2022年操作系统复习提纲 .pdf

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1、第 1 章 绪论OS地位、作用和定义定义： OS是一组的程序集合控制和管理计算机硬件和软件资源合理地对各类作业进行调度作用： OS是资源分配程序: 计算机系统的资源硬件软件数据 OS 是管理程序 : 管理用户程序的执行管理 I/O 设备 : I/O设备的控制和操作地位：其他应用程序的基础OS分类和发展历史?批处理、分时、实时、通用、多处理、网络（了解各自的特征和适用场合）OS发展过程： 无操作系统简单批处理系统 / 单道批处理系统多道批处理系统分时系统OS特征OS功能一些概念?监控程序（ monitor) 、多道程序设计、多道程序系统、多处理系统、批处理、分时多道程序设计：2 个或多个作业同时

2、进入主存、切换运行: 当一个作业需要等待 I/O 时, 切换到另一个不在等待I/O 的作业 - 让 CPU保持忙碌分时系统 是多道程序设计的延伸。在分时系统中， 虽然 CPU还是通过在作业之间的切换来执行多个作业，但是由于切换频率很高，用户可以在程序运行期间与之进行交互（有时间片）?引入多道程序设计的目的：I/O 速度太慢提高资源利用率和系统吞吐量?研究操作系统的几种观点什么是双重操作模式？为什么要引进双重操作模式两重独立的执行：模式用户模式内核模式 / 管理模式 / 系统模式 / 特权模式 / 监控程序模式 / 控制模式至少 2 种, 还可以有更多种模式OS必须确保错误程序( 恶意程序 )

3、不能导致其他程序执行错误，为了确保操作系统正常执行系统态、用户态以及转换的条件特权指令和非特权指令特权指令 ( 课本p.17) ：可能导致危害的指令只允许在内核模式下执行如果在用户模式下执行特权指令不执行看作非法指令, 陷阱特权指令的例子： 切换为内核模式, I/O 控制 ,定时器管理 , 中断管理硬件保护机制：双重模式操作 CPU保护 I/O保护 内存保护第 2 章 操作系统结构用户与 OS的两种接口：定义和功能命令接口：用户输入控制语句脱机 (off-line) 批处理系统 , 作业控制语言 JCL 联机 (on-line)交互式系统 : 命令行 , 联机图形用户接口 (GUI) ：提供基

4、于鼠标的窗口和菜单系统作为接口精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页系统调用：定义、功能进程与 OS之间的接口 / 程序接口 ( 界面 ) 方便程序员 , 屏蔽底层细节实行保护执行系统调用 ( 访管 / 陷入 ) 时 ,用户模式 - 内核模式操作系统的结构有几种？各自的特点？简单结构 / 整体式结构 :内存容量限制没有划分模块分层结构 : 将 OS分为若干层最底层 (0) 硬件 , 最高层 (N) 用户接口每层只能利用低一层的功能 ( 操作 ) 和服务主要优点 : 模块化简化调试和系统验证信息隐藏困难和问题 : 如何划

5、分层相互依赖的关系效率问题一种解决的方法: 数量更少、功能更多的分层微内核 : 水平分层客户 /服务器结构进程间交互消息传递优点 : 易于扩展微内核易于将 OS 移植到新的体系结构上更可靠在内核模式下运行的代码更少更安全缺点 :用户空间与内核空间通信带来的性能开销虚拟机 :覆盖了软件的机器抽象、隔离硬件的特性简单、易用、系统功能增强. 优点 :完全保护硬件资源系统开发不影响正常系统操作OS研究和开发困难 : 完全复制底层机器模块 : 操作系统特征并发 (Concurrence) 并行 : 2个或多个事件在同一时刻发生并发 : 2个或多个事件在同一时间间隔发生共享 (Sharing) 互斥共享方

6、式同时访问方式这里的“同时”往往是宏观的虚拟 (Virtual):通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物异步性 (Asynchronism): 进程的运行方式: “走走停停”几个概念Shell （命令行解释程序：获取并执行用户指定的下一条命令）、系统调用（进程与OS之间的接口 / 程序接口 ( 界面 ) ） 、虚拟机、陷入、陷入与中断的区别第 3 章进程管理进程?定义、特征、作用装入内存并执行的程序通常称为进程特征：动态性最基本的特性有一定的生命期: 创建 , 执行 , 暂停 , 消亡并发性多个进程实体, 同存于内存中, 能在一段时间内同时运行独立性进程实体是一个能独立运行的基本单

7、位, 同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位异步性进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进, 即进程按异步方式运行?程序顺序执行、并发执行的特点；程序顺序执行严格按先后次序逐个执行语句/ 程序段程序顺序执行的特征: 顺序性只有前一个操作结束, 才能执行后续操作封闭性程序运行时独占全机资源可再现性与执行速度无关程序的并发执行多道程序系统 : 多道程序的并发执行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页某道程序的可以包含若干个能够并发执行的程序段好处充分利用系统资源提高系统处理能力程序并发执行的特征: 间断性共享资源

8、, 相互合作相互制约执行 - 暂停 - 执行失去封闭性一个程序的执行受到其他程序的影响不可再现性?进程与程序的区别与联系进程是程序的一次执行进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动进程是程序在一个数据集合上的运行过程, 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程?进程状态（三状态和五状态）及其转换?PCB ：作用及其内容内容：进程状态程序计数器 CPU寄存器 CPU调度信息内存管理信息计帐信息 ( CPU使用时间用时限制帐户号进程号 / 作业号 ) I/O状态信息作用： PCB是进程存在的唯一标志 OS 中最重要的数据结构（OS通过 PCB控

9、制和管理并发执行的进程。涉及调度、资源分配、中断处理）进程控制块的集合定义了OS的状态进程控制?主要功能；创建、撤销、挂起、唤醒、阻塞、激活等原语所需完成的功能；了解 fork ()和 exec() 的工作原理进程通信的几种方法?消息队列、共享内存第 4 章 线程什么是线程？（轻量级进程用 CPU的基本单位控制线索在 CPU上执行的单位）为什么要引进线程？( 减少程序并发执行时所付出的时空开销使 OS具有更好的并发性进程的创建、切换、撤销时空开销 ) 线程和进程的区别？进程：资源分配的单位，保护的单位线程： 进程中的一个实体，调度和分派的基本单位只拥有运行所必须的资源（PC 一组寄存器, 栈）

10、与同进程内的其他线程共享进程所拥有的资源（代码段， 数据段， 打开的文件）基本状态 : 运行、就绪、阻塞（多处理器体系结构利用一进程的多个线程可在不同处理器上并行执行）线程的实现方式?用户级线程和内核级线程（多对一、一对一、多对多）用户线程受内核支持，而无需内核管理；内核线程由操作系统直接支持和管理第 5 章 CPU调度调度的几种类型?长程调度、中程调度、进程调度调度队列可剥夺调度和不可剥夺调度：定义和特点非抢占调度 ：定义：仅在“调度时机”第一、二种情况下（运行- 终止，运行 - 等待）才进行调度的方案。一旦把处理器分配给某进程, 就让它一直执行, 直到它完成或因等待某事件而精选学习资料 -

11、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页阻塞实现简单 , 系统开销小 , 无需特别硬件支持适于大多数批处理系统可抢占调度 ：调度发生在“调度时机”的各种情况的方案。避免一个进程独占处理器时间过长可能对所有进程提供较好服务系统开销增加对协作进程并发执行的影响调度算法的性能评价准则CPU使用率吞吐量（单位时间内完成的作业数）周转时间：作业/ 进程从提交到完成的时间间隔（等待进入主存, 在就绪队列中等待CPU,在 CPU上运行 , 执行 I/O 操作等）等待时间（在就绪队列中等待所花时间的总和）响应时间 （对于一个交互式进程, 从用户提出请求

12、到系统开始输出响应）最优化准则（ CPU使用率最大化吞吐量最大化周转时间最小化等待时间最小化响应时间最小化）调度程序的功能、时机；从位于主存的就绪进程当中选择一个, 把 CPU分配给它分派程序：一个模块 , 负责把 CPU控制权交给调度程序选中的进程功能：切换上下文切换到用户模式为什么 ? 跳转到用户程序的适当位置, 使其重新开始执行执行频率高尽可能快时机：运行 - 终止运行- 等待运行 - 就绪等待 - 就绪调度算法：?FCFS （最简单的调度算法采用非抢占方式, 系统开销小， 一个短进程可能要等很长时间才能运行）、 SJF （平均等待时间最小最优，可能出现饥饿） 、RR （时间片轮转法，时

13、间片到- 中断 - 抢占 - 运行进程回到就绪队列队尾，也称作时间片技术，每次只允许一个进程运行一小段时间。时间片短响应快开销大 : 频繁的时钟中断处理和调度、分派时间片过长, 退化为FCFS ，在通用分时系统和事务系统中很有效）、优先级 ( 课本 : 优先数越小优先权越高 解题时根据题目要求易出现饥饿， 采取老化 : 等待时间长的提高其优先权。非抢占 : 主要用于批处理可抢占 : 实时、分时、批处理 )、多级队列 （把就绪队列划分为2 个或多个独立的队列，划分依据: 进程的性质或类型一进程固定属于某个队列，每个队列有各自的调度算法，必须有队列之间的调度） 、多级反馈队列 （进程可以在多个队列

14、之间移动，老化: 在低优队列等待过久进入优先权较高的队列. 最通用的CPU调度算法 ( 也最复杂 ) ） 、 HRRN（最高响应比优先，响应比 R = (等待时间+ 要求执行时间) / 要求执行时间，是 FCFS 和 SJF的折衷） 增加了系统开销,既优待短作业 , 又照顾先来者） 优点和缺点、适用场合?要求会计算：调度顺序、周转时间、平均周转时间第 6 章进程同步进程同步与互斥?概念：临界资源、 临界区、 信号量、 同步、互斥、 进程间的制约关系（直接、间接）临界资源 :一段时间内只允许一个进程访问的资源临界区 / 临界段： 每个进程中访问临界资源的那段代码，当一个进程在临界区内执行时, 不

15、允许其他进程在临界区执行时间上的互斥信号量：用于发信号的特殊变量, 有一个整数值对信号量的操作只有三种：初始化 wait操作 / P 操作 ( 原语 ) signal操作 / V 操作 ( 原语 ) 间接制约：共享某一公有资源的并发进程, 在临界区内不允许交叉执行由于访问共享公有资源, 造成了对并发进程执行速度的间接制约，受到间接制约的各并发进程执行临界区的顺序精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页是任意的直接制约：一组在异步环境下的并发进程, 各自的执行结果互为对方的执行条件, 从而限制了各进程的执行速度, 这称作并

16、发进程间的直接制约互斥问题?准则?实现方法：硬件、信号量（软件方法不要求）信号量：?定义、含义、操作（初始化，P,V）进程同步与互斥问题?生产者与消费者（尽管所有的生产者进程和消费者进程都以异步方式运行，但它们之间必须保持同步, 即: 不允许消费者进程到一个空缓冲区去取消息, 也不允许生产者进程向一个已装有消息且尚未被取走消息的缓冲区中投放消息）?读者写者问题?其他第 7 章死锁死锁?定义、发生原因、4 个必要条件定义：两个或多个进程无限地等待一个事件, 而该事件只能由这些等待进程之一产生（指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局, 若无外力作用 , 这些进程将永远不能再向前推进）死锁的原因：资源

17、不足导致的资源竞争进程推进顺序不合理4 个必要条件（同时发生产生死锁）：互斥条件：资源一次只能被一个进程使用。占有且等待条件：请求和保持一个进程在申请其他进程占据的资源, 同时保持着自己已经获得的资源非抢占 ( 非剥夺 ) 条件：资源不能被抢占仅当使用资源的进程完成任务后, 才自愿释放循环等待 ( 环路等待 ) 条件：在发生死锁时, 必然存在一个进程- 资源的环形链, 即: 进程集合 P0, P1, P2, , Pn 中, P0 正在等待P1 占用的资源； P1 正在等待P2 占用的资源?掌握解决死锁的方法：预防、避免、检测摒弃“保持和等待/ 请求和保持”方法一 : 进程必须一次性地申请全部资

18、源方法二 : 申请其他资源之前, 必须释放所有已获得的资源优点 : 简单、易于实现、安全缺点：可能大大降低资源利用率可能导致饥饿摒弃“非抢占”条件方法：一个已经保持了某些资源的进程, 当它再提出新的资源请求而不能立即得到满足时, 它已经获得的所有资源被剥夺进程等待直到原有资源和新申请资源都可满足后, 重新开始执行适用条件 : 资源的状态可很容易地保存和恢复缺点：实现复杂、代价大, 反复申请 / 释放资源 , 系统开销大 , 降低系统吞吐量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页摒弃“环路等待”方法：系统把所有资源按类型进

19、行线性排队，所有进程对资源的请求必须严格按资源序号递增的顺序提出, 从而保证任何时刻的资源分配图不出现环路问题：要求资源类型序号相对稳定, 不便于添加新类型的设备易造成资源浪费, 类型序号的安排只能考虑一般作业的情况, 限制用户简单、自主地编程死锁避免：在资源的动态分配过程中, 采用某种策略防止系统进入不安全状态, 从而避免发生死锁，如果满足一个进程新提出的一项资源请求有可能导致死锁, 那么拒绝分配资源给这个进程。 不需要事先采取限制措施破坏产生死锁的必要条件，需要关于进程申请资源的信息各进程对每种资源的最大需求量提供检测算法 : 周期性检测是否出现死锁等待图：周期性检查等待图中是否环?掌握银

20、行家算法：如何判别安全性第 8 章 内存管理存储器管理程序的功能内存的分配与回收地址映射（逻辑地址物理地址）存储保护存储共享“扩充”内存容量( 借助虚拟存储技术, 逻辑上增加进程运行空间的大小) 逻辑地址、物理地址、地址重定位、地址映射的概念一个应用程序 ( 源程序 ) 经过编译、 链接后形成可装入程序, 地址从 “0” 开始 , 程序中的其他地址都是相对于起始地址计算的, 这些称为 逻辑地址 / 虚地址 ; 由内存中的一系列单元所限定的地址范围称为物理地址空间; 其中的地址称为物理地址 / 绝对地址连续内存分配（固定分区、可变分区）：?原理、数据结构、地址变换、特点固定：将内存空间划分为若干

21、个固定大小的区域, 每个区域可以装入一道作业实现多道程序设计的存储管理技术简单, 所需的OS 软件和处理开销很小分区数目固定, 限制活动进程数目分区大小固定, 浪费存储空间（内碎片）动态： 分区大小和数目是可变的，当一个进程装入时, 按它的实际需要分配空间（内存利用率比固定分区提高了，存在外碎片问题, 内存利用仍不充分，压缩开销大）?First-Fit, Best-Fit, Worst-Fit 页式管理：原理、数据结构、地址、地址映射过程、特点原理 ：内存划分为大小相同的许多区域，每个区域称为页框(frame) / 块/ 物理块 / 帧/ 页帧。进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页 / 页面

22、(page) 。页的大小 = 块的大小地址映射 ：页表（逻辑地址中的页号内存中块号）页表放在内存如果逻辑地址空间为2m，页大小为2n，那么逻辑地址的高m-n 位表示页号，而低n 位表示页偏移。分页的优势 ：页的大小固定, 分页对程序员透明实现简单没有外碎片 , 主存利用充分碎片（内碎片，外碎片），怎么产生，如何解决？紧缩（移动内存内容，以便所有空闲空间合并成一整块。若重定位是静态的，并且在汇编时或装入时进行的，那么就不能紧缩。费时的操作浪费 CPU时间要求系统支持运行时刻动态重定位）段式内存管理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页

23、，共 11 页?原理、数据结构、地址组成、地址变换、特点逻辑地址 为进程的每个段分配一个连续空间各段之间可以不连续为每个进程建立一张段表段与段表项一一对应段表项 : 段在主存中的起始地址、长度分段对程序员是可见逻辑意义明确方便共享和保护能处理动态增长的数据结构段页式内存管理?原理、数据结构、地址组成、地址变换、特点程序员把逻辑地址空间划分为若干段, 系统再把每段划分为若干大小固定的页每个进程一个段表每个段有一个页表段表项 : 段的页表的起始地址覆盖与交换：原理、特点、比较当内存紧张时, 选择进程 , 暂时保存到后备存储磁盘 , 让出占用内存空间把换出的进程重新装入内存, 继续执行中程调度 -

24、选择换出的进程, 选择换入的进程可以基于优先级选择交换的开销 : 传输时间第 9 章 虚拟内存虚拟存储器?概念、原理、实现方法、理论基础（局部性原理）在一个新进程投入运行之前,OS 只把开始时需要的几页/ 段装入内存，进程启动运行，其余部分留在磁盘上， 进程运行时 , 如果欲取的指令或要访问的数据已在内存, 则继续执行， 如果不在内存 ( 缺页 / 缺段 ), OS负责把所需的页/ 段调入内存 , 然后进程继续执行请求调入，如果内存已满 , OS选择内存中暂时不用的页/ 段, 调出到磁盘上; 腾出内存空间后, 再调入需要的页 /段置换功能交换 : 以进程为单位虚拟存储 : 以页 / 段为单位局

25、部性原理 : 在一段时间内, 程序的执行仅限于某个部分, 所访问的存储空间也局限于某个区域?虚拟存储器的特征离散性： 内存的分配方式离散多次性（进程执行时不必全部装入内存进程被分成多次调入内存） 对换性 ( 在进程执行过程中, 暂时不需要的代码和数据被换出, 换入需要的部分进程的换入换出) 虚拟性（从逻辑上扩充内存容量用户看到的）请求页式管理?基本原理仅当需要一页时, 才把该页调入内存 , 调页程序 / 页面调度程序, 只调入需要的页, 进程装入需要 I/O 量减少进程需要的内存空间减少内存可以容纳更多用户进程?什么是缺页中断、发生时机及处理过程缺页 / 页故障 / 页错误 ( 进程执行时 ,

26、 要访问页不在内存) 缺页中断 (OS 响应缺页中断, 把所需页面调入内存) 缺页中断：在指令执行期间产生中断信号, 并被处理普通中断 : CPU 在执行完一条指令时检查是否有中断请求一条指令执行期间, 可能产生多次缺页中断。引起缺页中断的指令被重新执行?置换策略（ OPT 、 FIFO 、LRU ） ：计算缺页次数、缺页中断率、判别是否有Belady 异常Opt（最优页置换算法） ：页错误率最低， 绝对没有belady 异常。置换今后不再访问的页, 或者下次访问距离现在时间最长的页Fifo ：有 belady 异常精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -

27、 - - -第 7 页，共 11 页LRU ：最近最少使用算法的策略(Least Recently Used ) ，没有 Belady 异常，需标记每页上次访问时间 : 开销很大、实现困难?逻辑地址到物理地址转换存储的共享与保护方法存在位 (P, present) / 有效 - 无效位 :该页是否在主存修改位 (M, modify) / 脏位 (dirty bit):该页此次装入内存后是否被修改过存取权限位 : 页级的保护和共享什么是 TLB？其作用？描述带有TLB的地址转换过程转换表缓冲区（快表）提高内存访问速度。TLB只包括页表中的一小部分条目。什么是 Belady 异常？哪一种算法会产生

28、？为什么？页框数增加，缺页次数增加。FIFO 产生。替换的页可能是经常使用的页，则会出现更多次的缺页请求段式管理的原理虚拟段页式?原理?地址转换什么是颠簸（抖动）？为什么会出现？进程不断地缺页、调页, 几乎不能完成有效工作: 分配给进程的页框数 进程当前运行需要的页面数颠簸产生的原因：CPU利用率低增加多道程序度每个进程的页框数更少缺页次数更多 CPU利用率更低第 10 章 文件管理概念?文件、目录、目录项、记录、域、文件管理系统、路径、当前路径域/ 字段：基本数据元素， 一个域包含一个值。描述一个域 : 数据类型、 长度域的长度 : 固定的 , 可变的记录：一组相关的域的集合，用于描述一个对

29、象某方面的属性文件：一组相关的记录的集合目录： 文件属性的集合, 本身也是文件。 提供了文件名到文件之间的映射。文件控制块的有序集合一个文件控制块就是一个文件目录项文件控制块FCB file control block用于描述和控制文件的数据结构包括了文件名和文件的各种属性文件控制块与文件一一对应已打开文件的属性信息在内存文件系统 / 文件管理系统： OS中负责操纵和管理文件的一整套设施，方便用户“按名存取” ，实现文件的共享和保护，为用户提供管理各种文件的方法，存取方便、格式统一、 安全可靠路径名：从根目录开始, 把经过的全部目录文件名与文件名依次用“ / ” 或“ ” 连接起来文件系统的功

30、能和目的文件管理创建, 删除 , 打开 , 关闭 , 读, 写, 执行目录管理文件存储空间管理文件的共享和保护提供方便的接口精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页文件的组织（逻辑）结构：类型、特点有结构文件 / 记录式文件 ： 用户对文件内的信息按逻辑上独立的含义再划分信息单位记录由一个以上的记录构成定长记录变长记录域的数目不同 , 域的长度不定无结构文件 / 流式文件 ：用户对文件内的信息不再划分可独立的单位，整个文件由一串顺序的字符流组成文件的存取方法顺序存取、直接存取/ 随机存取、索引存取文件存取控制矩阵与文件存

31、取控制表第 11 章 文件系统实现文件系统的层次结构I/O 控制：组成（设备驱动程序中断处理程序）任务（内存磁盘）基本文件系统 : 向设备驱动程序发命令文件组织模块: 掌握关于文件及其逻辑记录和物理块的信息文件的分配和位置逻辑记录物理块磁盘空闲空间管理逻 辑 文 件 系 统 : 管 理 关 于 文 件 系 统 结 构 的 信 息 元 数 据 ( 目 录文 件 控 制 块 (FCB) 负责文件的保护和安全文件分配方法 / 文件的物理结构?三种方法：原理、优缺点连续分配 :每个文件占据磁盘上一组连续的物理块优点：实现简单: 只需记录起始位置( 块号 ) 和长度 ( 块数 ) 支持顺序访问、随机访问

32、缺点 : 空间浪费回忆 : 动态存储分配寻找足够大的连续空间, 外碎片 , 紧缩难以预知文件的大小文件扩展困难链接分配 : 一个文件的物理块可以分布在整个磁盘目录项记录起始块号和终止块号每个物理块中包含指向下一块的指针块号仅供系统使用优点：解决了连续分配的全部问题没有空间浪费不需要事先知道文件大小文件大小可以增长适合顺序访问缺点：不能有效支持随机访问“下一块”指针占用物理块空间可靠性（簇：由多个块组成, 以簇为单位分配指针域占用空间比例内碎片）索引分配 :把所有块指针一起放到一个位置索引块每个文件有自己的索引块索引块磁盘块地址的数组索引块第i 个条目文件第 i 个物理块的块号文件目录项包括索引

33、块的地址( 块号 ) 优点：支持随机访问没有外碎片充分利用磁盘空间缺点：索引块中的空间浪费?多级索引分配索引节点包含 (13 * n) 字节的地址信息第 110 个指向文件的头10 块( 直接地址 ) 第 11 个指向一个单重索引块第 12 个指向一个双重索引块第 13 个指向一个三重索引块 n 的大小由系统决定优点：每个文件的索引表是该文件i- 结点中的一部分, 存取文件时 , i-结点一直在主存，较小的文件可以通过直接寻址或很少的间接寻址减少了处理及磁盘访问时间, 文件的最大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页长

34、度足以满足各种应用程序的要求Unix 的 i 节点的定义把目录中的文件名和其他管理信息分开,将其他管理信息单独组织成一个定长的数据结构, 称为索引节点 (i-node)索引节点存放在文件存储器的索引节点表中磁盘存储空间管理方法?位图、空闲块链（空闲盘块链）、空闲盘区链、成组块链接法、空闲目录/空闲表法位向量 ：向量的每一位(bit)对应一块 0 - 已分配 1 - 可用空闲盘块链 : 空闲盘块组成链表指向第 1 个空闲盘块的指针在内存每个空闲盘块包含指向下一空闲盘块的指针空闲盘区链 : 也称作 : 链式自由区 , 计数连续的n 个空闲块空闲区把所有空闲区链接在一起系统只保持开始空闲区的指针和长

35、度成组块链接法： 空闲块分为2 种：实际的空闲块内容是“空的”、“特殊的” 空闲块保存 n 个自由块的地址，前n-1 个块是实际的空闲块，最后一块又是“特殊的”空闲块空闲盘块号栈 / 专用块突出优点：可以迅速地大批获得空闲块地址难点：多级索引分配、成组块链接法第 12 章 大容量存储结构磁盘组织结构?磁道 （磁盘片的表面被逻辑的划分为圆形磁道）、 扇区 （磁道的进一步划分） 、柱面（位于同一磁臂位置的磁道集合）一次磁盘存取操作的时间组成寻道时间：移动磁臂使磁头从当前位置到达指定磁道上所经历的时间Tseek 旋转延迟时间：指定扇区移动到磁头下面所经历的时间 Trd = 1/(2r), r 为磁盘

36、转速 ( 转/s) 传输时间：把数据从磁盘读出, 或向磁盘写入所经历的时间Ttransfer= b / (rN), (理想情况下的公式 ) b: 欲读写的字节数N: 一条磁道上的字节数访问时间Ta = Tseek + Trd + Ttransfer 磁盘调度算法?访问顺序，移动距离先进先出 (FIFO) / 先来先服务 (FCFS)：按顺序处理请求队列中的项目，公平、简单, 性能不佳最短寻道时间优先(SSTF)：总是选择与当前磁道距离最近的请求，不能保证多个请求的平均寻道时间最短SCAN算法：沿磁臂的移动方向扫描, 选择离当前磁道最近的请求，磁头到达此方向最后一个磁道后 , 倒转方向反向扫描C

37、-SCAN ：只进行一个方向的扫描，当到达最后一个磁道后, 磁头迅速返回另一端, 重新开始扫描电梯算法 / LOOK：与 SCAN 算法的区别 : 在满足一个方向上的最后一个请求以后, 不再继续前进 , 而是立即改变方向C-LOOK ：与C-SCAN算法的区别 : 在满足一个方向上的最后一个请求以后, 不再继续前进, 而是立即改变方向, 直接到达另一端的第一个请求第 13 章 I/O系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页什么是缓冲？为什么要引入缓冲？缓冲区用来保存两个设备之间或在设备和应用程序之间所传输数据的内存

38、区域理由： 1、处理数据流的生产者与消费者之间的速度差异2、协调传输数据大小不一致的设备3、支持应用程序I/O 的复制语义区分独占设备、共享设备、虚拟设备独占设备 / 专用设备 ：在一段时间内只允许一个进程或线程访问共享设备 ：在一段时间内允许多个进程或线程同时访问。对于每一时刻仍只允许一个进程或线程访问。通常是可寻址、可随机访问的设备虚拟设备 ： 通过虚拟技术把一台独占设备变换为若干台逻辑设备, 供若干个用户 ( 进程 )同时使用 , 经过虚拟技术处理的设备, 称为虚拟设备理解对共享设备可同时使用的含义简述实现虚拟设备的基本条件，虚拟设备的实现原理解释 Spooling （假脱机）系统及其组

39、成；输入井和输出井的位置及作用假脱机是用来保存设备输出的缓冲区，这些设备（如打印机）不能接受交叉的数据流Spooling系统： OS中实现 Spooling技术的功能模块输入井与输出井：系统在辅存开辟的用作缓冲的存储区域, 存放从输入设备输入的信息，存放作业的执行结果(输出 ) 输入缓冲区和输出缓冲区：位于主存输入设备输入缓冲区输入井输出井输出缓冲区输出设备输入进程和输出进程Spooling系统的特点 : 提高了 I/O 速度将独占设备改造为“共享设备”实现了虚拟设备功能设备独立性（设备无关性）的含义:应用程序独立于具体使用的物理设备逻辑设备 : 在应用程序中, 用逻辑设备名称来请求使用某类设备物理设备 : 系统实际执行时 , 用物理设备名称系统完成逻辑设备名物理设备名设备分配方法独占设备的分配: 设备的绝对号用户申请设备不用绝对号, 应当指明设备类。用户申请多个同类设备“设备类 , 相对号”精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页