操作系统复习资料(2)

分段系统和分页系统有很多相似之处，但在概念上完全不同，主要表现在以下三个方面：1页是信息的物理单位，是为了满足系统管理的需要，而段是信息的逻辑单位，是为了满足用户的需要；2页的大小固定且由系统决定，而段的长度不确定，取决于用户编写的程序；3分页的作业地址空间是一维的，程序员只需利用一个记忆符即可表示一个地址；而分段的作业地址则是二维的，程序在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。

分段系统的一个突出优点是:易于实现段的共享，对段的保护也十分简单易行。 可重入代码又称“纯代码”，是:一种允许多个进程同时访问的代码，是一种不允许任何进行对它进行修改的代码。

段页式存储管理方式，是:将用户程序分为段，段再分为页，并为每个段赋予一个段名。

段页式系统中，地址结构由:段号，段内页号及页内地址三部分组成。 虚拟存储器，是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

虚拟存储器系统可分为:分页请求系统和分段请求系统。 虚拟存储器有几大特征：多次性（最重要和特别的特征），对换性，虚拟性。其中，虚拟性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。

请求分页系统需要:页表机制，缺页中断机构以及地址变换机构。

页表的基本作用仍是:将用户地址空间中的逻辑地址变换为内存空间中的物理地址，页表项中包括：页号，物理块号，状态位P，访问字段A，修改位M，外存地址。

缺页中断与一般中断的区别：在指令执行期间产生和处理中断信号；一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断。

请求分页系统中的地址变换机构及其运行流程。（P130）

内存中的物理块分配策略包括:固定分配局部置换，可变分配全局置换，可变分配局部置换。固定分配指固定为某进程分配n个物理块，缺页就要对换；可变分配指可以动态地增加分配给某进程的物理块数。局部置换指只能换出本进程的其他物理块，全局置换指可以先将需要的信息换到系统的空闲物理块中，仅当空闲物理块快用完时换出系统中任一物理块。 物理块分配算法包括：平均分配算法，按比例分配算法，考虑优先权的分配算法。 页面调入时机的确定可分为:预调页策略和请求调页策略。

从何处调入页面的确定可分为:1全部从对换区调入所需页面；2凡是不会修改的文件，都直接从文件区调入，可能修改的部分，便须调到对换区；3Unix方式，未运行过的页面，从文件区调入，运行过但又被换出的页面，由于放在对换区，因此下次从对换区调入。

页面置换算法包括:最佳置换算法（理想化算法Optimal），先进先出置换算法（FIFO），最近最久未使用置换算法（LRU），Clock置换算法（简单型NRU和改进型），最少使用置换算法（LFU），页面缓冲算法（PBA）。（P137）

请求分段管理所需的硬件支持:有段表机制，缺段中断机构，以及地址变换机构。 请求分段段表项有：存取方式，访问字段A，修改位M，存在位P，增补位，外存始址。

增补位是:请求分段管理中特有的字段，用于表示本段在运行过程中是否做过动态增长。

请求分段系统中的缺段中断处理流程和地址变换过程。（P139）

共享段表中的共享进程计数count记录有多少个进程需要共享该分段。 共享段表中的存取控制字段定义了不同进程的不同的存取权限。 共享段表中的段号让不同的进程可以以不同的段号去共享该段。 共享段的分配与回收：对第一个请求使用该共享段的进程，由系统为该共享段分配一物理区，再把共享段调入该区，同时将该区的始址填入请求过程的段表的相应项中，还须在共享段表中增加一表项，填写有关数据，把count置为1，之后又有其他进程需要调用该共享段时，只需在调用进程的段表中，增加一表项，填写该共享段的物理地址，在共享段的段表中，填上调用进程的进程名、存取控制等，再将count加1。回收共享段时，将count减1，若结果为0，则由系统回收该共享段的物理内存，取消在共享段表中该段所对应的表项。 分段保护的措施：越界检查，存取控制检查，环保护机构。

环保护机构的规则：1一个程序可以访问驻留在相同环或较低特权环中的数据；2一个程序可以调用驻留在相同环或较高特权环中的服务。 第五章 设备管理

I/O设备重要的性能指标有：数据传输速率，数据的传输单位，设备共享属性等。 I/O可分为:低速设备，中速设备，高速设备；可分为块设备，字符设备；可分为独占设备，共享设备，虚拟设备。

I/O设备到设备控制器有一根数据信号线和一根状态信号线，设备控制器到I/O设备有一根数据信号线和一根控制信号线。

设备控制器是:计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。 设备控制器的基本功能有：接收和识别命令，数据交换，标识和报告设备的状态，地址识别，数据缓冲，差错控制。 设备控制器由三部分组成：设备控制器与处理器的接口，设备控制器与设备的接口，I/O逻辑。I/O逻辑的作用是对收到的命令进行译码，来对所选设备进行控制。

I/O通道引入的目的是:使一些原来由CPU处理的I/O任务转由通道来承担。I/O通道其实是一种特殊的处理机，但也有其不同于处理机之处：指令类型单一，能执行的命令主要局限于与I/O操作有关的指令；通道没有自己的内存，而要与CPU共享内存。

通道三种类型：字节多路通道，数组选择通道，数组多路通道。

解决通道“瓶颈”问题的最有效的办法是:增加设备到主机间的通路而不增加通道。

总线的性能是:用总线的时钟频率、带宽和相应的总线传输速率等指标来衡量的。 由最早的ISA总线发展为EISA总线、VESA总线，进而到现在的PCI总线。 PCI在CPU和外设间插入一复杂的管理层，用于协调数据传输和提供一致的接口。

I/O控制方式由:最早的程序I/O方式，到中断驱动方式，再到DMA控制方式。（P152）

中断驱动方式中，CPU把工作通过中断交给设备控制器，然后转而继续执行原来的任务，而任务完成后，设备控制器通过中断告诉CPU，实现了CPU与I/O设备的并行工作。

DMA方式中，数据传输的基本单位是数据块；所传输的数据是从设备直接送入

内存，或者相反；仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预。 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。

DMA控制器中设置有如下四类寄存器：命令/状态寄存器CR，内存地址寄存器MAR，数据寄存器DR，数据计数器DC。 DMA控制器的工作方式。（P154）

I/O通道方式是:DMA方式的发展。通道通过通道程序，与设备控制器共同实现对I/O设备的控制。

通道程序包含：操作码（读，写，控制等），内存地址，计数（操作的数据的字节数），通道程序结束位P（为1表示本条指令为通道程序的最后一条指令），记录结束标志R（为0表示本指令与下指令处理的数据同属一个记录，为1表示这是处理某记录的最后一条指令）

缓冲可以：1）缓和CPU和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CPU中断响应时间的限制；3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。

单缓冲，双缓冲，循环缓冲属于专用缓冲，现在多采用的是缓冲池。

缓冲池中三个队列：空缓冲队列emq，输入队列inq，输出队列outq；四种工作缓冲区：收容输入数据的工作缓冲区，提供输入数据的工作缓冲区，收容输出数据的工作缓冲区，提供输出数据的工作缓冲区。 Getbuf过程，Putbuf过程，缓冲区工作方式。（P160）

设备分配时需要的数据结构（表格）有:设备控制表DCT，控制器控制表COCT，通道控制表CHCT和系统设备表SDT等。

设备的固有属性可分为:独占性，共享性，可虚拟性。

设备分配算法通常只采用以下两种：先来先服务算法，优先权服务算法。

设备独立性（无关性）的基本含义是：应用程序独立于具体使用的物理设备。 设备独立性软件能执行所有设备的公用操作，向用户层（或文件层）软件提供统一接口。

逻辑设备表LUT将应用程序中所使用的逻辑设备名映射为物理设备名。

独占设备的分配程序：根据I/O请求中的物理设备名查找系统设备表SDT，找到该设备的设备控制表DCT；在系统把设备分配给请求I/O的进程后，再到其设备控制表DCT中找出该设备连接的控制器的控制器控制表COCT；在该控制器控制表COCT中又可找到与该控制器连接的通道的通道控制表CHCT。当设备、控制器和通道都分配成功时，分配成功。

在联机情况下实现的同时外围操作称为SPOOLing，或称为假脱机操作。SPOOLing技术是对脱机输入，输出系统的模拟。

SPOOLing系统主要有：输入井和输出井；输入缓冲区和输出缓冲区；输入进程SPi和输出进程SPo。

SPOOLing系统提高了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。

设备处理程序通常又称为设备驱动程序，是I/O进程和设备控制器之间的通信程序。

设备驱动程序的处理过程：将抽象要求转换为具体要求；检查I/O请求的合法性；读出和检查设备的状态；传送必要的参数；工作方式的设置；启动I/O设备。 中断处理程序的处理过程：唤醒被阻塞的驱动（程序）进程；保护被中断进程的

CPU环境；转入相应的设备处理程序；中断处理；恢复被中断进程的现场。（P171） 磁盘设备包括:一个或多个盘片，每片两面，每面分为若干磁道，每磁道分为若干扇区。

根据磁头的类型，磁盘可分为固定头磁盘和移动头磁盘。 磁盘访问时间＝寻道时间＋旋转延迟时间＋传输时间

磁盘调度算法有：先来先服务，最短寻道时间优先，扫描算法，循环扫描算法，N-Step-SCAN和FSCAN调度算法等。

磁盘高速缓存是一组在逻辑上属于磁盘，而物理上是驻留在内存中的盘块。 UNIX系统中，每隔一定时间，强制性地将所有在高速缓存中已修改的盘块数据写回磁盘，MS-DOS发现某盘块数据修改，就立即写回磁盘（“写穿透，高速缓存”）。

提高磁盘I/O速度的其他方法还有提前读，延迟写，优化物理块的分布，虚拟盘。 RAID的优点有:可靠性高，磁盘I/O速度高，性能/价格比高。 第六章 文件管理

基于文件系统的概念:可以把数据组成分为数据项，记录和文件三级。其中，数据项是最低级的数据组织形式，包括基本数据项和组合数据项。记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。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，可分为有结构文件（由若干记录组成）和无结构文件（字符流）两种。

文件逻辑结构，首先是:能提高检索速度，其次是便于修改，第三是降低文件的存储费用。

有结构文件中记录的长度可分为:定长和不定长两种，但是不论哪一种，在处理前，每个记录的长度是可知的。

有结构文件中组织记录的方式有:顺序文件，索引文件和索引顺序文件，直接文件哈希文件。

无结构文件即:流式文件的长度以字节为单位，也可看作是记录式文件的一个特例。

外存的分配方式有:连续分配，链接分配和索引分配三种。 连续分配要求:为每一个文件分配一组相邻接的盘块。 链接分配可分为:隐式链接和显式链接两种形式。

隐式链接要求:在文件目录的每个目录项中，都须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。

显式链接是:把用于链接文件各物理块的指针，显式地放在内存的一张链接表中，该表在整个磁盘上仅设置一张。MS-DOS中，每个文件的第一个盘块号放在自己的FCB中，而其余链接的盘块号放在系统唯一的一张文件分配表FAT中。 索引分配是:将分配给文件的所有盘块号记录在索引块中，有单级索引分配，多级索引分配和混合索引分配方式。 目录管理要求：1实现“按名存取”；2提高对目录的检索速度；3文件共享；4允许文件重名。

为了能对一个文件正确的存取，必须为文件设置用于描述和控制文件的数据结构，称之为“文件控制块（FCB）”。文件与文件控制块一一对应，而人们把文件控制块的有序集合称为文件目录，即一个文件控制块就是一个文件目录项。通常，一个文件目录也被看作一个文件，称为目录文件。

文件控制块中通常含有三类信息：基本信息，存取控制信息及使用信息。

索引结点是文件描述信息单独形成的一个数据结构，简称为I结点。在文件目录中的每个目录项，仅有文件名和指向该文件所对应的I结点的指针所构成。 常用的目录结构形式有:单级目录，两级目录和多级目录。

单级目录中:文件名在目录中是唯一的，相应的也是一个文件名对应一个文件。 两级目录中:每个用户有一个单独的用户文件目录UFD。不同用户目录中文件名可相同，不同用户还可以使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。 多级目录中:主目录被称为根目录，数据文件称为树叶，其他的目录称为树的结点。

对目录的查询方式可分为:线性检索法和Hash法两种。 文件存储空间的基本分配:单位都是磁盘块而非字节。

文件存储空间的管理方式有:空闲表法，空闲链表法，位示图法，成组链接法几种。（P208）

文件的共享方式有:基于索引结点的共享和利用符号链实现文件共享等。

基于索引结点的共享中，目录结构不再是树型结构，而是有向非循环图（可以两个结点指向一个树叶）；文件的属性存放在索引结点中而不是目录项中以便修改；索引结点中还有一个链接计数count表示链接到本索引结点（亦即文件）上的用户目录项的数目。

在利用符号链方式实现文件共享时，只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。

利用符号链实现文件共享的一个缺点是:当程序员将一个目录上的所有文件都转储到磁带上去时，就可能对一个共享文件产生多个拷贝。

为了确保文件系统的安全性，可以采取以下措施：1存取控制机制防人为因素；2磁盘容错技术防磁盘故障；3“后备系统”防自然因素。

容错技术是通过在系统中设置冗余部件的方法，来提高系统可靠性的一项技术。磁盘容错技术则是通过增加冗余的磁盘驱动器、磁盘控制器来提高磁盘系统可靠性的一项技术。

磁盘容错技术往往也被称为系统容错技术SFT，可分为三个级别：SFT-I，低级磁盘容错技术，防磁盘表面缺陷所引起的数据丢失；SFT-II，中级磁盘容错技术，防磁盘驱动器和磁盘控制器故障导致磁盘无法正常工作；SFT-III，高级磁盘容错技术。

低级磁盘容错技术有：双份目录、双份文件分配表和写后读校验。 中级磁盘容错技术有：磁盘镜像和磁盘双工。

事务是:用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。事务操作具有“原子性”。 引入检查点后，只需对最后一个检查点之后的事务记录进行处理。

互斥锁:仅允许一个事务对相应对象执行读或写操作，而共享锁则允许多个事务对相应对象执行读操作，而不允许其中任何一个事务对对象进行写操作。 读只需共享锁，而写操作则需要互斥锁。

空闲盘块号计数器组和数据盘块号计数器组对同一个盘块号应该一个为1，一个为0。

共享文件的索引结点中的链接计数应和实际的共享文件的用户（进程）数相同，否则可能导致无人访问但不删或有人访问但删除。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库操作系统复习资料(2)在线全文阅读。