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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第 6 章 文件治理6.1 典型例题解读【例 1】什么是文件？什么是文件系统？答：文件是在规律上具有完整意义的信息集合,它有一个名字作标识；文件具有三个基本 特点：文件的内容为一组相关信息、文件具有储存性、文件可按名存取；文件系统是操作系统中负责治理和存取文件的程序模块,也称为信息治理系统；它是由管 理文件所需的数据结构 如文件掌握块、储备安排表）和相应的治理软件以及拜访文件的 一组操作所组成；【例 2】什么是文件的物理结构和规律结构？答：文件的规律结构是从用户观点动身所看到的文件组织形式,是用户可以直接处理的数据及其
2、结构；文件的规律结构有两种形式：有结构的记录文件和无结构的流式文件；文件的物理结构是指文件在外存上的储备组织形式；文件的物理结构有三种形式：次序结构、链接结构和索引结构；【例3】假定盘块的大小为1KB ,硬盘的大小为500MB ,采纳显示链接安排方式时,其FAT 需要占用多少储备空间？答： FAT 的每个表项对应于磁盘的一个盘块,其中用来存放安排给文件的下一个盘块的块 号,故 FAT 的表项数目由物理盘块数打算,而表项的长度就由磁盘系统的最大盘块号打算即它必需能存放最大的盘块号）；为了地址转换的便利,FAT 表项的长度通常取半个字节的整数倍,所以必要时仍必需由最大盘块号获得的 FAT 表项长度
3、作一些调整；由题意可知,该硬盘共有 500K 个盘块,故 FAT 中共有 500K 个表项；假如盘块从1 开头编号,为了能储存最大的盘块号 500K ,该 FAT 表项最少需要 19 位,将它扩展为半个字节的整数倍后,可知每个 FAT 表项需 20 位,即 2.5 个字节；因此,FAT 需占用的储备空间的大小为：2.5 500K=1250KB 【例 4】存放在某个磁盘上的文件系统,采纳混合索引安排方式,其FCB 中共有 13 个地址项,第 09 个地址项为直接地址,第 10 个地址项为一次间接地址,第 11 个地址项为二次间接地址,第 12 个地址项为三次间接地址；假如每个盘块的大小为 4K
4、字节,如盘块号需要用 4 个字节来描述,请问该系统中答应的文件的最大长度是多少？答：由题意可得,每个盘块最多存放4K/41K 个盘块地址；n 块0 到在混合索引安排方式中,文件的FCB 的直接地址中登记有安排给文件的前n-1）的物理块号 此题中为10）；一次间接地址中登记有一个一次间接块的块号,而在一次间接块中就登记有安排给文件的第n 到第 nk1 块的块号 此题中k 的值为1k）；二次间接地址中登记有一个二次间接块的块号,其中可给出k 个一次间接块的块号,而这些一次间接块被用来登记安排给文件的第nk 块到第 nkk21 块的块号；三次间接地址2中就登记有一个三次间接块的块号,其中可给出 k
5、个二次间接块的块号,这些二次间接块有可给出 k 2 个一个间接块的块号,而这些一次间接块就用来登记安排给文件的第 nkk块到 n kk2k3 1 块的物理块号；就该系统中一个文件的最大长度是：4K 101K 1K 1K 1K 1K 1K） 40K 4M 4G 4T 【例 5】什么是文件掌握块？文件掌握块中包含哪些信息？答：文件系统在创建每个文件时设置用于文件描述和文件掌握的数据结构,它与文件一一名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用对应,称为文件说明或文件掌握块FCB；它是随着文件的建立而产生
6、,随着文件的删除而消逝,某些内容随着文件的使用而动态转变；一般文件掌握块应包括如下三类内容：有关文件存取掌握的信息；例如,用户名、文件名、文件类型、文件属性；有关文件结构的信息；例如,文件的规律结构、文件的物理结构、记录个数、文件 在储备介质上的位置等；有关文件治理的信息；例如,文件的建立日期、文件被修改的日期、文件保留期限 和记帐信息等；【例 6】在实现文件系统时,为加快文件目录的检索速度,可利用“ 文件掌握块分解 法” ；假设目录文件存放在磁盘上,每个盘块 512 字节；文件掌握块占 64 字节,其中文件 名占 8 字节；通常将文件掌握块分解成两部分,第 1 部分占 10 字节 包括文件名
7、和文件内 部号）,第 2 部分占 54 字节 包括文件内部号和文件其他描述信息）；1）假定某一目录文件共有254 个文件掌握块,试分别给出采纳分解法前和分解法后,查找该目录的某一个文件掌握块的平均拜访磁盘次数；2）一般地,如目录文件分解前占用n 个盘块,分解后改用m 个盘块存放文件名和文件内部号,请给出拜访磁盘次数削减的条件；答： /2=16.5 次；采纳分解法后,一个盘块存放 5l2/10=51 目录项, 254 个目录项需要 5 个盘块,查找一个文件的第 1 部分平均拜访的盘块数：1+5/2=3 次；查找第 2 部分需要访问磁盘 1 次,故查找一个文件掌握块的平均拜访磁盘次数是 314 次
8、；2 ）拜访磁盘次数削减的条件为：n 1）/2 m 1）/2 1 即 m n2【例 7】目前最广泛采纳的目录结构是哪种？它有什么优点？答：目前广泛采纳的目录结构是多级树形目录结构；它具有以下优点：多级目录解决了重名问题,同一目录中的各文件名不能同名,但在不同目录中的文件名可以相同；多级目录有利于文件的分类；文件是如干有意义的相互关联的信息的集合,信息本身就具有某种层次关系的属性,树型目录结构能准确地反映这些层次关系；可以把某些具有相同性质的文件支配在同一个子目录下,使用文件更加便利；多级目录的层次结构关系便于制定爱护文件的存取权限,有利于文件的保密；并且便于实现文件的共享；【例 8】有一运算机
9、系统采纳如下图所示的位示图行号、列号都从0 开头编号）来治理空闲盘块；假如盘块从1 开头编号,每个盘块的大小为1KB ；1）现要为文件安排两个盘块,试详细说明安排过程；名师归纳总结 2）如要释放磁盘的第300 块,应如何处理？7 8 9 10 11 12 13 14 15 第 2 页,共 10 页0 1 2 3 4 5 6 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 31 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 40 0
10、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 56- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用答： 1）为某文件安排两个盘块的过程如下：次序检索位示图,从中找到第一个值为0 的二进制位,得到其行号i12,列号j12；其次个值为0 的二进制位,得到其行号i23,列号 j26；运算出找到的两个闲暇块的盘块号分别为：b1i1 16j11 2 16 2135 b1i2 16j21 3 16 6155 修改位示图,令 Map2 ,2Map3,6 1,并将对应块 35、55 安排出去；2）释放磁盘的第 300 块时,应进行如下处理：运算出
11、磁盘第 300 块所对应的二进制位的行号 i 和列号 j：i 3001）/1618,j3001）% 1611 修改位示图,令 Map18,11=0 ,表示对应块为闲暇块；【例 9】设某系统磁盘共有 1600 块,块号从 01599,如用位示图治理这 1600 块的磁盘空间,问位示图需要多少个字节？答：在位示图中,用1 位二进制数描述1 个磁盘块的状态；1600 个磁盘块共需要1600 位二进制数,每个字节长为8 位,位示图需要：1600/8 200；A 、从磁盘空间的安排和回收 B、页式虚存中的页面置换C、固定分区的储备治理D、动态分区储备治理中闲暇区的安排回收2规律文件存放在磁带上应组织成
12、；A 、索引文许 B、直接文件C、次序文件 D、链接文件3UNIX 操作系统中,对磁盘储备空间的闲暇块进行治理时采纳 A 、位示图 B、闲暇块成组链接法C、FAT 表 D、闲暇块多级目录法4防止系统故障造成破坏,文件系统可以采纳 ；A 、次序文件 B 、索引文件C、连续文件 D 、链接文件6以下文件全属于物理文件的是 ；A 、流式文件、串联文件B、索引文件、记录式文件名师归纳总结 C、流式文件、记录式文件D、次序文件、索引文件第 3 页,共 10 页7最简洁的文件目录是 ；A 、最末一个结点是文件B、简洁实现“ 按名存取”C、一级目录结构D、多级目录结构8在多级目录结构中,要拜访一个文件时,必
13、需指出文件的 ；A 、父目录B、当前目录C、路径名D、根目录9规律文件是由 确定的文件组织形式即文件结构）；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A 、外部设备B、虚拟储备个人资料整理仅限学习使用C、肯定地址空间 D、用户按对信息处理要求10储备设备与储备器之间进行信息交换的物理单位是 ）；A 、卷 B、块C、文件 D、记录11规律文件中规律记录的长度由 ）因素打算；A 、文件的性质 B、储备介质的分块C、文件的长度 D、主存块的大小12文件系统是指 ）A 、文件的集合 B 、文件的目录C、实现文件治理的一组软件 D、文件、文件治理文件的软件及数据结构的总
14、体13从用户的角度看,引入文件系统的主要目的是 ）A 、实现虚拟储备 B 、储存系统文档 C、储存拥护和系统文档 D、实现对文件的按名存取 14文件系统中用 ）治理文件 A 、作业掌握块 B 、外页表 C、目录 D 、软硬件结合的方法 15为明白决不同用户文件的“ 命名冲突” 问题,通常在文件系统中采纳 ）A 、商定方法 B 、多级目录 C、路径 D 、索引 16磁盘上的文件以 ）为单位读写 A 、块 B 、记录 C、柱面 D 、磁道 17磁带上的文件一般只能 ）A 、次序存取 B 、随机存取 C、按键存取 D 、按字节为单位存取 18使用文件前必需先 ）文件 A 、命名 B、打开 C、建立
15、D 、备份 二、多项挑选题1关于一级目录结构说法正确选项 ）；A 、一级目录结构是最简洁的目录结构 B、全部的文件都登记在同一个文件目录中 C、一级目录结构简洁,治理复杂 D、一级目录不支持文件重名 E、简洁实现文件共享2关于二级目录结构说法正确选项 ）；A 、二级目录第一级为主文件目录,主文件目录以文件名为索引 B、其次级目录为用户文件目录,用户文件目录为本用户每一个文件设置一个目录项 C、二级目录结构复杂,治理简洁 D、二级目录支持文件重名 E、简洁实现文件共享名师归纳总结 3树形目录的优点有 ）；B、有利于文件的分类第 4 页,共 10 页A、解决了重名问题- - - - - - -精选
16、学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用C、提高检索文件的速度 D、能进行存取权限的掌握E、治理简洁,简洁实现4以下文件中不属于物理文件的是 ；A 、磁盘储备空间的利用率不高 B、便于用户户扩充文件C、储备空间不必连续 D、便于随机存取E、存取信息速度快6文件的保密是指防止他人窃取文件,采纳 A 、定时转储 B 、建立副本 ）方法实现文件保密；C、为文件设置口令 D、规定文件使用权限E、将文件译成密文三、问答题：1. 假定某文件系统把文件储备到磁盘上时采纳链接结构,磁盘的块大小为 512 个字符,逻辑记录的大小为 48 个字符,回答以下问题：一个规律记录占用一个
17、物理块,磁盘空间的利用率如何？怎样才能有效地利用磁盘空间？如记录不能跨块,磁盘空间利用率最大可达多少？3假定某文件系统把文件储备到磁盘上时采纳链接结构,磁盘的块大小为 512 个字符,而规律记录的大小为 250 个字符；现有一个名为 ABC的文件,共 10 个规律记录,回答以下问题：怎样才能有效地利用磁盘空间？画出文件 ABC在磁盘上的链接结构 磁盘块号自定）；如用户要求查找包含第 1452 个字符的规律记录,请写出完成用户要求的主要步骤；4有一个可以带 2 个终端的运算机系统,该系统配置了一个磁盘用来储备终端用户的程序和数据；今有 2 个用户,他们在各自的终端上键入数据并都储备在磁盘上,并且
18、文件名均为 abc,请问系统应当采纳怎样的目录结构才能区分这些文件,并画出这个目录结构；5. 假定有一个磁盘3200 个磁盘块 每个磁盘块为512 字节）可用来储备信息,假如用字长为 16 位的字来构造位示图,如位示图部分内容如下：0 字0123456789101112131415位位位位位位位位位位位位位位位位1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 字2 字1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 请问：位示图共需多少个字？如某文件长度为3200 字节,采纳链接结构,系统将为它安
19、排哪些磁盘块？UNIX操作系统6UNIX系统采纳闲暇块成组链接的方法治理磁盘闲暇空间,图中是采纳的某系统的闲暇块成组链接示意图,问此时如一个文件A 需要 5 个盘块,就系统会将哪些盘块安排给它？如之后有个文件B 被删除,它占用的盘块块号为333、334、404、405、782,就回收这些盘块后专用块的内容如何？名师归纳总结 闲暇块数 4 闲暇块数闲暇块数第 5 页,共 10 页50 100 100 150 0 49 149 449 56 12 52 351 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 某系统磁盘闲暇块情形7为了实现按
20、名存取,文件目录至少应包含哪些内容？8用户 A出名为 W1,W2和 W3的三个私有文件,用户B出名为 J1 和 J2 的两个私有文件,这两个用户都需要使用共享文件 T；文件系统对全部用户供应按名存取的功能,为保证存取的正确性,文件系统应设置合理的目录结构,请画出文件系统设计的目录结构；9假定有一个磁盘组共有100 个柱面,每个柱面上有8 个磁道,每个盘面被划分成8 个扇区；柱面、磁道、扇区的编号均从“号和扇区号有什么关系？0” 开头,请问磁盘盘块的编号和磁盘的柱面号、磁头10假定有一个磁盘组共有 199 个柱面,每个柱面上有 16 个磁道,每个盘面被划分成 8 个扇区；现有一个含有 700 个
21、规律记录的文件,规律记录的大小与扇区大小一样,该文件以次序结构的形式被存放到磁盘上；柱面、磁道、扇区的编号均从“0” 开头,规律记录的编号也从“0” 开头；该文件信息从 1 柱面、 5 磁道、 0 扇区开头存放,试问：该文件的第 380 个规律记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区 . 第 2 柱面的第 1 磁道的第 7 扇区中存放了该文件的第几个规律记录 .11假定某磁盘的旋转速度是每圈 20 毫秒,格式化时每个盘面被分成 10 个扇区,现有 10个规律记录存放在同一磁道上,支配如下表所示；扇区号 规律记录1 A 2 B 3 C 4 D 5 E 6 F 7 G 8 H 9 I 10 J
22、处理程序要次序处理这些记录,每读出一个记录后处理程序要花 4 毫秒的时间进行处理,然后再次序读下一个记录并处理,直处处理完这些记录,回答：次序处理完这 10 个记录总共花费了多少时间 . 请给出一种记录优化分布的方案,使处理程序能在最短时间内处理完这 10 个记录,并计算优化分布时需要花费的时间；12某系统中磁盘的每个盘块大小为1KB ,外存安排方法采纳索引安排方式中的混合安排名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用方式,其中索引节点中直接地址 4 项,一次间接地址 2 项,二次间接地址 1 项
23、,每个盘块 号占用 4 个字节,请问该系统中答应的文件最大长度是多少？13. 某系统文件系统采纳的物理文件结构是链接结构,请设计一个该系统的磁盘空间治理 方案； 包括数据结构和安排、回收磁盘空间的基本方法）,并写出磁盘空间的安排算 法；参考答案 一、单项挑选1A 2C 3B 4A 5B 6D 7C 8C 9 D 10B 11A 12D 13D 14 C15 B 16A 17A18 B 二、多项挑选题 1ABD 2.BDE 3.ABCD 4.CE 5.AE 6.CE 三、问答题：1. 一个规律记录占用一个物理块,磁盘空间的利用率：48/512=9.375% 为了有效地利用磁盘空间,采纳记录成组的
24、方法；如记录不能跨块,就每个盘块中可记录：512/48=10 空间利用率 : 48*10/512=93.75% 3采纳记录成组方式,才能有效地利用磁盘空间,采纳不跨块记录方式,每个盘块中存放两个规律记录；共10 个规律记录,需要5 个盘块；文件目录012347文件名起始地址ABC95 6 7 8 9 17 10 11 12 1314-1 15 16 17 18 19 1819第一运算该字符在第几个规律记录中, 1452/250 =6运算出在第几个盘块中, 6/2 =3；2 个）记录；从目录中读出第一个盘块号9；7；读出第一个盘块9,得到下一个块号读出其次个盘块7,得到下一个块号17；读出第三个
25、盘块17,从中分别出第6 个该盘块中第4系统应当采纳二级或多级的目录结构才能区分这些文件,目录结构：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主文件目录user1 user2 个人资料整理仅限学习使用用户文件目录abc u2 Us abc 文件5. 此位示图需要字数为：3200/16=200 文件需要盘块数为：3200/512=7 块该文件得到 19、23、24、25、26、36 和 37 块；6文件 A 得到的盘块块号为 12、56、49、50 和 51；删除文件 B 后,专用块中内容为：闲暇块数 4,块号依次为 334
26、、404、405、782；7至少在目录项中指出文件名和文件在储备介质上的位置；8采纳二级或多级目录主文件目录 A B W1 W2 W3 T T J1 J2 文件9磁盘盘块的编号和磁盘的柱面号、磁头号和扇区号的对应关系：盘块的编号 =扇区号 +8 磁头号 +8 8 柱面号柱面号 =盘块的块号 / 磁头号 =N/8 扇区号 =N % 8 10该文件的第 380 个规律记录应存放在 4 柱面的 4 磁道的第 4 个扇区；第 2 柱面的第 1 磁道的第 7 扇区中存放了该文件的第 103 个规律记录；11由于每个记录读出后,需等待上一个记录处理后,才能读下一个记录,所以次序处理一个记录时,读一个记录后
27、,下一个记录已经走过,因此只好在等磁回旋转下一周时才能读出,进行处理,所以共花费了时间：20 10+4=204 毫秒优化方案：名师归纳总结 扇区号规律记录第 8 页,共 10 页1 A 2 H 3 E - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 个人资料整理仅限学习使用B 5 I 6 F 7 C 8 J 9 G 10 D 由于每个记录读出需 20/10=2 毫秒,处理需 4 毫秒,按上述分布,处理完一个记录正好磁头转到一个记录,所以处理时间需要：2+4） 10=60 毫秒；12系统中答应的文件最大长度=4X1+2X256X1+256X256X1=6+512+
28、65536=66052KB13. 这里仅给出利用“ 位示图” 进行磁盘空间的安排和回收的方法；位示图对每个磁盘可以用一张位示图指示磁盘空间的使用情形；一个磁盘的分块确定后,根 据总块数打算位示图由多少字组成,位示图中的每一位与一个磁盘块对应,某位为“1” 状态表示相应块已被占用,为“ 0” 开头编号；磁盘块的安排0” 状态的位所对应的块是闲暇块；块号、位号、字号决从当有文件要存放到磁盘上时,查位示图中为 0 的位,表示对应的磁盘块闲暇可供使 用；依据查到的位所在的字号和位号可运算出对应的块号,同时在该位填上占用标志“ 1” ；块号 =字号 字长 +位号 于是,文件信息就可按准确的地址存放到找到
29、的磁盘块上；#define false 0 #define true 1 bit mapnm ； /* 位示图,共n 个字,每个字有m 位*/ allocate） int i,j ；fori=0 ；i forj=0 ；j ifmapij=0 mapij=1 ；returni*m+j ； /*返回对应块号 */ returnfalse ； 磁盘块的回收 当删除文件归仍储备空间时,可以依据归仍块的块号推算出在位示图中的位置,或由物理地址运算出对应的块号后再确定在位示图中的位置,把这一位的“1” 清成“0” ,表示该块成为闲暇块了；字号 = 块号 /位示图中字长 位号 =块号 mod 位示图中字长名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 个人资料整理仅限学习使用第 10 页,共 10 页- - - - - - -