(完整版)軟考基礎(chǔ)知識專題三：操作系統(tǒng)知識

(完整版)軟考基礎(chǔ)知識專題三：操作系統(tǒng)知識

專題三：操作系統(tǒng)知識

1、操作系統(tǒng)知識:

1。1基本概述

操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的軟件系統(tǒng)，是為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源（硬件和軟件資源）的利用效率并方便用戶使用的一組程

序,這些程序可以用軟件實(shí)現(xiàn)，也可以用固件（微程序設(shè)計(jì)）實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)的基本特征是并發(fā)與共享.

操作系統(tǒng)是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的最基本的系統(tǒng)軟件，位于所有的軟件的最底層，為計(jì)算機(jī)使用者提供了一種良好的操作環(huán)境,也為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供了基本的支持環(huán)境.它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)了特殊重要的地位，其它所有的軟件如匯編程序、

編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件以及大量的應(yīng)用軟件，都將依賴于操作系統(tǒng)的支持,取得它的服務(wù)。

操作系統(tǒng)通過多任務(wù)并行的手段來達(dá)到多用戶資源共享的目的.我們通常主要采用幾種不同的方法來考察操作系統(tǒng).

用戶觀點(diǎn)：可以把操作系統(tǒng)看作是用戶與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口(系統(tǒng)調(diào)用和聯(lián)機(jī)命令）；

資源管理觀點(diǎn)：把操作系統(tǒng)看成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者;

進(jìn)程角度：管理核心，對用戶進(jìn)程和系統(tǒng)進(jìn)程進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)；

分層角度：從系統(tǒng)構(gòu)造的角度出發(fā)，將系統(tǒng)分為若干個(gè)層，彼此依賴；

操作系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)是：中斷和通道，中斷處理一般都在核心內(nèi)完成。

操作系統(tǒng)的類型與功能:

根據(jù)使用環(huán)境和對用戶作業(yè)處理方式，操作系統(tǒng)的基本類型可以分為3大類：

◆批處理操作系統(tǒng)：其特點(diǎn)是先將作業(yè)脫機(jī)輸入到外圍輸入設(shè)備,再由監(jiān)督程序?qū)⒆鳂I(yè)成批調(diào)入系統(tǒng)中進(jìn)行處理.在早期的計(jì)

算機(jī)中往往使用這種類型的操作系統(tǒng)。

◆分時(shí)操作系統(tǒng):多個(gè)用戶同時(shí)以會(huì)話方式控制自己程序的運(yùn)行，每個(gè)用戶都感到似乎各自有一臺獨(dú)立的、支持自己請求服

務(wù)的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是將CPU時(shí)間輪流分配給內(nèi)存各道作業(yè)使用，直至每個(gè)作業(yè)結(jié)束，這就保證了多個(gè)用戶能在較短時(shí)間內(nèi)與作業(yè)進(jìn)行交互.

◆實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：系統(tǒng)往往是專用，系統(tǒng)與應(yīng)用很難分離。其特點(diǎn)是能及時(shí)響應(yīng)外部時(shí)間的請求，并迅速完成對事件的處理.

其設(shè)計(jì)原則是響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先于資源利用率。實(shí)時(shí)系統(tǒng)又分成實(shí)時(shí)過程控制和實(shí)時(shí)信息處理兩類。

除了上述這幾類基本系統(tǒng)外，隨著計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，又出現(xiàn)了多處理機(jī)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等

等。

操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部硬件、軟件資源,合理組織計(jì)算機(jī)工作流程,并為用戶提供一個(gè)良好的工作

環(huán)境和友好的接口,系統(tǒng)資源管理和提供用戶界面是操作操作系統(tǒng)的功能模塊：

◆處理器（機(jī)）管理：其主要任務(wù)，是對處理機(jī)進(jìn)行分配，并對其進(jìn)行有效的控制和管理。在多道程序環(huán)境下，處理機(jī)的分

配以線程為基本單位，因此對處理機(jī)的管理可歸結(jié)為對線程的管理。

◆存儲(chǔ)管理:其主要任務(wù)，是為程序的運(yùn)行提供良好的環(huán)境，方便用戶使用存儲(chǔ)器提高存儲(chǔ)器的利用率，以及能從邏輯上來,

擴(kuò)充內(nèi)存。所以存儲(chǔ)管理應(yīng)具有以下功能：內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等。

◆設(shè)備管理:其主要任務(wù)，是完成用戶提出的I/O請求，為用戶分配I/O設(shè)備；提高CPU和I/O設(shè)備的利用率；提高I/O速

度;以及方便用戶使用I/O設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，設(shè)備管理應(yīng)具有緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理，以及虛擬

設(shè)備等功能。采用通道、控制器和設(shè)備三級控制方法管理這些設(shè)備；

◆文件管理：其主要任務(wù)，是對用戶文件和系統(tǒng)文件進(jìn)行管理，以方便用戶使用，并保證文件的安全性。為此,文件管理應(yīng)

具有文件存儲(chǔ)空間的管理，目錄管理，文件的讀、寫管理以及文件的共享與保護(hù)等功能。

◆用戶接口：為了方便用戶使用操作系統(tǒng),操作系統(tǒng)向用戶提供命令接口和系統(tǒng)調(diào)用接口，在較晚出現(xiàn)操作系統(tǒng)中又向用戶

提供了圖形接口。

1.2處理機(jī)管理

處理器是計(jì)算機(jī)的心臟,在單用戶系統(tǒng)中或單道系統(tǒng)中，處理器為一個(gè)用戶或一個(gè)作業(yè)服務(wù)，管理簡單.為了提高系統(tǒng)資源的利用率,引入了多道程序技術(shù)，即多個(gè)程序或作業(yè)同時(shí)運(yùn)行，爭用處理器，要解決處理器的分配調(diào)度的策略。因此引入了作業(yè)、進(jìn)程和線程的概念,基于操作系統(tǒng)對處理器的管理策略不同,其提供的作業(yè)處理方式也不同,又批處理方式、分時(shí)處

理方式、實(shí)時(shí)處理方式、多道成批處理方式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的處理方式等。

操作系統(tǒng)的核心位于硬件上，核心的目的是提供一種進(jìn)程賴以生存的環(huán)境，其主要任務(wù)就是接受中斷并做基本的處理，

在進(jìn)程之間切換處理器，處理進(jìn)程之間的通信。

基本的硬件結(jié)構(gòu)是:

（1） 中斷結(jié)構(gòu)：為了使輸入輸出活動(dòng)與處理器的活動(dòng)并行，提出了中斷處理程序；

(2) 特權(quán)指令：僅供操作系統(tǒng)使用的指令集合；

(3） 主存保護(hù)：多道程序系統(tǒng)中，必須對各進(jìn)程使用的主存加以保護(hù)，以防止其他進(jìn)程的非法操作；

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（4） 時(shí)鐘：硬件時(shí)鐘以固定的時(shí)間間隔產(chǎn)生中斷信號，這對于實(shí)現(xiàn)處理器的調(diào)度以及實(shí)現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)

的任務(wù)不可或缺；

1。3進(jìn)程概念:

進(jìn)程在操作系統(tǒng)中是一個(gè)十分重要的概念。進(jìn)程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程。可以說，進(jìn)程是運(yùn)

行中的程序，是程序的一次運(yùn)行活動(dòng)。相對于程序，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，而程序是靜態(tài)的概念。

進(jìn)程具有5個(gè)基本特征：

動(dòng)態(tài)性：

并發(fā)性:獨(dú)立性:異步性:

結(jié)構(gòu)特征：

在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是進(jìn)行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位。另外需要注意的是,現(xiàn)代操作系統(tǒng)中還引入了線程

（Thread)概念,它是處理器分配的最小單位。

進(jìn)程的狀態(tài)：

進(jìn)程在運(yùn)行中不斷地改變其運(yùn)行狀態(tài)。通常，具有3種最基本的狀態(tài)。

運(yùn)行:正占用處理器

就緒：只要獲得處理器即可運(yùn)行。

阻塞：正等待某個(gè)事件（如I/O完成)的發(fā)生。

在不少系統(tǒng)中，還增加了兩種基本狀態(tài)：

新狀態(tài)：一個(gè)進(jìn)程剛剛建立,但還未將它送入就緒隊(duì)列時(shí)的狀態(tài)。

終止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)正常結(jié)束或異常結(jié)束，系統(tǒng)已將它從就緒隊(duì)列中移出，但尚未將它撤

消時(shí)的狀態(tài).

下圖顯示了具有5種基本狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)圖

另外，現(xiàn)在操作系統(tǒng)中有的還有掛起狀態(tài)。

進(jìn)程控制塊PCB:

進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成。進(jìn)程控制塊PCB是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志，PCB描述了進(jìn)程的基本情況。進(jìn)程控制塊的作用，是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序（含數(shù)據(jù))，成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程.

進(jìn)程控制塊隨著進(jìn)程的建立而產(chǎn)生，隨著進(jìn)程的完成而撤消主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

進(jìn)程標(biāo)識符信息處理機(jī)狀態(tài)信息

進(jìn)程調(diào)度信息進(jìn)程控制信息

下圖是一個(gè)簡化的PCB示意圖.

進(jìn)程標(biāo)

狀態(tài) 優(yōu)先級 控制信息 隊(duì)列 訪問權(quán)限 現(xiàn)場

識

進(jìn)程控制塊的組成方式分連接方式和索引方式兩種。

進(jìn)程管理:

進(jìn)程管理涉及到進(jìn)程控制、隊(duì)列管理和進(jìn)程調(diào)度等。

進(jìn)程的生命過程是從它創(chuàng)建時(shí)開始，直至任務(wù)終止而撤消，其間會(huì)經(jīng)歷各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，它們都是在操作系統(tǒng)控制下完成的。操作系統(tǒng)提供了對進(jìn)程的基本操作，也成為原語。這些原語包括創(chuàng)建原語、阻塞原語、終止原語、優(yōu)先級原語和調(diào)度原語。

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進(jìn)程調(diào)度即處理器調(diào)度，它的主要功能是確定在什么時(shí)間將處理器分給哪個(gè)進(jìn)程。

進(jìn)程調(diào)度的方法基本分為兩類：剝奪調(diào)度和非剝奪調(diào)度。

進(jìn)程調(diào)度的算法是服務(wù)于系統(tǒng)目標(biāo)的策略,對于不同的系統(tǒng)與系統(tǒng)目標(biāo)，常采用不同的調(diào)度算法。如：

先來先服務(wù)優(yōu)先數(shù)調(diào)度

輪轉(zhuǎn)法

死鎖問題

進(jìn)程管理是操作系統(tǒng)的核心，進(jìn)程管理中的死鎖是操作系統(tǒng)中一個(gè)比較特殊的問題。

所謂死鎖（Deadlock），是指多個(gè)進(jìn)程因競爭資源而造成的一種僵局(Deadly—Embrace）,若無外力作用，這些進(jìn)程都將永

遠(yuǎn)不能再向前推進(jìn)。

◆死鎖的原因主要有兩點(diǎn)：

競爭資源

進(jìn)程推進(jìn)順序非法

◆產(chǎn)生死鎖的4個(gè)必要條件是：

互斥條件

保持和等待條件

不剝奪條件

環(huán)路等待條件

◆而針對產(chǎn)生死鎖的必要條件,有下列處理死鎖的方法:

預(yù)防死鎖：其思想是不讓任一產(chǎn)生死鎖的必要條件發(fā)生。

避免死鎖：其策略是不對用戶進(jìn)程的推進(jìn)順序加以限制，而在進(jìn)程申請資源時(shí)先判斷；

◆斷資源分配是否安全。

檢測死鎖:采用資源請求分配圖的化簡方法來判斷是否發(fā)生了不安全狀態(tài)。

解除死鎖：其主要是使用剝奪的方法來釋放資源、解除死鎖狀態(tài)。

比較上面4種處理方法，死鎖的檢測和解除措施，有可能使系統(tǒng)獲得較好的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但在實(shí)現(xiàn)

上難度也最大。

1。4存儲(chǔ)管理

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)通常是多級存儲(chǔ)體系，至少有主存（內(nèi)存）和輔存（外存）兩級，有的系統(tǒng)有

更多的級數(shù)。

主存是由系統(tǒng)實(shí)際提供的存儲(chǔ)單元組成的一個(gè)連續(xù)地址空間，處理器可以直接存取.它的存儲(chǔ)容量受到實(shí)際存儲(chǔ)單

元的限制。

輔存是指軟盤、硬盤、光盤和磁帶等一些外部存儲(chǔ)部件，常用來存放暫不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)，處理器不能直接訪問，

需啟動(dòng)I/O設(shè)備，才能進(jìn)行內(nèi)存、外存交換。

系統(tǒng)中主存的使用一般分系統(tǒng)空間和用戶空間兩個(gè)部分。

把相對地址空間的程序轉(zhuǎn)換成絕對地址空間（物理地址)空間上能夠執(zhí)行的過程稱為地址重定位，也稱為地址映射

或地址映像。地址重定位有兩種：靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位。

存儲(chǔ)管理應(yīng)該提高存儲(chǔ)資源的利用效率,又方便用戶使用，存儲(chǔ)管理的任務(wù)應(yīng)具有下列功能。

分配與回收

存儲(chǔ)擴(kuò)充

共享與保護(hù)

◆實(shí)存管理：實(shí)存的管理一般有三種分配方式。

單一連續(xù)分配:一個(gè)作業(yè)占全部空間,靜態(tài)分配（不對主存保護(hù)，引起沖突）

固定分區(qū)分配：靜態(tài)，空間分區(qū)

可變分區(qū)分配：動(dòng)態(tài)分配分區(qū)

交換:較小的空間運(yùn)行較大的作業(yè)，采用的方法

其中，可變分區(qū)分配方法是目前的系統(tǒng)采用得較多的。它將主存空間按用戶要求動(dòng)態(tài)地分劃成若干個(gè)分區(qū)。為了消除分配中的外部碎片，系統(tǒng)還需要合并自由區(qū)和進(jìn)行存儲(chǔ)拼接或緊湊.

關(guān)于實(shí)存的存儲(chǔ)分配算法主要有4種。

最佳適應(yīng)算法首次適應(yīng)算法最差適應(yīng)算法

循環(huán)首次適應(yīng)算法

◆虛存管理

虛擬存儲(chǔ)（簡稱虛存）不考慮實(shí)際主存的大小和數(shù)據(jù)存取的實(shí)際地址，只考慮相互有關(guān)的數(shù)據(jù)之間的相對位置,其容量由計(jì)

算機(jī)的地址位數(shù)決定。

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虛擬存儲(chǔ)通常涉及存儲(chǔ)空間大于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主存中可利用存儲(chǔ)空間時(shí)的尋址能力問題.其特點(diǎn)是運(yùn)行程序訪問的地址不

是從主存中可以獲得的，即運(yùn)行進(jìn)程訪問的地址與主存可用的地址分離。

運(yùn)行進(jìn)程訪問的地址稱為虛地址,主存中可用的地址稱為實(shí)地址。一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程可以訪問的虛地址范圍稱為進(jìn)程的虛地址

空間，相應(yīng)的,可使用的實(shí)地址范圍稱為實(shí)地址空間.

虛存的組織方式有3種。

◆分段存儲(chǔ)組織

一個(gè)作業(yè)是由若干個(gè)具有邏輯意義的段組成.在分段系統(tǒng)中，允許程序（作業(yè)）占據(jù)主存中若干分離的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)存儲(chǔ)一個(gè)程序分段。分段系統(tǒng)中的虛地址是一個(gè)有序?qū)Γǘ翁?、段?nèi)位移）。系統(tǒng)為每個(gè)作業(yè)建立一個(gè)段表，其內(nèi)容包括段號與主存起始地址的對應(yīng)關(guān)系、段長和狀態(tài).

◆頁式存儲(chǔ)組織

與段式存儲(chǔ)組織相似.主存被劃分成若干個(gè)定長的頁，頁式系統(tǒng)中的虛地址是一個(gè)有序?qū)?頁號、頁內(nèi)位移）。系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)

程建立一個(gè)頁表，其內(nèi)容包括進(jìn)程的邏輯頁號與物理頁號的對應(yīng)關(guān)系、狀態(tài)等。

◆段頁式存儲(chǔ)組織

綜合了上述兩種存儲(chǔ)組織的特點(diǎn)。主存被劃分成定長的頁，段頁式系統(tǒng)中虛地址形式是(段號、段內(nèi)頁號、頁內(nèi)位移）。系

統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程建立一個(gè)段表,再為每個(gè)段表建立一個(gè)頁表。

虛存管理的置換策略有幾種算法

最優(yōu)(OPT）算法：選擇淘汰不再使用或最遠(yuǎn)的將來才使用的頁。

隨機(jī)(RAND）算法：隨機(jī)的選擇淘汰的頁。

先進(jìn)先出（FIFO）算法：選擇淘汰主存駐留時(shí)間最長的頁.

最近最少使用（LRU）算法：選擇淘汰離當(dāng)前時(shí)刻最近的一段時(shí)間使用得最少的頁。

虛存管理策略的基礎(chǔ)是局部性原理—-進(jìn)程往往不均勻地高度局部化地訪問主存。這種局部性表現(xiàn)為時(shí)間局部性和空間局部

性兩種。

根據(jù)局部性原理的特性,提出了工作集理論.工作集是指進(jìn)程頻繁訪問頁面的集合。工作集理論要求，為了使進(jìn)程能有效的運(yùn)行，它的頁面工作集應(yīng)駐留在主存中，以防止"顛簸"(又稱抖動(dòng),即指由于進(jìn)程頻繁的從輔存請求頁面而造成的過度的頁面

調(diào)度）現(xiàn)象。

1。5設(shè)備管理：

其主要任務(wù)是：

實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的分配和回收；

啟動(dòng)外部設(shè)備；

控制輸入/輸出設(shè)備與處理器或主存之間交換數(shù)據(jù)；

實(shí)現(xiàn)對磁盤的調(diào)度；

處理設(shè)備的中斷;實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備等。

根據(jù)不同的方面，可以對設(shè)備進(jìn)行分類。

按數(shù)據(jù)組織方式：字符設(shè)備（常對應(yīng)于慢速設(shè)備）和塊設(shè)備（常對應(yīng)于快速設(shè)備)。

按資源性質(zhì)：獨(dú)占設(shè)備（如終端、打印機(jī)）、共享設(shè)備（如磁盤）和虛擬設(shè)備。

外部設(shè)備和主存之間常用的傳輸方式有4種。

程序控制方式

中斷方式

直接存儲(chǔ)訪問（DMA)方式

通道方式

虛擬設(shè)備:采用假脫機(jī)技術(shù)，可以將低速的獨(dú)占設(shè)備改造成一種共享設(shè)備。簡稱為spooling技術(shù)，利用多道程序技術(shù),采用

一組程序模擬一臺I/O處理機(jī)

設(shè)備分配有兩種方法，即靜態(tài)分配方法和動(dòng)態(tài)分配方法。其中設(shè)備的動(dòng)態(tài)分配算法與進(jìn)程調(diào)度相似,也具有一定的分配策略，如先請求先分配、優(yōu)先級高者先分配等.

例如，關(guān)于磁盤調(diào)度的算法就有以下幾種。

先來先服務(wù)(FCFS）調(diào)度

最短查找時(shí)間優(yōu)先(SSTF）調(diào)度：離磁頭最近的服務(wù)被響應(yīng)SCAN調(diào)度（電梯算法）：在前進(jìn)方向?qū)ふ易疃痰牟檎視r(shí)間的

N步SCAN調(diào)度C—SCAN調(diào)度

1。6文件和文件系統(tǒng)

文件是信息的一種組織形式，是存儲(chǔ)在輔助存儲(chǔ)器上的具有標(biāo)識名的一組信息集合，它可以是有格式的,也可以是無格式的。與文件相關(guān)的概念有:數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫.

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操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)包括兩個(gè)方面：

負(fù)責(zé)管理文件的一組系統(tǒng)軟件；

管理的對象文件。

文件系統(tǒng)的主要目標(biāo)是提高存儲(chǔ)器的利用率，接受用戶的委托實(shí)施對文件的操作。其主要問題是管理輔助存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)文件從名字空間到輔存地址空間的轉(zhuǎn)換，決定文件信息的存放位置、存放形式和存放權(quán)限,實(shí)現(xiàn)文件和目錄的操作，提供文件共享能力和安全設(shè)施，提供友好的用戶接口.

根據(jù)不同方面,可以對文件進(jìn)行多種分類。

按文件的用途分：系統(tǒng)文件、庫文件和用戶文件等.

按文件的信息流分：輸入文件、輸出文件和輸入輸出文件等。按文件的組織形式分：普通文件、目錄文件和特殊文件等.

按文件的安全屬性分：只讀文件、讀寫文件、可執(zhí)行文件和不保護(hù)文件等。

文件的結(jié)構(gòu)和組織

文件的結(jié)構(gòu)是指文件的組織形式。文件的結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu).從用戶的觀點(diǎn)所看到的文件組織形式稱為

文件的邏輯結(jié)構(gòu),從實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)考察文件在輔助存儲(chǔ)器上的存放方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。

文件的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為兩種:無結(jié)構(gòu)的字符流文件和有結(jié)構(gòu)的記錄文件(也稱為有格式文件）。其中，記錄文件由記錄組成，即文件內(nèi)的信息劃分成多個(gè)記錄,以記錄為單位組織和使用信息.其有幾種不同的類型，特別需要注意它們之間的區(qū)別。

◆堆文件:數(shù)據(jù)按先來后到的順序組織，是最簡單的記錄文件；

◆順序文件

順序文件的記錄定長，記錄中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型長度與次序固定，記錄按鍵值的約定次序組織.

◆索引順序文件

基于鍵的約定次序組織，而且維護(hù)鍵的索引和溢出區(qū)域。鍵的索引可以是多級索引。

◆索引文件

基于記錄的一個(gè)鍵-數(shù)據(jù)項(xiàng)關(guān)系對來組織，依據(jù)記錄鍵值可以找到記錄存放位置。

◆直接文件(又稱哈希文件）

記錄以它們在直接訪問存儲(chǔ)設(shè)備上的物理地址直接(隨機(jī))訪問。對于一個(gè)給定的記錄可以直接得出其存儲(chǔ)位置。

文件的物理結(jié)構(gòu)側(cè)重于提高存儲(chǔ)器的利用效率和降低存取時(shí)間。文件的存儲(chǔ)設(shè)備通常劃分為大小相同的物理塊，物理塊是分配和傳輸信息的基本單位。文件的物理結(jié)構(gòu)是指文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)方法，具有不同的文件分配策略，需要特

別注意它們的特點(diǎn)和之間的差別。

◆順序分配（連續(xù)分配)

最簡單的分配方式。在文件建立預(yù)先分配一個(gè)連續(xù)的物理塊集,然后，按照邏輯文件中的信息（或記錄)順序,依次把信息(或

記錄）順序存儲(chǔ)到物理塊中.不適宜于需要經(jīng)常修改的文件。

◆鏈接分配（串聯(lián)分配)

這是按單個(gè)物理塊逐個(gè)進(jìn)行的。在建立鏈接文件時(shí)，不須指定文件的長度，在文件的說明信息中，只需指出該文件的第一個(gè)物理塊塊號，鏈接文件的文件長度可以動(dòng)態(tài)的增長,只需調(diào)整物理塊間的指針就可以插入或刪除一個(gè)信息塊。一般只適用于

順序訪問，不適用于隨機(jī)存取。

◆索引分配

另一種對文件存儲(chǔ)不連續(xù)分配的方法。系統(tǒng)為每個(gè)文件建立一張索引表，索引表中的每一表項(xiàng)指出文件信息所在的邏輯塊號

和與之對應(yīng)的物理塊號。既適用于順序存取，也適用于隨機(jī)存取。

文件控制塊：FCB，和進(jìn)程相似，文件目錄有一級目錄、二級目錄和多級目錄結(jié)構(gòu);

一級目錄:只有一個(gè)目錄表,每個(gè)表項(xiàng)對應(yīng)一個(gè)文件;

二級目錄：主目錄和用戶目錄;

多級目錄：也稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)，從根目錄出發(fā)的層次結(jié)構(gòu)；

1。7作業(yè)管理與用戶界面

作業(yè)是系統(tǒng)為了完成一個(gè)用戶的計(jì)算任務(wù)（或一次事務(wù)處理)所做的工作總和。操作系統(tǒng)中用來控制作業(yè)的進(jìn)入、執(zhí)行

和撤消的一組程序成為作業(yè)管理程序。

一般操作系統(tǒng)提供兩種作業(yè)控制方式。

聯(lián)機(jī)作業(yè)方式（on—line）

通過直接輸入作業(yè)控制命令，提交用戶作業(yè)，運(yùn)行用戶作業(yè).

脫機(jī)作業(yè)方式（off—line)

通過作業(yè)控制語言(JCL,也稱為作業(yè)控制命令）編寫用戶作業(yè)說明書。這種方式中，用戶不直接干預(yù)作業(yè)的運(yùn)行，而是

把作業(yè)與作業(yè)說明書一起提交系統(tǒng)。

作業(yè)調(diào)度主要是從后備狀態(tài)的作業(yè)中挑選一個(gè)（或一些)作業(yè)投入運(yùn)行.與進(jìn)程調(diào)度相似，也具有若干的調(diào)度算法。

先來先服務(wù)（FCFS）

短作業(yè)優(yōu)先（SJF）

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(完整版)軟考基礎(chǔ)知識專題三：操作系統(tǒng)知識

響應(yīng)比高者優(yōu)先(HRN)

優(yōu)先級調(diào)度

用戶界面：也稱為用戶接口，是用戶與操作系統(tǒng)交互的途徑和通道，也是交互環(huán)境的控制方式；

操作系統(tǒng)的接口：可分為命令接口和程序接口。

命令接口：包含鍵盤命令和作業(yè)控制命令；

程序接口:程序接口又稱為編程接口、系統(tǒng)調(diào)用。程序經(jīng)編程接口請求系統(tǒng)服務(wù)，即通過系統(tǒng)調(diào)用，程序與

操作系統(tǒng)進(jìn)行通信。

操作環(huán)境：操作環(huán)境支持命令接口和程序接口,提供友好、易用的操作平臺。操作系統(tǒng)的交換界面從早期的命令驅(qū)動(dòng)

方式發(fā)展道菜單驅(qū)動(dòng)方式、圖形符號驅(qū)動(dòng)方式和視窗操作環(huán)境。

1。8操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1．2．3．

4．

無序結(jié)構(gòu)法：整體結(jié)構(gòu)或模塊組合結(jié)構(gòu)（以大型表格和隊(duì)列為中心);

層次結(jié)構(gòu)法：分解成各個(gè)單向依賴的層次；

面向?qū)ο蠓ǎ豪脤ο蠛蛯ο蟮牟僮骷由媳Ｗo(hù)組成操作系統(tǒng)；執(zhí)行體對象（進(jìn)程，線程、文件和令牌等）和內(nèi)核

對象(時(shí)鐘、事件和信號等）

微內(nèi)核結(jié)構(gòu)法：公共部分抽象形成底層的核心,提供基本的服務(wù)；

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂,是向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)提供服務(wù)的特殊的操作系統(tǒng)。它在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)下工作，使計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)增加了網(wǎng)絡(luò)操作所需要的能力。例如象前面已談到的當(dāng)你在LAN上使用字處理程序時(shí)，你的PC機(jī)操作系統(tǒng)的行為象在沒有構(gòu)成LAN時(shí)一樣，這正是LAN操作系統(tǒng)軟件管理了你對字處理程序的訪問。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)行在稱為服務(wù)器

的計(jì)算機(jī)上,并由連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)用戶共享，這類用戶稱為客戶。

NOS與運(yùn)行在工作站上的單用戶操作系統(tǒng)或多用戶操作系統(tǒng)由于提供的服務(wù)類型不同而有差別。一般情況下，NOS是以使網(wǎng)絡(luò)相關(guān)特性最佳為目的的.如共享數(shù)據(jù)文件、軟件應(yīng)用以及共享硬盤、打印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀和傳真機(jī)等。一般

計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，如DOS和OS/2等,其目的是讓用戶與系統(tǒng)及在此操作系統(tǒng)上運(yùn)行的各種應(yīng)用之間的交互作用最佳.

為防止一次由一個(gè)以上的用戶對文件進(jìn)行訪問，一般網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)都具有文件加鎖功能。如果沒有這種功能,將不會(huì)正常工作.文件加鎖功能可跟蹤使用中的每個(gè)文件,并確保一次只能一個(gè)用戶對其進(jìn)行編輯.文件也可由用戶的口令加鎖,以維

持專用文件的專用性。

NOS還負(fù)責(zé)管理LAN用戶和LAN打印機(jī)之間的連接。NOS總是跟蹤每一個(gè)可供使用的打印機(jī)以及每個(gè)用戶的打印請求，

并對如何滿足這些請求進(jìn)行管理,使每個(gè)端用戶的操作系統(tǒng)感到所希望的打印機(jī)猶如與其計(jì)算機(jī)直接相連。

NOS還對每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信進(jìn)行管理,這是通過NOS中的媒體訪問法來實(shí)現(xiàn)的。

NOS的各種安全特性可用來管理每個(gè)用戶的訪問權(quán)利，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全保密.因此,NOS從根本上說是一種管理器，

用來管理連接、資源和通信量的流向。

嵌入式操作系統(tǒng)：

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁剪的,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本