2011冬操作系统（二）复习

null操作系统（二）操作系统（二）期末复习 题型 判断题 10% 填充题 20% 单选题 15% 简答题 12% 综合应用题 43% 理解消化各章节，不要死记硬背。 null第四章 存储器管理 第五章 设备管理 第六章 文件系统 第十章 UNIX系统内核结构的相关内容第四章 存储器管理第四章 存储器管理存储管理的主要功能 地址转换（地址映射） 存储器的分配和回收 存储保护 存储扩充 有那些分配的方式，有那些分配的算法，各需要那些数据结构，如何实现地址转换和存储扩充； 各种方式的优缺点（内存利用率、内零头和碎片）。地址转换（地址映射、地址重定位）地址转换（地址映射、地址重定位）概念： 逻辑地址 地址空间 物理地址 存储空间（物理空间） 方式： 静态地址转换和动态地址转换的区别，实现过程，优缺点，每种存储分配方式对应的地址转换是如何实现的。存储器的分配方式存储器的分配方式 连续分配方式连续分配方式数据结构： 固定分区：分区 可变分区：空闲分区表或空闲分区链表 可变分区的分配算法和回收算法： 首次（最先）适应算法 循环首次适应算法 最佳适应算法 最坏适应算法 掌握算法、数据结构的组织。 地址转换：静态或动态（可重定位分区只能动态） 存储保护：界地址法、保护键法 存储扩充：覆盖，对换页式管理页式管理页面和页框（页和块） 逻辑地址的形式：页号和页内地址（一维的）。 数据结构：页表、位示图 地址转换：硬件实现的动态地址转换机构 存储保护：页表长度寄存器 快表 快表不命中时要访问2次内存。段式管理段式管理为了方便程序，支持以模块为单位编址。 逻辑地址形式：段号和段内地址（二维的） 数据结构：段表（起始地址和段长）、空闲分区表 地址转换：硬件实现的动态地址转换，（要访问2次内存） 存储保护：段表长度和段长。页式管理和段式管理的比较页式管理和段式管理的比较段页式管理段页式管理段式和页式的结合，取长补短。 逻辑地址：二维的 数据结构：每个进程一张段表（页表地址和页表长度），每个段一张页表，位示图。 地址转换：硬件实现的动态地址转换机构，要访问3次内存。 虚拟存储器虚拟存储器局部性（局限性） 时间局部性和空间局部性。 硬件支持：动态地址转换机构 ＋ 中断（缺页中断、缺段中断） 特征：离散性、多次性、对换性、虚拟性 效果：大于内存配置的容量、接近内存的速度、接近外存的单位价格。 容量（地址空间）： MIN(地址结构可表示的大小，内存＋外存）请求页式请求页式数据结构：页表、位示图 页表项的内容及其作用 动态地址转换：硬件＋软件（缺页中断处理） 分配及置换的策略： 固定分配局部置换 可变分配全局置换 可变分配局部置换 请求页式（续）请求页式（续）页面置换策略：请求调页和预调页 何处调入页面：文件、对换区、内存的页面缓冲 抖动（颠簸） 影响缺页率的因素：置换算法、页面大小、进程分得的页块数量，进程访问内存的离散程度。 工作集的概念。页面置换算法页面置换算法OPT（最佳置换算法） FIFO（先进先出算法） LRU（最近最久未用算法） NRU (最近未用算法） LFU （最近最少使用算法）请求段式请求段式段的大小受到物理内存配置的限制 便于实现段的动态链接 便于实现段的共享：共享段表 段的置换时，有时还要“紧凑”合并空闲分区才能换入要装入的段。第五章 设备管理第五章 设备管理设备管理的主要功能 设备分配、调度 缓冲管理 设备处理 实现设备的无关性和虚拟设备 提高CPU和设备并行工作的程度，设备和设备并行工作的程度。设备类型设备类型 独占型设备、共享型设备、虚拟型设备 字符型设备。块设备大中小型计算机的设备连接方式大中小型计算机的设备连接方式以存储器为中心。 通道、控制器、设备的多重连接方式。 总线型I/O系统结构总线型I/O系统结构 目前微机常用的总线类型是PCI总线通道的类型通道的类型 字节多路通道 数组多路通道 数组选择通道 I/O控制方式I/O控制方式程序控制方式：（不能支持CPU和设备的并行工作） 中断控制方式 DMA控制方式 通道控制方式缓 冲 管 理缓 冲 管 理引入缓冲的目的 缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。 减少对CPU的中断频率， 放宽对CPU中断响应时间的限制。 提高CPU和I/O设备之间的并行性。 缓冲类型缓冲类型单缓冲：提取和收容不能并行 双缓冲：提取和收容可并行，适合两者速度相接近的情况。 环形缓冲：（如生产者消费者问题） 缓冲池：三个队列，四类工作缓冲区。 UNIX的块设备（磁盘）缓冲管理UNIX的块设备（磁盘）缓冲管理磁盘读写方式： 2种读方式：同步读和预先读； 3种写方式：同步写，异步写，延迟写设备分配中的数据结构 设备分配中的数据结构 设备控制表DCT 控制器控制表 通道控制表 系统设备表 设备独立性（设备无关性）设备独立性（设备无关性）设备独立性(Device Independence)的概念 应用程序独立于具体使用的物理设备，系统须具有将逻辑设备名称转换为某物理设备名称的功能，采用逻辑设备表(LUT)实现。 在实现了设备独立性的功能后， 可带来以下两方面的好处。 1) 设备分配时的灵活性 2) 易于实现I/O重定向 SPOOLing技术SPOOLing技术我们把在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing(Simultaneaus Periphernal Operating On-Line)，或称为假脱机操作。 SPOOLing系统的特点 ： （1）提高了I/O的速度。 (2) 将独占设备改造为共享设备。 (3) 实现了虚拟设备功能。 预输入，缓输出SPOOLing系统的组成SPOOLing系统的组成设 备 处 理设 备 处 理设备处理方式 (1) 为每一类设备设置一个进程，专门用于执行这类设备的I/O操作 . (2) 在整个系统中设置一个I/O进程，专门用于执行系统中所有各类设备的I/O操作。 (3) 不设置专门的设备处理进程，而只为各类设备设置相应的设备处理程序(模块)， 供用户进程或系统进程调用。设备驱动程序设备驱动程序启动设备部分 中断处理部分 与具体的物理设备相关磁盘访问时间磁盘访问时间寻道时间 (最长） 旋转延迟时间 传输时间 （最短）磁盘调度算法磁盘调度算法先来先服务 FCFS(First-Come, First Served) 最短寻道时间优先 SSTF(Shortest Seek Time First) （ “饥饿”现象） 扫描算法 SCAN算法 （电梯调度算法） 循环扫描(CSCAN)算法 廉价磁盘冗余阵列 RAID廉价磁盘冗余阵列 RAID并行交叉存取, 提高存取速度 数据冗余存放，提高可靠性第六章 文 件 管 理第六章 文 件 管 理文件和文件系统 文件的逻辑结构 外存分配方式 目录管理 文件存储空间的管理 文件共享与文件保护 文件系统接口文件系统的主要功能文件系统的主要功能文件目录管理 提供文件操作的接口 文件存储空间的管理 文件的共享和文件保护、保密文件和文件系统的概念文件和文件系统的概念文件：文件是指由创建者所定义的、 具有文件名的一组相关元素的集合 文件系统：从用户角度看，是实现“按名存取”文件的软件。逻辑文件逻辑文件用户所见的文件的结构 逻辑文件的类型： （1）无结构的字符流文件 （2） 有结构的记录文件物理文件物理文件文件在存储介质上的结构（与设备有关） 物理文件的类型： （1）连续文件：连续分配方式 （2）链接文件：离散分配方式 （3）索引文件：离散分配方式UNIX的混合索引结构UNIX的混合索引结构文件占用的磁盘资源文件占用的磁盘资源WINDOWS/DOS：一个文件目录项（文件控制块）和文件体所用的若干磁盘存储块。 UNIX/LINUX:一个或多个目录项，一个inode及文件体和间接索引所用的若干磁盘盘块UNIX中一个打开的文件占的内存资源UNIX中一个打开的文件占的内存资源进程打开文件表表项 系统打开文件表表项 一个内存inode 文件的存取方式文件的存取方式顺序存取方式 （磁盘上的文件，磁带上的）文件 随机存取方式 （磁盘上的文件） 目 录 管 理目 录 管 理文件目录：文件控制块的集合， UNIX中，文件目录是文件名与inode号构成的目录项的集合。 目录文件：文件的内容是文件的目录（DOS中的每个子目录是一个目录文件，UNIX中的每个目录都是一个目录文件） 目录管理的 实现“按名存取”。 提高对目录的检索速度。 文件共享。 允许文件重名。文件目录结构文件目录结构单级目录结构：查找速度慢 、 不允许重名、 不便于实现文件共享 两级目录（主目录和用户目录）：解决了文件的重名问题、可以实现文件的共享。 多级目录结构（树型目录）：查找速度快、解决了文件重名问题，可以实现文件的共享。 （当前/工作目录、绝对路径名、相对路径名）目录查询技术目录查询技术线性检索法 Hash文件存储空间的管理文件存储空间的管理空闲表法 位示图法 空闲链表法 成组链接法 空闲块成组链接法空闲块成组链接法文件共享文件共享不同的用户共享同一个文件 用相同文件名共享同一文件 用不同的文件名共享同一个文件 UNIX中：硬链接方法（n_link>0) 符号链接方法硬链接方法硬链接方法文件保护文件保护不同用户对文件（目录）有不同的使用权限。 UNIX中的实现方法： 文件使用权限：可读、可写、可执行 用户类型：文件主、同组用户、其他用户。 _rwx rwx rwx文件保护级文件保护级系统级安全：授权的用户可以使用系统 （用户登录，密码验证） 用户级安全：授予不同用户不同的权限 目录级安全 文件级安全文件保密文件保密用密码对文件的内容加密以后存放。使用文件时，用用户提供的密码还原。错误的密码不能还原出准确的文件内容。