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計算機操作系統(tǒng)期末考試復習資料(2)

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  掌握:能根據(jù)給定的邏輯地址和段表內(nèi)容轉(zhuǎn)換出物理地址(注意在進行地址變換前要注意判斷段號和段地位移量是否越界。)

  9、分段和分頁的主要區(qū)別

  a. 分頁和分段都采用離散分配的方式,且都要通過地址映射機構(gòu)來實現(xiàn)地址變換,這是它們的共同點;

  b. 對于它們的不同點有三,第一,從功能上看,頁是信息的物理單位,分頁是為實現(xiàn)離散分配方式,以消減內(nèi)存的外零頭,提高內(nèi)存的利用率,即滿足系統(tǒng)管理的需要,而不是用戶的需要;而段是信息的邏輯單位,它含有一組其意義相對完整的信息,目的是為了能更好地滿足用戶的需要;

  c. 頁的大小固定且由系統(tǒng)確定,而段長度不固定,決定于用戶所編寫的程序; d. 分頁的作業(yè)地址空間是一維的,而分段的作業(yè)地址空間是二維的.

  10、虛擬存儲器的特征及其內(nèi)部關(guān)聯(lián)

  a. 虛擬存儲器具有多次性,對換性和虛擬性三大主要特征;

  b. 其中所表現(xiàn)出來的最重要的特征是虛擬性,它是以多次性和對換性為基礎(chǔ)

  的,而多次性和對換性又必須建立在離散分配的基礎(chǔ)上。

  11▲

  1、 FIFO

  2、 最佳置換算法OPT

  3、 最近最久未使用(LRU)置換算法

  4、 Clock置換算法

  5、 最少使用(LFU)置換算法

  1)要求:掌握算法思想、名稱縮寫。并能對前3種算法根據(jù)算法思想計算缺頁中斷次數(shù)和缺頁中斷率,參考書P150頁和作業(yè)題。)

  2)掌握先進先出FIFO、最佳置換算法OPT、最近最久未使用(LRU)置換算法的性能評價

  – 先進先出:實現(xiàn)簡單;性能最差,與進程實際的運行不相適應(yīng),且有可能會出

  現(xiàn)Belady現(xiàn)象(即在未給進程或作業(yè)分配它所要求的全部頁面時,有時會出現(xiàn)

  分配給作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)增多,缺頁次數(shù)反而會增多的奇怪現(xiàn)象)

  – 最佳置換算法OPT:理論上,性能最佳;實際上,無法實現(xiàn);通常只用在研究其它算法時,做參考評價。

  最近最久未使用(LRU)置換算法:性能較好;實現(xiàn)復雜,需要硬件支持。

  12、分段保護

  采取以下措施保證信息安全:越界檢查、存取控制檢查、環(huán)保護機構(gòu)

  第五章 設(shè)備管理

  1、I/O設(shè)備按使用特性、傳輸速率、信息變換、共享屬性如何分類

  按設(shè)備的使用特性分類:存儲設(shè)備(又稱外存、后備存儲器、輔助存儲器);輸入輸出設(shè)備(又可具體劃分:輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標、掃描儀、視頻攝像、各類傳感器)、輸出設(shè)備(打印機、繪圖儀、顯示器、數(shù)字視頻顯示設(shè)備、音響輸出設(shè)備)、交互式設(shè)備)

  按傳輸速率分類:低速設(shè)備(鍵盤、鼠標、語音的輸入輸出設(shè)備);中速設(shè)備(行式打印機、激光打印機);高速設(shè)備(磁帶機、磁盤機、光盤機)。

  按信息交換的單位分類:塊設(shè)備(磁盤);字符設(shè)備(交互式終端、打印機) 按設(shè)備的共享屬性分類:獨占設(shè)備;共享設(shè)備(磁盤);虛擬設(shè)備

  2、設(shè)備控制器的組成

  設(shè)備控制器由以下三部分組成:(1)設(shè)備控制器與處理機的接口,該接口用于實現(xiàn)CPU與設(shè)備控制器之間的通信,提供有三類信號線:數(shù)據(jù)線、地址線和控制線。(2)設(shè)備控制器與設(shè)備的接口,可以有一個或多個接口,且每個接口連接一臺設(shè)備。每個接口都存在數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)三種類型的信號。(3)I/O邏輯,用于實現(xiàn)對設(shè)備的控制。其通過一組控制線與處理機交互,處理機利用該邏輯向控制器發(fā)送I/O命令,I/O邏輯對收到的命令進行譯碼。

  3、I/O通道設(shè)備如何引入

  雖然在CPU和I/O設(shè)備之間增加了設(shè)備控制器后,已能大大減少CPU對I/O的干預,但當主機配置的外設(shè)很多時,CPU的負擔仍然很重,為此,在CPU和設(shè)備控制器之間又增設(shè)了通道。

  I/O通道是一種特殊的處理機,它具有執(zhí)行I/O指令的能力,并通過執(zhí)行通道(I/O)程序來控制I/O操作。

  通道與普通處理機的區(qū)別:1)沒有自己的內(nèi)存,且與主機共享主機內(nèi)存2)執(zhí)行的指令單一,主要執(zhí)行與I/O有關(guān)的指令。

  通道分為:字節(jié)多路通道(主要連接低速字符設(shè)備);數(shù)組選擇通道(主要連接高速塊設(shè)備);數(shù)組多路通道(主要連接中高速塊設(shè)備)

  4、有哪幾種I/O控制方式?各適用于何種場合?

  (1)I/O控制方式:程序I/O方式、中斷驅(qū)動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方式適用于早期的計算機系統(tǒng)中,并且是無中斷的計算機系統(tǒng); 中斷驅(qū)動I/O控制方式是普遍用于現(xiàn)代的計算機系統(tǒng)中;

  DMA I/O控制方式適用于I/O設(shè)備為塊設(shè)備時在和主機進行數(shù)據(jù)交換的

  一種I/O控制方式;

  當I/O設(shè)備和主機進行數(shù)據(jù)交換是一組數(shù)據(jù)塊時通常采用I/O通道控制方式,但此時要求系統(tǒng)必須配置相應(yīng)的通道及通道控制器。

  5、DMA控制器的組成

  (1)DMA控制器由三部分組成:主機與DMA控制器的接口、DMA控制器與塊設(shè)備的接口、I/O控制邏輯。

  (2)DMA方式與中斷控制方式的區(qū)別:

  相同點是都是以塊為單位進行傳輸。

  區(qū)別是:1)CPU處理中斷的時間:

  ● 中斷控制方式:是在數(shù)據(jù)緩沖寄存器滿之后要求CPU進行中斷處理

  ● DMA方式:是在所要求轉(zhuǎn)送的數(shù)據(jù)塊全部傳送結(jié)束時要求CPU進行中

  斷處理。這就大大減少了CPU進行中斷處理的次數(shù)。

  2)數(shù)據(jù)傳送的完成者:

  ● 中斷控制方式:是在中斷處理時由CPU控制完成的,

  ● DMA方式:是DMA控制器完成的。

  6、為了實現(xiàn)主機與控制器之間成塊數(shù)據(jù)的直接交換,需設(shè)置DMA控制器中四類寄存器

  DR:數(shù)據(jù)寄存器,暫存從設(shè)備到內(nèi)存或從內(nèi)存到設(shè)備的數(shù)據(jù)

  MAR:內(nèi)存地址寄存器

  DC:數(shù)據(jù)計數(shù)器,存放本次CPU要讀或?qū)懙淖?節(jié))數(shù)

  CR:命令\狀態(tài)寄存器,接收從CPU發(fā)來的I/O命令,或相關(guān)控制信息,或

  設(shè)備狀態(tài)

  7、緩沖的引入原因

  操作系統(tǒng)引入緩沖機制的主要原因可歸結(jié)為以下幾點:(1)緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾;(2)減少對CPU的中斷頻率,放寬對中斷響應(yīng)時間的限制;(3)提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性。

  8、緩沖池的組成、工作方式

  三個隊列:空緩沖隊列、輸入隊列、輸出隊列

  四種工作緩沖區(qū):(1)用于收容輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū);(2)用于提取輸入數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū);(3)用于收容輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū);(2)用于提取輸出數(shù)據(jù)的工作緩沖區(qū);

  9、SPOLLing系統(tǒng)的定義、組成、特點

  SPOOLing系統(tǒng)是對脫機I/O工作的模擬,其必須有高速隨機外存(通常采用磁盤)的支持。SPOOLing系統(tǒng)主要有以下四個部分:

  (1)輸入井和輸出井,為磁盤上開辟的兩大存儲空間,分別模擬脫機輸入/出時的磁盤,并用于收容I/O設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)和用戶程序的輸出數(shù)據(jù);(2)輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū),在內(nèi)存中開辟,分別用于暫存由輸入設(shè)備和輸出井送來的數(shù)據(jù);

  (3)輸入進程SPi和輸出進程SPo,分別模擬脫機輸入/出時的外圍控制機,用于控制I/O過程;(4)I/O請求隊列,由系統(tǒng)為各個I/O請求進程建立的I/O請求表構(gòu)成的隊列。

  SPOLLing系統(tǒng)的特點:提高了I/O的速度;將獨占設(shè)備改造為共享設(shè)備;實現(xiàn)了虛擬設(shè)備功能。

  10、磁盤的類型和訪問時間組成

  磁盤分為兩類:固定頭磁盤(一般為大容量磁盤)和移動頭磁盤(一般為中小型容量磁盤)。

  磁盤訪問時間=尋道時間+旋轉(zhuǎn)延遲時間+數(shù)據(jù)傳輸時間

  11、磁盤磁盤調(diào)度算法▲

  1、 先來先服務(wù)FCFS

  2、 最短尋道時間優(yōu)先SSTF

  3、 掃描(Scan)算法(又稱為“電梯調(diào)度算法“)

  4、 循環(huán)掃描(CScan)算法

  1)要求:掌握算法思想、名稱縮寫。并能根據(jù)算法思想計算碰頭的尋道軌跡,尋道距離和尋道時間,參考書P194頁和作業(yè)題。)

  2)掌握算法性能評價

  ● 先來先服務(wù)FCFS:公平、簡單;平均尋道時間可能較長,

  ● 最短尋道時間優(yōu)先SSTF:平均尋道時間比FCFS算法短,但可能會出現(xiàn)“饑

  餓現(xiàn)象”和“磁臂粘著”現(xiàn)象。

  ● 掃描(Scan)算法:消除了“饑餓”現(xiàn)象,但可能會出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。 ● 循環(huán)掃描(CScan)算法:改進了對于邊緣區(qū)磁道訪問的不公平,但可能會

  出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。

  5.N-Step-Scan和FSCAN算法:可避免出現(xiàn)“磁臂粘著”現(xiàn)象。

  第六章 文件管理

  1、文件的定義、屬性

  文件是指由創(chuàng)建者所定義的、具有文件名的一組相關(guān)信息的集合,可分為有結(jié)構(gòu)文件和無結(jié)構(gòu)文件。

  文件的屬性包括:文件類型、文件長度、文件的物理位置、文件的建立時間 2、文件類型按用途、文件中數(shù)據(jù)的形式、存取控制屬性、組織形式和處理方式如何劃分?

  按用途分類:系統(tǒng)文件、用戶文件、庫文件

  按文件中數(shù)據(jù)的形式分類:源文件、目標文件、可執(zhí)行文件

  按存取控制屬性分類:只執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫文件

  按組織形式和處理方式劃分:普通文件、目錄文件、特殊文件

  (其中目錄文件:由文件的目錄信息構(gòu)成的文件特殊文件:被視為文件的設(shè)備稱為設(shè)備文件,也叫特殊文件。)

  3、有結(jié)構(gòu)文件按不同方式組織形成哪幾種文件? 順序文件、索引文件、索引順序文件

  4、順序文件的適用場合、優(yōu)缺點

  最佳適用場合是在對諸記錄進行批量存取時。

  批量存取時對順序文件的存取速率是所有邏輯文件中最高的;只有順序文件能存儲在磁帶上,并能有效地工作。

  在交互應(yīng)用場合,順序文件表現(xiàn)出來的性能很差;如果想增加或刪除一個記錄都比較困難。

  5、外存分配方式

  1. 連續(xù)分配

  2. 鏈接分配

  3. 索引分配

  要求:掌握三種分配方式如何實現(xiàn)對一個文件分配外存空間,及三種方式的優(yōu)缺點。

  1) 連續(xù)分配:要求為每一個文件分配一組相鄰接的盤塊;應(yīng)在文件的目錄項中記

  錄第一個記錄所在的盤塊號和文件長度;(優(yōu)點:(1)順序訪問容易;(2)順序

  訪問速度快;(3)所需的磁盤尋道次數(shù)和尋道時間最少。缺點: (1)要求有連

  續(xù)的存儲空間(有外碎片問題);(2)必須事先知道文件的長度,文件不能動態(tài)

  增長(3)不利于文件插入和刪除。

  2) 鏈接分配:一個文件的信息存放在若干不連續(xù)的物理塊中,各塊之間通過鏈接

  指針連接,由前一個物理塊指向下一個物理塊,將同屬于一個文件的多個離散

  的盤塊鏈接成一個鏈表,由次所形成的物理文件稱為鏈接文件。

  鏈接方式又可分為隱式鏈接和顯式鏈接。

  優(yōu)點:(1)提高了磁盤空間利用率,不存在 外部碎片問題;(2)有利于文件

  插入和刪除;(3)有利于文件動態(tài)擴充。 缺點:只適合順序存取,不適于

  隨機存取;(2)不可靠,如指針出錯;(3)需更多的尋道次數(shù)和尋道時間;

  3) 索引分配:一個文件的信息存放在若干不連續(xù)物理塊中,系統(tǒng)為每個文件建立

  一個專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——索引表,將這些分配給文件的所有物理塊號的塊號都存

  放在該索引表中,并在文件目錄項中填上指向該索引表的指針。

  相應(yīng)的文件結(jié)構(gòu)稱為“索引結(jié)構(gòu)”,相應(yīng)的物理文件稱為“索引文件”。

  分類:單級索引分配、多級索引分配、混合索引分配。

  優(yōu)點:(1)即能順序存取,又能隨機存取;(2)滿足了文件動態(tài)增長、插入

  刪除的要求;(3)也能充分利用外存空間。缺點:需更多的尋道次數(shù)和尋道

  時間。

  6、對目錄管理的要求有哪些?

  有以下要求:a) 實現(xiàn)―按名存取‖ b) 提高對目錄的檢索速度 c) 文件共享 d) 允許文件重名

  7、目錄的三種結(jié)構(gòu)

  單級目錄結(jié)構(gòu)、 雙級目錄結(jié)構(gòu)、 樹型目錄結(jié)構(gòu)。

  1)單級目錄結(jié)構(gòu):在整個文件系統(tǒng)中建立一張目錄表,每個文件占一個目錄項。優(yōu)點:簡單,能實現(xiàn)目錄管理的基本功能----按名存取。缺點:查找速度慢;不允許重名;不便于文件共享。

  2)雙級目錄結(jié)構(gòu):為每個用戶建立一個單獨的目錄UFD;系統(tǒng)中再建立一個主文件目錄MFD,在主文件目錄中,每個目錄文件都占用一個目錄項。優(yōu)點:檢索速度較快;不同的用戶目錄中文件可以同名;不同用戶可以共享文件。

  3) 樹型目錄結(jié)構(gòu):若在兩級目錄結(jié)構(gòu)中,進一步允許用戶創(chuàng)建自己的子目錄并相應(yīng)地組織自己的文件,便可將兩級目錄變?yōu)槿壩募夸洝R来晤愅?,可進一步形成四級、五級文件目錄。把三級及以上文件目錄結(jié)構(gòu)稱樹型目錄結(jié)構(gòu)。

  樹型目錄具有檢索效率高、允許重名、便于實現(xiàn)文件共享等一系列優(yōu)點。

  8、文件存儲空間常用的管理方法

  1空閑表法和空閑鏈表法(分為:空閑盤塊鏈和空閑盤區(qū)鏈);

  2位示圖法;

  3成組鏈接法

  其中位示圖是利用二進制的一位來表示磁盤中一個盤塊的使用情況。由所有盤塊對應(yīng)的位構(gòu)成一個集合,稱為位示圖。

  9、常用的兩種文件共享方式

  基于索引結(jié)點的共享方式、利用符號鏈實現(xiàn)文件共享

  10、文件的訪問控制方式有:

  訪問控制矩陣、訪問控制表、訪問權(quán)限表、口令、密碼

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