计算机操作系统期末考试复习资料(2)

　　掌握：能根据给定的逻辑地址和段表内容转换出物理地址(注意在进行地址变换前要注意判断段号和段地位移量是否越界。)

　　9、分段和分页的主要区别

　　a. 分页和分段都采用离散分配的方式，且都要通过地址映射机构来实现地址变换，这是它们的共同点;

　　b. 对于它们的不同点有三，第一，从功能上看，页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率，即满足系统管理的需要，而不是用户的需要;而段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息，目的是为了能更好地满足用户的需要;

　　c. 页的大小固定且由系统确定，而段长度不固定，决定于用户所编写的程序; d. 分页的作业地址空间是一维的，而分段的作业地址空间是二维的.

　　10、虚拟存储器的特征及其内部关联

　　a. 虚拟存储器具有多次性，对换性和虚拟性三大主要特征;

　　b. 其中所表现出来的最重要的特征是虚拟性，它是以多次性和对换性为基础

　　的，而多次性和对换性又必须建立在离散分配的基础上。

　　11▲

　　1、 FIFO

　　2、 最佳置换算法OPT

　　3、 最近最久未使用(LRU)置换算法

　　4、 Clock置换算法

　　5、 最少使用(LFU)置换算法

　　1)要求：掌握算法思想、名称缩写。并能对前3种算法根据算法思想计算缺页中断次数和缺页中断率，参考书P150页和作业题。)

　　2)掌握先进先出FIFO、最佳置换算法OPT、最近最久未使用(LRU)置换算法的性能评价

　　– 先进先出：实现简单;性能最差，与进程实际的运行不相适应，且有可能会出

　　现Belady现象(即在未给进程或作业分配它所要求的全部页面时，有时会出现

　　分配给作业的内存块数增多，缺页次数反而会增多的奇怪现象)

　　– 最佳置换算法OPT：理论上，性能最佳;实际上，无法实现;通常只用在研究其它算法时，做参考评价。

　　最近最久未使用(LRU)置换算法：性能较好;实现复杂，需要硬件支持。

　　12、分段保护

　　采取以下措施保证信息安全：越界检查、存取控制检查、环保护机构

　　第五章 设备管理

　　1、I/O设备按使用特性、传输速率、信息变换、共享属性如何分类

　　按设备的使用特性分类：存储设备(又称外存、后备存储器、辅助存储器);输入输出设备(又可具体划分：输入设备(键盘、鼠标、扫描仪、视频摄像、各类传感器)、输出设备(打印机、绘图仪、显示器、数字视频显示设备、音响输出设备)、交互式设备)

　　按传输速率分类：低速设备(键盘、鼠标、语音的输入输出设备);中速设备(行式打印机、激光打印机);高速设备(磁带机、磁盘机、光盘机)。

　　按信息交换的单位分类：块设备(磁盘);字符设备(交互式终端、打印机) 按设备的共享属性分类：独占设备;共享设备(磁盘);虚拟设备

　　2、设备控制器的组成

　　设备控制器由以下三部分组成：(1)设备控制器与处理机的接口，该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信，提供有三类信号线：数据线、地址线和控制线。(2)设备控制器与设备的接口，可以有一个或多个接口，且每个接口连接一台设备。每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号。(3)I/O逻辑，用于实现对设备的控制。其通过一组控制线与处理机交互，处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令，I/O逻辑对收到的命令进行译码。

　　3、I/O通道设备如何引入

　　虽然在CPU和I/O设备之间增加了设备控制器后，已能大大减少CPU对I/O的干预，但当主机配置的外设很多时，CPU的负担仍然很重，为此，在CPU和设备控制器之间又增设了通道。

　　I/O通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O操作。

　　通道与普通处理机的区别：1)没有自己的内存，且与主机共享主机内存2)执行的指令单一，主要执行与I/O有关的指令。

　　通道分为：字节多路通道(主要连接低速字符设备);数组选择通道(主要连接高速块设备);数组多路通道(主要连接中高速块设备)

　　4、有哪几种I/O控制方式?各适用于何种场合?

　　(1)I/O控制方式：程序I/O方式、中断驱动I/O控制方式、

　　DMA I/O控制方式、I/O通道控制方式。

　　(2)程序I/O方式适用于早期的计算机系统中，并且是无中断的计算机系统; 中断驱动I/O控制方式是普遍用于现代的计算机系统中;

　　DMA I/O控制方式适用于I/O设备为块设备时在和主机进行数据交换的

　　一种I/O控制方式;

　　当I/O设备和主机进行数据交换是一组数据块时通常采用I/O通道控制方式，但此时要求系统必须配置相应的通道及通道控制器。

　　5、DMA控制器的组成

　　(1)DMA控制器由三部分组成：主机与DMA控制器的接口、DMA控制器与块设备的接口、I/O控制逻辑。

　　(2)DMA方式与中断控制方式的区别：

　　相同点是都是以块为单位进行传输。

　　区别是：1)CPU处理中断的时间：

　　● 中断控制方式：是在数据缓冲寄存器满之后要求CPU进行中断处理

　　● DMA方式：是在所要求转送的数据块全部传送结束时要求CPU进行中

　　断处理。这就大大减少了CPU进行中断处理的次数。

　　2)数据传送的完成者：

　　● 中断控制方式：是在中断处理时由CPU控制完成的，

　　● DMA方式：是DMA控制器完成的。

　　6、为了实现主机与控制器之间成块数据的直接交换，需设置DMA控制器中四类寄存器

　　DR：数据寄存器，暂存从设备到内存或从内存到设备的数据

　　MAR：内存地址寄存器

　　DC：数据计数器，存放本次CPU要读或写的字(节)数

　　CR：命令\状态寄存器，接收从CPU发来的I/O命令，或相关控制信息，或

　　设备状态

　　7、缓冲的引入原因

　　操作系统引入缓冲机制的主要原因可归结为以下几点：(1)缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾;(2)减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制;(3)提高CPU与I/O设备之间的并行性。

　　8、缓冲池的组成、工作方式

　　三个队列：空缓冲队列、输入队列、输出队列

　　四种工作缓冲区：(1)用于收容输入数据的工作缓冲区;(2)用于提取输入数据的工作缓冲区;(3)用于收容输出数据的工作缓冲区;(2)用于提取输出数据的工作缓冲区;

　　9、SPOLLing系统的定义、组成、特点

　　SPOOLing系统是对脱机I/O工作的模拟，其必须有高速随机外存(通常采用磁盘)的支持。SPOOLing系统主要有以下四个部分：

　　(1)输入井和输出井，为磁盘上开辟的两大存储空间，分别模拟脱机输入/出时的磁盘，并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据;(2)输入缓冲区和输出缓冲区，在内存中开辟，分别用于暂存由输入设备和输出井送来的数据;

　　(3)输入进程SPi和输出进程SPo，分别模拟脱机输入/出时的外围控制机，用于控制I/O过程;(4)I/O请求队列，由系统为各个I/O请求进程建立的I/O请求表构成的队列。

　　SPOLLing系统的特点：提高了I/O的速度;将独占设备改造为共享设备;实现了虚拟设备功能。

　　10、磁盘的类型和访问时间组成

　　磁盘分为两类：固定头磁盘(一般为大容量磁盘)和移动头磁盘(一般为中小型容量磁盘)。

　　磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据传输时间

　　11、磁盘磁盘调度算法▲

　　1、 先来先服务FCFS

　　2、 最短寻道时间优先SSTF

　　3、 扫描(Scan)算法(又称为“电梯调度算法“)

　　4、 循环扫描(CScan)算法

　　1)要求：掌握算法思想、名称缩写。并能根据算法思想计算碰头的寻道轨迹，寻道距离和寻道时间，参考书P194页和作业题。)

　　2)掌握算法性能评价

　　● 先来先服务FCFS：公平、简单;平均寻道时间可能较长，

　　● 最短寻道时间优先SSTF：平均寻道时间比FCFS算法短，但可能会出现“饥

　　饿现象”和“磁臂粘着”现象。

　　● 扫描(Scan)算法：消除了“饥饿”现象，但可能会出现“磁臂粘着”现象。 ● 循环扫描(CScan)算法：改进了对于边缘区磁道访问的不公平，但可能会

　　出现“磁臂粘着”现象。

　　5.N-Step-Scan和FSCAN算法：可避免出现“磁臂粘着”现象。

　　第六章 文件管理

　　1、文件的定义、属性

　　文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合，可分为有结构文件和无结构文件。

　　文件的属性包括：文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间 2、文件类型按用途、文件中数据的形式、存取控制属性、组织形式和处理方式如何划分?

　　按用途分类：系统文件、用户文件、库文件

　　按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可执行文件

　　按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读写文件

　　按组织形式和处理方式划分：普通文件、目录文件、特殊文件

　　(其中目录文件：由文件的目录信息构成的文件特殊文件：被视为文件的设备称为设备文件，也叫特殊文件。)

　　3、有结构文件按不同方式组织形成哪几种文件? 顺序文件、索引文件、索引顺序文件

　　4、顺序文件的适用场合、优缺点

　　最佳适用场合是在对诸记录进行批量存取时。

　　批量存取时对顺序文件的存取速率是所有逻辑文件中最高的;只有顺序文件能存储在磁带上，并能有效地工作。

　　在交互应用场合，顺序文件表现出来的性能很差;如果想增加或删除一个记录都比较困难。

　　5、外存分配方式

　　1. 连续分配

　　2. 链接分配

　　3. 索引分配

　　要求：掌握三种分配方式如何实现对一个文件分配外存空间，及三种方式的优缺点。

　　1) 连续分配：要求为每一个文件分配一组相邻接的盘块;应在文件的目录项中记

　　录第一个记录所在的盘块号和文件长度;(优点：(1)顺序访问容易;(2)顺序

　　访问速度快;(3)所需的磁盘寻道次数和寻道时间最少。缺点： (1)要求有连

　　续的存储空间(有外碎片问题);(2)必须事先知道文件的长度,文件不能动态

　　增长(3)不利于文件插入和删除。

　　2) 链接分配：一个文件的信息存放在若干不连续的物理块中，各块之间通过链接

　　指针连接，由前一个物理块指向下一个物理块，将同属于一个文件的多个离散

　　的盘块链接成一个链表，由次所形成的物理文件称为链接文件。

　　链接方式又可分为隐式链接和显式链接。

　　优点：(1)提高了磁盘空间利用率,不存在 外部碎片问题;(2)有利于文件

　　插入和删除;(3)有利于文件动态扩充。 缺点：只适合顺序存取，不适于

　　随机存取;(2)不可靠，如指针出错;(3)需更多的寻道次数和寻道时间;

　　3) 索引分配：一个文件的信息存放在若干不连续物理块中，系统为每个文件建立

　　一个专用数据结构——索引表，将这些分配给文件的所有物理块号的块号都存

　　放在该索引表中，并在文件目录项中填上指向该索引表的指针。

　　相应的文件结构称为“索引结构”，相应的物理文件称为“索引文件”。

　　分类：单级索引分配、多级索引分配、混合索引分配。

　　优点：(1)即能顺序存取,又能随机存取;(2)满足了文件动态增长、插入

　　删除的要求;(3)也能充分利用外存空间。缺点：需更多的寻道次数和寻道

　　时间。

　　6、对目录管理的要求有哪些?

　　有以下要求：a) 实现―按名存取‖ b) 提高对目录的检索速度 c) 文件共享 d) 允许文件重名

　　7、目录的三种结构

　　单级目录结构、 双级目录结构、 树型目录结构。

　　1)单级目录结构：在整个文件系统中建立一张目录表，每个文件占一个目录项。优点：简单，能实现目录管理的基本功能----按名存取。缺点：查找速度慢;不允许重名;不便于文件共享。

　　2)双级目录结构：为每个用户建立一个单独的目录UFD;系统中再建立一个主文件目录MFD，在主文件目录中，每个目录文件都占用一个目录项。优点：检索速度较快;不同的用户目录中文件可以同名;不同用户可以共享文件。

　　3) 树型目录结构：若在两级目录结构中，进一步允许用户创建自己的子目录并相应地组织自己的文件，便可将两级目录变为三级文件目录。依次类推，可进一步形成四级、五级文件目录。把三级及以上文件目录结构称树型目录结构。

　　树型目录具有检索效率高、允许重名、便于实现文件共享等一系列优点。

　　8、文件存储空间常用的管理方法

　　1空闲表法和空闲链表法(分为：空闲盘块链和空闲盘区链);

　　2位示图法;

　　3成组链接法

　　其中位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。由所有盘块对应的位构成一个集合，称为位示图。

　　9、常用的两种文件共享方式

　　基于索引结点的共享方式、利用符号链实现文件共享

　　10、文件的访问控制方式有：

　　访问控制矩阵、访问控制表、访问权限表、口令、密码