資源分配的角度分為:

獨(dú)占設(shè)備（慢速的I/O設(shè)備）外設(shè)

共享設(shè)備（高速大容量的設(shè)備）

虛擬設(shè)備（克服獨(dú)占設(shè)備的缺點(diǎn)）作業(yè)獨(dú)占多個(gè)作業(yè)共享將一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備虛擬為多臺(tái)虛擬設(shè)備向用戶提供使用外設(shè)的方便接口。按照用戶的要求和設(shè)備的類型，控制設(shè)備的工作，完成用戶的輸入輸出請(qǐng)求。充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，提高設(shè)備與CPU之間，設(shè)備與內(nèi)存之間，設(shè)備與設(shè)備之間的并行工作程度。在多道程序環(huán)境下，按一定策略對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配和管理，保證設(shè)備高速運(yùn)行。設(shè)備管理任務(wù)建立統(tǒng)一的且獨(dú)立于設(shè)備的接口;按照設(shè)備類型和相應(yīng)算法，進(jìn)行設(shè)備的分配與回收;進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)真正的I/O操作及設(shè)備間的并行操作;設(shè)備管理功能實(shí)現(xiàn)輸入輸出緩沖區(qū)管理，解決高速CPU與慢速設(shè)備速度不匹配的問題；實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備管理。設(shè)備管理功能數(shù)據(jù)傳送控制方式設(shè)備管理的主要任務(wù)之一是控制設(shè)備與內(nèi)存或CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。選擇控制方式的原則：保證在足夠的傳送速度下數(shù)據(jù)的正確傳送。盡可能減少系統(tǒng)開銷，充分發(fā)揮硬件資源能力，即使I/O設(shè)備盡量忙，而CPU等待時(shí)間少。外設(shè)與內(nèi)存間常用的傳送方式：中斷控制方式(Interrupt)DMA方式(DirectMemoryAccess)通道方式(Channel)中斷(interrupt)方式就是當(dāng)外設(shè)要與內(nèi)存等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求給CPU，希望CPU暫停目前的工作，轉(zhuǎn)而為它服務(wù)，當(dāng)服務(wù)結(jié)束，CPU又轉(zhuǎn)回去繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的業(yè)務(wù)。因此為了使用中斷控制方式，則外設(shè)與CPU間應(yīng)該有相應(yīng)的中斷請(qǐng)求線，設(shè)備控制器的狀態(tài)寄存器有相應(yīng)的中斷位。中斷控制方式接收到CPU發(fā)來的start命令準(zhǔn)備數(shù)據(jù)并將其置入緩沖寄存器緩沖寄存器滿嗎？控制器發(fā)中斷信號(hào)向設(shè)備發(fā)start命令將中斷允許置位調(diào)度程序調(diào)度其他進(jìn)程其他進(jìn)程執(zhí)行收到中斷信號(hào)了嗎？中斷處理被中斷進(jìn)程執(zhí)行nynycpu設(shè)備中斷處理過程中斷方式雖然實(shí)現(xiàn)了CPU與設(shè)備間的并行操作，但由于CPU直接控制I/O操作，每傳一個(gè)字符，控制器就要向CPU發(fā)一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU就要做一次中斷響應(yīng)，這在大數(shù)據(jù)量傳送時(shí)會(huì)消耗大量CPU的時(shí)間，系統(tǒng)效率大大下降，如果多種設(shè)備都采用中斷方式，則造成中斷次數(shù)急劇增加，造成CPU無法響應(yīng)中斷及丟失數(shù)據(jù)，所以引進(jìn)了DMA方式。DMA控制方式--直接內(nèi)存訪問

絕大多數(shù)小型、微型機(jī)都采用DMA（直接存儲(chǔ)器存?。?/p>

DMA的基本思想是：采取“竊取”或“挪用”CPU總線的控制權(quán)。它要求CPU暫停使用若干總線周期，由DMA控制器占用總線來進(jìn)行CPU與設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)傳送期間，不產(chǎn)生中斷，不需要CPU的干預(yù)。在數(shù)據(jù)傳送完畢時(shí)DMA控制器才歸還CPU控制權(quán)，并向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。DMA工作原理具有DMA總線的微機(jī)結(jié)構(gòu)CPU內(nèi)存接口接口接口顯示器打印機(jī)磁盤機(jī)內(nèi)存總線DMA總線I/O總線三總線結(jié)構(gòu)

通道(channel)是一種更為完善的I/O控制方式。雖然也是以內(nèi)存為中心實(shí)現(xiàn)設(shè)備與內(nèi)存直接存取。但與DMA不同的是通道是一種專門控制I/O工作的簡(jiǎn)單的處理機(jī)，也稱I/O處理機(jī)，它有自己的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)，其指令稱為通道控制字(CCW)。由CCW編制成通道程序存放在內(nèi)存，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的I/O操作的控制。通道方式通道結(jié)構(gòu)的三級(jí)控制CPU啟動(dòng)通道程序根據(jù)通道地址字（CAW)訪問通道程序，執(zhí)行CCW,向設(shè)備控制器發(fā)出I/O操作命令一級(jí)控制二級(jí)控制設(shè)備控制器啟動(dòng)設(shè)備，經(jīng)通道在內(nèi)存與I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)三級(jí)控制中央處理機(jī)內(nèi)存字節(jié)多路通道選擇通道成組多路通道卡片輸入機(jī)卡片輸入機(jī)打印機(jī)磁盤磁帶通道結(jié)構(gòu)為了解決外設(shè)與CPU速度的匹配問題，減少中斷次數(shù)和CPU的中斷處理時(shí)間，在內(nèi)存中開辟一個(gè)或多個(gè)專用的區(qū)域，即緩沖區(qū)，作為CPU與I/O設(shè)備之間信息傳輸?shù)募⒌?。緩沖技術(shù)緩沖技術(shù)的基本思想：CPU主存磁盤控制器緩沖區(qū)緩沖區(qū)設(shè)備號(hào)緩沖區(qū)號(hào)緩沖區(qū)地址緩沖區(qū)狀態(tài)（忙/閑）數(shù)據(jù)塊號(hào)互斥標(biāo)志緩沖區(qū)隊(duì)列指針緩沖區(qū)首部緩沖區(qū)的組織緩沖區(qū)專用緩沖區(qū)公用緩沖區(qū)按使用緩沖區(qū)的方式分緩沖區(qū)緩沖池多緩沖區(qū)雙緩沖區(qū)單緩沖區(qū)按開辟緩沖區(qū)的數(shù)量分設(shè)備分配設(shè)備分配是指在多道程序系統(tǒng)中將有限的設(shè)備資源按一定的原則分配給進(jìn)程設(shè)備分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：設(shè)備控制表DCT系統(tǒng)設(shè)備表SDT控制器表COCT通道控制表CHCT設(shè)備類型設(shè)備標(biāo)識(shí)獲得設(shè)備的進(jìn)程DCT指令…...設(shè)備類型設(shè)備標(biāo)識(shí)設(shè)備忙/閑標(biāo)記COCT指針設(shè)備等待隊(duì)列首設(shè)備等待隊(duì)列尾…...系統(tǒng)設(shè)備表SDT設(shè)備控制表DCT控制器標(biāo)識(shí)控制忙/閑標(biāo)記CHCT指針控制器等待隊(duì)列首控制器等待隊(duì)列尾…...控制器表COCT通道標(biāo)識(shí)通道忙/閑標(biāo)記通道等待隊(duì)列首通道等待隊(duì)列尾…...通道控制表CHCT設(shè)備分配的原則設(shè)備分配的原則是既要充分發(fā)揮設(shè)備的效率，又要防止不合理分配造成的死鎖設(shè)備分配靜態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配設(shè)備分配獨(dú)占設(shè)備分配共享設(shè)備分配虛擬設(shè)備管理與Spooling技術(shù)

用大容量的快速設(shè)備模擬慢速度的獨(dú)占設(shè)備，使一臺(tái)獨(dú)占設(shè)備，成為若干臺(tái)可并行操作的虛擬設(shè)備，即把獨(dú)占設(shè)備變成邏輯上的共享設(shè)備。

外圍設(shè)備同時(shí)聯(lián)機(jī)操作----Spooling技術(shù)是一種典型的虛擬設(shè)備技術(shù)。輸入裝置輸入裝置通道通道輸出裝置輸出裝置輸入井輸出井外存通道主機(jī)系統(tǒng)輸入管理模塊輸出管理模塊SPOOLing

系統(tǒng)I/O管理

I/O控制系統(tǒng)

I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序I/O控制系統(tǒng)用戶輸入輸出請(qǐng)求給用戶進(jìn)程分配設(shè)備啟動(dòng)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行I/O操作I/O操作完成后響應(yīng)中斷進(jìn)行善后處理I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序服務(wù)請(qǐng)求校驗(yàn)確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)啟動(dòng)I/O請(qǐng)求中斷處理I/O請(qǐng)求完成文件管理文件系統(tǒng)的概念文件的組織文件目錄文件的共享、保護(hù)和保密文件存儲(chǔ)空間的管理文件的使用文件管理文件系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)的主要功能之一是對(duì)計(jì)算機(jī)資源的管理。計(jì)算機(jī)資源分為硬件資源和軟件資源兩大類。而對(duì)軟件資源的管理則是對(duì)各種系統(tǒng)程序（包括操作系統(tǒng)本身）、應(yīng)用程序、庫函數(shù)及用戶程序等進(jìn)行組織、管理。I/O設(shè)備由于軟件資源是以文件形式存儲(chǔ)的，因此，對(duì)軟件資源的管理也就導(dǎo)致了文件系統(tǒng)的出現(xiàn)。文件系統(tǒng)提供了用戶與外存的界面，用戶可以通過文件名，按照文件的邏輯結(jié)構(gòu)，使用簡(jiǎn)單直觀的操作存取和管理所需的信息。按文件的性質(zhì):系統(tǒng)文件:主要由操作系統(tǒng)的核心模塊和各種系統(tǒng)應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)組成。

庫文件:主要由各種標(biāo)準(zhǔn)的子程序組成。

用戶文件:訪問權(quán)由系統(tǒng)缺省給出或由用戶自己確定文件的分類按文件的內(nèi)容:普通文件:指組織格式為系統(tǒng)中所規(guī)定的一般格式的文件，既包括系統(tǒng)文件，也包括用戶文件及應(yīng)用程序文件等。目錄文件:是由文件的目錄信息構(gòu)成的文件。

特殊文件:通常指輸入、輸出的設(shè)備，從廣義上可將I/O設(shè)備都看作文件。按文件的保護(hù)級(jí)別:只讀文件讀寫文件可執(zhí)行文件使其對(duì)文件的訪問權(quán)進(jìn)行有效的控制。按文件的存取方式:順序存取文件隨機(jī)存取文件按文件的信息流向:輸入文件輸出文件輸入輸出文件文件按文件性質(zhì)系統(tǒng)文件庫文件用戶文件歸納起來：按文件內(nèi)容普通文件目錄文件特殊文件按文件保護(hù)級(jí)別只讀文件讀寫文件可執(zhí)行文件文件按文件存取方式順序存取文件隨機(jī)存取文件歸納起來：按文件信息流向輸入文件輸出文件輸入輸出文件文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理和存放文件信息的軟件機(jī)構(gòu)，它向用戶提供了一種簡(jiǎn)便、統(tǒng)一的存取和管理信息的方法。文件系統(tǒng)的功能統(tǒng)一管理文件的存儲(chǔ)空間（外存），實(shí)施存儲(chǔ)空間的分配與回收。確定文件信息的存放位置及存放形式。實(shí)現(xiàn)文件從名字空間到外存地址空間的映射，即實(shí)現(xiàn)文件的按名存取。實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的控制操作和存取操作。實(shí)現(xiàn)文件信息的共享，并提供可靠的文件保護(hù)與保密措施。文件的組織文件組織是指文件中信息的配置和構(gòu)造方式。通常從兩種角度來研究文件的組織，從用戶的角度，研究用戶的抽象文件形式，即邏輯文件或文件的邏輯結(jié)構(gòu)；另一種是從實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，研究邏輯文件在文件存儲(chǔ)介質(zhì)上的存放形式，即物理文件或文件的物理結(jié)構(gòu)。一、文件的邏輯結(jié)構(gòu)文件的邏輯結(jié)構(gòu)是用戶可見的結(jié)構(gòu)?？煞譃椋毫魇轿募合嚓P(guān)的有序字符的集合。是無結(jié)構(gòu)文件。記錄式文件：由若干記錄組成，每個(gè)邏輯記錄由彼此相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成。又分為定長(zhǎng)和變長(zhǎng)兩種。是有結(jié)構(gòu)文件。文件的存取方式：用戶通過對(duì)文件的存取來完成對(duì)文件的各種操作。分為順序存取和隨機(jī)存取兩種基本方式。二、文件的物理結(jié)構(gòu)指邏輯文件在物理存儲(chǔ)空間中的存放方法和組織關(guān)系。它以塊為單位進(jìn)行組織。由于文件的物理結(jié)構(gòu)決定了文件信息在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)位置，因此，文件信息的邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換也是由文件的物理結(jié)構(gòu)決定的。連續(xù)文件：也稱順序文件，是一種最簡(jiǎn)單的物理結(jié)構(gòu)，是將邏輯文件的信息依次存放在連續(xù)編號(hào)的物理塊中。鏈接文件：鏈接文件把一個(gè)邏輯上連續(xù)文件分散地存放在不連續(xù)的物理塊中。只要指明該文件的第一個(gè)塊號(hào)，就可以按鏈指針檢索整個(gè)文件

索引文件：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的隨機(jī)存取及不連續(xù)的存儲(chǔ)，引入了索引文件。索引表的表目指出文件信息所在的邏輯塊號(hào)與之對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)。索引表也以文件形式存放在磁盤上。給出索引表的地址，就可以查找與已知文件邏輯塊號(hào)相應(yīng)的物理塊號(hào)。202022251517系統(tǒng)為每個(gè)文件設(shè)置了一個(gè)描述性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——文件控制塊FCB，文件目錄就是文件控制塊的有序集合。文件目錄

一、文件控制塊從文件管理的角度看，一個(gè)文件包括兩部分：文件說明和文件體。文件體指文件本身的信息。文件說明也稱文件控制塊FCB(FileControlBlock)，是用于描述一個(gè)文件的文件名、物理位置及其它有關(guān)說明信息與控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。二、文件目錄結(jié)構(gòu)

文件控制塊的有序集合稱為文件目錄。因此，文件目錄實(shí)際上是文件名及其存放地址的對(duì)照表，還包括關(guān)于文件說明和控制的有關(guān)信息。文件目錄本身也以文件形式存放，稱為目錄文件。一般有一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)和多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)。

一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)

一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的目錄結(jié)構(gòu)，它是由文件控制塊(目錄項(xiàng))構(gòu)成的線性表(目錄表)。每個(gè)文件控制塊都指向一個(gè)非目錄文件。

二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件目錄分為兩級(jí)：第一級(jí)是主體文件目錄MFD(MasterFileDirectory)，第二級(jí)是用戶文件目錄UFD(UserFileDirectory)。系統(tǒng)的每個(gè)用戶在文件目錄中都有一個(gè)登記項(xiàng)，記錄了用戶名和該用戶的文件目錄的物理地址。每個(gè)用戶有一個(gè)UFD，并列存放屬于該用戶的所有FCB。

多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)

為了給用戶帶來更多的方便，引入多級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)，它是二級(jí)文件目錄的層次關(guān)系的推廣。rootsysbinlibuertmpdevctcwangfencdccprtapinitlilwawbtest三、文件目錄管理在一個(gè)以的樹形文件目錄結(jié)構(gòu)中，如果每次都從根結(jié)點(diǎn)開始檢索，就很不方便,影響訪問速度。尤其當(dāng)層次較多時(shí)，檢索要耗費(fèi)很多時(shí)間。由于任何一個(gè)用戶在一段時(shí)間內(nèi)僅僅使用眾多文件中的少數(shù)幾個(gè)，涉及少量目錄，因此，引入“工作目錄”或稱“當(dāng)前目錄”的概念解決上述問題。文件的共享、保護(hù)和保密一、文件的共享二、文件的保護(hù)和保密

文件保護(hù)常用三種方法:

1.存取控制表

文件的保護(hù)、保密實(shí)際上是對(duì)用戶的存取控制權(quán)進(jìn)行限制。第一級(jí)是訪問者的識(shí)別，即規(guī)定哪些人可以進(jìn)行共享；第二級(jí)是存取的識(shí)別，即有權(quán)參與共享者可對(duì)文件執(zhí)行哪種操作。

例如為實(shí)施一級(jí)控制，可將用戶分為四類：

S(SYSTEM)：系統(tǒng)