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自考操作系统知识点

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第一章 概论
1. 操作系统设计原则
A. 能使计算机系统使用方便
B. 能使计算机高效的工作

2. 操作系统基本类型:批处理、分时、实时、网络（计算机网络配置的）、分布（多台计算机组成的体术网络）、多机、嵌入式
批处理系统：批量化处理作业的系统。
1. 批处理单道系统；
2. 批处理多道系统：
*并行工作减少了处理器的空闲时间，提高了效率；
*作业调度能够按一定的组合装入主存储器，充分利用系统资源；
*作业过程中，不访问低速设备，直接访问高速磁盘，单位时间处理能力提高；
*作业成批输入，自动选择控制，减少人工和作业交接时间，提高系统吞吐率。

分时操作系统：准许多个用户同时与计算机系统交互。多采用分时技术。
分时多道程序特点：同时性（多用户）、独立性（用户服务各自独立）、及时性 （三秒内响应用户请求）、交互性（人机对话工作方式）

实时操作系统：能及时处理计算机系统接收的外部信号并及时处理，在严格规定的时间 里处理结束，并反馈信号。

3. UNIX简介：交互式分时系统。UNIX Version 1 （AT&T-Bell） KT&DR 1969 PDP-7
4. 操作系统功能：处理器管理（处理器的调度）；存储管理（对主存管理）；文件管理 （面向用户实现按名存取，存储、检索、共享、保护、保密）；设备管理（管理外围 设备，分配、启动、故障处理）；
操作系统的两类接口：程序员级接口：用户经过“系统调用”使用操作系统功能；操
作员级：用户经过操作控制命令提出要求。

第二章 计算机系统结构简介
1. 计算机系统结构
A. 层次结构：
硬件系统：CPU、存储器、输入输出控制、输入输出设备
软件系统：系统软件（与硬件结合最紧密）；支撑软件（支持其它软件开发和维护）应用软件（专用程序等）
B. 工作框架：先由引导程序引导
2. 硬件环境
A. CPU与外设并行工作:CPU按程序规定的顺序执行指令。
B. 存储体系：
1. 寄存器:
1. 通用寄存器：操作数，指令结果；
2. 指令寄存器：从主存读出的指令；
3.控制寄存器：程序状态字寄存器、中断字寄存器、基址寄存器、限长寄存器
2. 主存储器：“字节”为单位，几个字节为“字”。32位四字、64位八字。被CPU 直接访问，断电易失。
3. 高速缓存：cache减少对主存访问时间，加快程序执行速度。
4. 辅助存储器：磁盘磁带等。
C. 保护措施：
1. 特权指令:不允许用户程序直接使用的指令。
2. 非特权指令:特权指令以外的指令。
3. 管态和目态:管态下可执行所有机器指令。目态只能执行非特权指令。
4. 存储保护：（基址寄存器值<=访问地址值<=基址寄存器值+限长寄存器值）
3. 操作系统结构
A. 操作系统结构设计目标：正确性、高效性、维护性、移植性。
B. 操作系统的层次结构：文件管、理设备管理、存储管理、处理器管理、硬件
C. unix系统结构：内核（a. 汇编语言文件、b. C语言文件、c. C语言全局变量文件）、外壳（shell解释支持程序）
4. 操作系用与用户接口：程序员级的（一组系统功能调用，为用户程序提供服务）、操作员级的（用于用户提出作业控制要求）
A. 操作控制命令：操作系统提供的让联机用户（操作员一级）表示作业执行步骤的手段。
B. 系统调用：操作系统提供的子程序可分为：
a. 文件操作类:打开文件、建立文件、读文件、关闭文件、删除文件。
b. 资源申请类：请求分配主存空、归还主存空间、分配外围设备、归还外围设备。
c. 控制类：
d. 信息维护类：如设置日期，文件属性等。
5. UNIX的用户接口：
Shell命令：UNIX提供的操作控制命令。
6. UNIX系统调用：
A. 常见系统调用：文件操作类、控制类、信号与时间类。
B. trap指令：系统调用指令，访管指令。
C. 系统调用程序入口表
D. 系统调用实现过程
第三章 处理器管理
1. 什么是多道程序设计系统（多道系统）：让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行的系统。（设计时注意a. 存储保护；b. 程序浮动（内存中浮动）；c. 资源分配和调度；）

2. 为什么采用多道程序设计：
A. 程序的顺序执行（任何时间只有一个作业执行、使用设备）；
B. 程序的并行执行（发挥CPU与外设并行工作能力，使CPU处理效率有所提高）；
C. 多道并行执行（提高CPU利用率、充分利用外设资源、发挥了CPU与外设、外设 与外设的并行工作能力）。
3. 多道程序设计注意的问题：a. 可能延长程序的执行时间；b. 并行工作道数与系统效率不成 正比。（主存空间限制装入作业量、外围设备量、多道程序使用统一资源冲突）

4. 进程的定义：把一个程序在一个数据集合上的一次执行称为一个进程(Process)

5. 为什么要引入进程：a. 提高资源利用率（经过使用同步从而提高资源利用率）；b. 正确描述程序的执行情况。（系统进程、用户进程）

6. 进程的属性：动态性、并发性、异步性:
A. 进程的动态性；
B. 多个不同的进程能够包含不同的程序
可再入程序：能被多个用户同时调用的程序
C. 进程能够并发；
D. 进程三种基本状态。等待态、就绪态（等待系统分配资源）、运行态（占用CPU）。
运行→等待→就绪→运行→就绪
7. 进程控制块(PCB)：组成：
A. 标识信息：每个进程有唯一标示符，用以标示进程存在和区分各进程；
B. 说明信息：说明本进程的情况，其中“进程状态”（运行、就绪、等待）；
C. 现场信息：进程离开CPU时，用以保留与CPU有关的各种现场信息，以便恢复；
D. 管理信息：对进程进行管理和调度。
8. 进程的创立和撤销：
A. 进程创立：系统为程序分配工作区和建立进程控制块
B. 进程完成后，回收工作区和撤销进程控制块.
原语：创立原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语、
9. 进程队列：就绪队列、等待队列。
队列管理：管理出队入队. (队首进程出队、非队首或队尾进程出队、队尾进程出队)
10. unix进程特点:用户态、核心态有不同的权利
11. unix进程的组成：进程控制块、正文段、数据段。
A. 进程控制块：进程基本控制块（数据结构为proc结构）：标示、进程常驻内存、进程调度以及其它信息；进程扩充控制块（数据结构为user结构）：
B. 正文段：UNIX中可供多个进程共享的程序
C. 数据段：包括进程执行的非共享程序和程序执行时用到的数据。由用户栈（用户态）、用户数据区（存放进程执行中的非共享程序和用户数据）、系统工作区（分核心栈（核心态）、user区，用于函数调用参数传递‘现场保护、存放返回地址和局部变量）组成
12. UNIX进程的状态：任何进程都有生命周期。
A. 运行状态：占用CPU
B. 就绪状态：从CPU出来，等待下一次分配
C. 睡眠状态：进程等待某事件，让出CPU时
D. 僵死状态：进程消亡时的暂时状态

13. UNIX进程的创立和终止
A. UNIX进程树，第一建立0号进程（或称交换进程，始终核心态），0→1（初始化进程），1→login→shell（shell为用户的第一个进程）
B. 进程的创立：其它进程由fork创立形成父子进程
C. 进程的终止：子进程调用exec请求终止自己，并释放父进程，僵死状态后，由父进程作善后处理。

14. 进程的换进换出：进程在主存与磁盘之间的转换（由0号进程来做）
15. 进程的睡眠与唤醒：sleep 和 wakeup
16. 中断和中断类型：
A. 中断：一个进程占用CPU时，由于自身或外界原因使运行被打断，让操作系统处理所出现的事件，适当时再回复进程的运行。
B. 中断类型：
1. 强迫性中断（随机发生，不可预知）:硬件故障中断、出现性中断事件、外部中断事件、驶入输出中断事件。
2. 自愿性中断（访管中断）：请求系统调用引起的中断，断点是确定的。

17. 中断响应：CPU没执行完一条指令，硬件的中断装置立即检查有无中断事件发生。若有，则暂停现行进程的执行，让操作系统的中断处理程序占用CPU。
中断装置主要做三件事：1检查是否有中断；2有则暂停现行进程，保存中断点以便恢复执行；3启动中断程序
怎么完成三件事：a. 中断字寄存器（0无或1有）
b. 程序状态字（PSW）和其寄存器：指令地址（下一条）、条件码（指令执行结果特征）、管目态）
c. 中断响应：当前PSW（占用CPU的），新PSW（中断程序的，中 断地址入口）、旧PSW（保护好的被中断的PSW）

18. 中断事件的处理：保护被中断进程的现场信息、分析中断原因、处理发生的中断事件
19. 中断优先级和中断屏蔽位：中断处理程序只屏蔽比自己级别低的中断事件。
中断码：保存程序执行时当前发生的中断事件
中断屏蔽位：指出程序执行中发生中断事件时，要不要响应出现的中断事件。
20. unix中断处理：. . . . . .
21. 处理器调度：担负对处理器的分配工作，决定谁能先占用CPU，一次能占用CPU的时间
22. 处理器的两级调度：
批处理作业：采用批处理操作系统和分时系统控制下的作业。
输入井：磁盘上用来存放作业信息的专用区。
后备作业：输入井中等待处理的作业。
作业调度：从输入井中选取后备作业装入主存的工作。
进程调度：从就绪进程中选取一个进程占用处理器的工作。
终端作业：在分时操作系统下的作业。
23. 批处理作业调度算法：公平性、平衡资源使用、极大流量。
周转时间：进入输入井的时间减去计算结果的时间
A. 先来先服务算法：既有一定的公平性，易实现，可能是计算时间段的作业长时间等待， 周转时间变长，降低了系统的吞吐能力。
B. 计算时间短的作业优先算法：降低作业平均周转时间，提高了系统的吞吐能力；
C. 响应比高者优先：响应比=等待时间/计算时间；
D. 优先级调度算法：
E. 均衡调度算法.
24. 进程调度算法：
进程切换：一个进程如昂出CPU由另一个进程占用CPU的过程
哪些情况引起进程切换：
A. 一个进程从运行状态变等待状态
B. 一个进程从运行状态变成就绪状态
C. 一个进程从等待状态变成就绪状态
D. 一个进程完成工作后被撤销
1. 先来先服务调度算法
2. 最高优先级调度算法
3. 时间片轮转调度算法：时间片是指允许进程一次占用CPU最长的时间。
4. 分级调度算法
25. UNIX系统进程调度算法
A. 优先数和优先权（没个进程都有，随执行情况变化，优先数越小，优先权越高）
B. 进程的优先权：UNIX由优先数决定优先权
UNIX确定优先权原则如下：
1. 进入核心态运行的进程优先权高于在用户态的进程优先权；
2. 时间片用完被剥夺CPU使用权，应降低该进程的优先权，以使其它进程有机会使用CPU；
3. 对与睡眠的进程，系统将按照她们等待时间的轻重急缓程度赋予她们不同的优先权；
4. 应相应降低累计使用CPU时间较长的进程的优先权，以减少这些进程占用CPU的机会
C. 进程的优先数：设置法（即将进入睡眠的进程）、计算法（当进程转入用户态时）
1. 设置优先数：进程进入睡眠时，系统按睡眠原因设置优先数。
2. 计算优先数：UNIX采用计算方法动态改变进程的优先数。
D. 进程调度程序swtch：进程调度工作由swtch完成。
1. 哪些情况要启动swtch程序重新选择一个进程占用CPU？
*进程完成预定的工作终止；
*进程因等待某事件而进入睡眠状态；
*进程用完了一个规定的时间片；对复活岛的异常情况处理结束后；
2. 进程调度程序swthc的主要任务：在主存就绪的进程中，选择一个优先数最小的进程；为被选中的进程恢复现场信息。

第四章 存储管理
1. 信息的二级存储：
由于CPU只能直接访问只存储器，因此进程运行时，必须把她的程序和数据放到主存储器中。由于程序占用主存空间越来越大，因此采用二级存储辅助存储器。

2. 存储管理功能：
对主存空间的用户区进行管理，目的尽可能的方便用户和提高主存空间使用率。主存储器的空间分为：系统区（存放操作系统与硬件接口信息、系统管理信息、程序、标准子程序）和用户区。（存放用户的程序和数据）

3. 存储器管理的功能如下：
A. 主存空间的分配与回收：系统建立“主存空间分配表”记录使用状况
空闲区（自由区）：尚未占用的空间
B. 实现地址的转换：由于用户程序使用的是相对地址（逻辑地址），CPU执行程序时按主存的绝对地址（物理地址）访问主存，因此存储器必须配合硬件进行地址的转换工作。
C. 主存空间的共享与保护：为防止各个作业相互干扰和保护各个区域的信息不被破坏，必须实现存储保护。
保护措施措施：
1. 程序执行时，若访问属于自己的主存区域中的信息，则允许读写；
2. 对共享区域中的信息只许读，不许写；
3. 程序执行时不允许访问分配给其它程序的主存空间，对非所属空间不许读和写。
D. 主存空间的扩充：允许程序中的相对地址空间大于主存的绝对地址空间，虚拟主存。

4. 重定位（地址转换）：
把相对地址转换成绝对地址的工作，分为静态重定位和动态重定位。
相对地址：用户程序中使用的地址
逻辑地址空间：与相对地址对用的存储空间
绝对地址：主存空间的地址编号
物理空间地址：与绝对地址对应的主存空间地址
A. 静态重定位：在装入一个作业时，把作业中的指令地址和数据地址全部转换成绝对地 址，转换工作在作业执行前一次完成，执行过程中无需就绪转换的工作方式。
B. 动态重定位：在作业执行过程中，由硬件的地址转换机构动态地进行地址转换，CPU 没执行一条指令时要把相对地址与基址寄存器中的值相加就可得到绝对地址的工作方 式。它是由软件和硬件相互配合来实现的。
C. 程序浮动（限动态重定位系统）：改变程序存放区域的作业仍能正确的执行。

5. 单用户连续存储（采用静态重定位）：
一种最简单的存储管理方式。任何时刻主存储器中最多只有一个作业，适合单道程序的系统。
缺点：
A. 作业执行中出现了某个等待事件时，处理器就空闲了，不能利用。
B. 一个作业独占主存空间，当有空闲区域时，不能被利用，降低主存空间的利用率。
C. 外围设备不能被充分利用

6. 覆盖技术：
采用覆盖技术时，要求用户把作业如何分段，作业可覆盖情况写成一个覆盖描述文件随同作业交给系统。操作系统按覆盖说明来控制割断的覆盖。
驻留区：程序主段所占的主存空间。
7. 对换技术：当执行中出现等待时间或用完一个时间片时，把该作业从主存储器换出，再把由调度程序选中的另一作业换出到主存储器。

8. 固定分区存储管理：
A. 基本原理：把主存储器中可分配的用户区域预先划分成若干个连续的区域，每个连续区称为一个分区。一个分区最多装入一个作业，多分区下，能够装入多个作业。适用于多道程序设计系统。由界限寄存器限制作业只能在所占分区运行。
B. 主存空间的分配与回收：设置“分区分配表”说明分区使用情况，0空闲1不空闲
C. 地址转换和存储保护：由于作业只在预先划定好的分区执行，可采用静态重定位。
绝对地址=相对地址+分区下限地址
下限地址<=绝对地址<=上限地址

10. 可变分区存储管理：
先判断可否装入作业，能够就按作业需求划分一个分区分配给空间
分区数由装入作业数决定。
A. 主存空间的分配与回收：
分区的划分：分区大小按作业的实际需求量来决定，克服固定分区空间不能充分利用的缺陷；
1. 主存空间的分配算法分：分区分配表法，“已分配区”、“空闲区表”
最先适应算法：第一个能满足作业要求的空闲区，多余的为空。易产生小碎片。
最优适应算法：挑选一个能满足作业最小的空闲区。易留下小空闲区。
最坏适应算法：总选最大的空闲区分割一部分给作业。
2. 贮存空间的回收算法
归还空闲区的几种情况：
*归还区有下邻空闲区；
*归还区上邻邻空闲区；
*归还区既有上邻闲区又有下邻空闲区；
*归还区既无上邻闲区又有下邻空闲区。
B. 地址转换和存储保护：
基址寄存器<=绝对地址<=限长寄存器内容
C. 移动技术：
1. 移动：把作业从一个存储区移动到另一个存储区域的工作。
2. 目的：集中分散的空闲区、便于动态的扩充主存
3. 注意问题：移动会增加系统开销、移动是有条件的（等待结果的程序不能动）

11. 页式存储管理：即可充分利用主存空间，又可减少移动所花的系统开销。
A. 页式存储管理原理：把主存分为大小相等的许多区，每个区为一块。
1. 相对地址=页号+页内地址
2. 需解决的问题：一是怎么知道主存储器哪些块已被占用，二是保证作业
分散后如何正确执行。
B. 页式主存空间分配与回收：采用“位示图”法，0空和1非空。
块号=字号*字长+位号
字号=块号除以字长后商的整数部分。
位号=块号mod字长(取余数)
C. 页表和地址转换：
1. 页表：页表指出相对地址中页号与主存块号的对应关系
2. 地址转换：页式采用动态重定位的方式装入作业，作业执行时由硬件的地址转 换机构来完成地址转换工作。
绝对地址=块号*块长+页内地址号
3. 快表：存放在高速缓冲存储器中的部分页表称之为块表。
存取平均时间：=快表命中率*（内存访问时间+高速缓冲器访问时间）+内存 访问时间+内存访问时间）*未命中率。
4. 相关联存储器：存放快表的高速缓冲存储器。

12. 虚拟存储管理
A. 什么是虚拟存储器（虚存）：
能装入作业的部分信息就能够开始执行，那么当主存空间小于作业需求量时，系统就能够装入作业，进而允许逻辑地址空间大于实际主存空间。
虚拟存储器好处：
1. 使主存空间充分被利用；
2. 从用户角度看，主存仿佛变大了。
B. 虚拟存储管理工作原理：
把作业信息保留在磁盘上，当要装入是，只将其中一部分先装入主存，作业执行过程中，如果访问信息不在主存中，则再设法把信息装入主存。
C. 页式虚拟存储器怎么实现
1. 实现原理：将作业全部信息作为副本存放在磁盘上，作业调度选中一个作业时至少把作业的第一页信息装入主存储器，执行过程中若访问的不在主存，再装入。对页表的改造，指出以装入页和未装入页。0（缺页）和1（以装入）。
2. 页面调度：指采用某种算法选择一页暂时调出，存放到磁盘，让出主存空间，用来存放当前要使用的页。同一页调出调进为抖动。
最佳调度算法（OPT）：调出以后不再访问的页或距前最长时间后访问的页。实现有难度，被用作其它算法的衡量标准。
先进先出调度算法（FIFO）：调出最先装入主存的一页，简单易实现。
最近最久未使用调度算法（LUR）：调出最久未使用的页。
3. 却页中断率：却页中断率=缺页数/访问页的总数
影响缺页中断率的因素：分配给作业的主存块数（越多越好）、页面大小（越大越好）、程序的编程方法。
D. 多级页表：windows 采用二级页表

13. UNIX的页式虚拟存储管理
A. UNIX的虚拟地址结构：把编程时用的地址称为虚拟地址。
B. UNIX的页表和地址转换：......
C. UNIX的页面调度：2号进程是页面守护进程。

第五章 文件管理
1. 文件管理（文件系统）：操作系统对信息进行管理的功能。
主要功能：管理用户信息存储、检索、跟新、共享、保护，为用户提供“按名存储”

2. 文件和文件系统：
A. 文件：逻辑上具有完整意义的信息集合。
文件名：文件的一个名字标示。
文件的分类：
1. 按用途分类:系统文件、库文件、用户文件；
2. 按保护级别分类：执行文件、只读文件、读写文件；
3. 按信息流分类：输入文件、输出文件、输入输出文件；
4. 按存放时间分类：临时文件、永久文件、档案文件；
5. 按设备类型分类：磁带文件、磁盘文件、卡片文件、打印文件；
6. 按文件组织结构分类：顺序文件、链式文件、索引文件。
B. 文件系统的组成：文件系统对文件统一管理，目的方便用户且保证文件安全可靠。
文件系统组成：
1. 文件目录：文件目录是实现按名存取的一种手段。
2. 文件的组织：用户按信息的使用和处理的方式来组织文件。
3. 文件存储空间管理：文件存到存储介质时，须记住存储空间被占用还是空闲。
4. 文件操作:是指为保证文件系统能正确存储和检索文件，系统规定了在一个文件上可执行的操作。
5. 文件的安全措施:

3. 文件的存储介质：能够记录信息的东西。
存储设备：能够安装存储介质的设备。
卷：指存储介质的物理单位。
块（物理记录）：指存储介质上能够连续存储信息的一个区域。
磁头号（从0开始）：读写磁头从上到下的各个盘面上磁头的编号。
柱面号（从0开始）：盘面上磁道的编号。
扇区号（从0开始）：沿磁盘旋转方向给各个扇区的编号；

4. 文件的存取方式：顺序存取、随机存取。采用哪种方式与文件使用方式和存储介质有关。

5. 文件目录：文件目录是用于检索文件，是文件系统实现按名存取的重要手段。
A. 文件目录项包括：1. 有关文件存取的控制信息；2. 有关文件的结构信息；3. 有关文件的管理信息。文件目录的组织和管理应便于检索和防止冲突。
B. 一级目录结构：最简单的文件目录，所有文件不能重名。
C. 二级目录结构：1. 用户文件目录：为每个用户置一张目录表用户文件目录；2. 主文件目录：一张总的目录表来登记各个用户的目录存放地址。
D. 树形目录结构：
树形目录结构（多机目录结构）：是指文件系统准许用户为自己的不同类型的文件建立子目录，再把子目录登记在用户文件目录中，又可把子目录中的文件细分后建立再下一级目录。这要就形成了多级目录。
根目录：主文件目录是树根。
绝对路径：根目录到访问目录
相对路径：当前目录到访问目录
树形目录的优点：1. 解决了重名问题；2. 有利于文件分类；3. 提高了检索文件的速度；4. 能进行存取权限的控制。

E. 文件目录的管理：
目录文件：由文件目录组成的文件。

6. 文件的组织：是指文件的结构方式。文件系统在两者间转换。
A. 文件的两种结构：
文件的逻辑结构：用户把能观察到的且能够处理的信息根据使用要求结构造成的文件。独立与物理环境。
文件的存储结构：是指在存储介质上的文件构造方式。
B. 文件的逻辑结构：
逻辑文件：是指用户组织的文件。
1. 流式文件：是指用户文件中的信息不再划分可独立单位，整个文件由一次的一串信息组成。
2. 记录式文件：指用户对文件中的信息按逻辑上独立的含义再划分信息单位，一个逻辑文件由若干个逻辑记录组成的的文件。
逻辑记录（记录）：记录式文件的信息单位。
逻辑记录号:记录式文件中逻辑记录的一次编号。
主键：唯一能标示某个记录的数据项。
次键：除了主键以外的其它数据项。
C. 文件的存储结构：
1. 物理文件：存放到存储介质上的文件。
2. 磁带文件的组织：由都文件头标、文件信息和文件尾标组成。顺序文件
3. 磁盘文件组织：顺序结构、链接结构、索引结构。
顺序结构缺点：磁盘存储空间利用率不高；对输出文件很难估计需多少磁盘块；影响文件的扩展。
克服缺点措施：存储一个文件时先分配若干连续的块，顺序的存储到这些块中；把文件划分成几个能独立存储的子文件。
链式结构：链式结构的文件为链式文件又称串联文件。
链式结构文件注意：在插入或删除一个记录时，若某块中的指针需要修改，应先读入改块到主存，再修改指针，然后写回原地址；每个磁盘块既要存放文件信息，又要存放管理指针，这样增加了文件占用的块数；读写磁盘文件以块为单位；错误的的指针可能指向其它文件，导致混论（经过双指针和磁盘块中加入文件名解决）
索引结构：索引文件的结构方式。
索引文件按的好处：方便文件的扩充；插入记录；删除记录
4. 存储方式与存储结构：
顺序存取的文件，文件系统可组织为顺序文件或链式文件；
随机存储的文件，文件系统可组织为索引文件。
D. 记录的成组与分解：
记录的成组：把多个逻辑记录合成一组存入一个块中的工作。
块因子：每块中逻辑记录的个数。
记录的分解：从一组记录中把一个记录分出来的操作。
7. 磁盘存储空间管理：
A. 位示图法：
1. 确定空闲块位置：
块号=字号*位数+位号
柱面号=块号/柱面上的块数
磁头号=（块号mod柱面块数）/盘面扇区数
扇区号=（块号mod柱面上的块数）mod盘面上的扇区数
2. 归还空闲块：
块号=柱面号*柱面上的块数+磁头号*盘面上的扇区数+扇区号
字号=块号/字字长（非整除则加一）
位号=块号mod字长
B. 空闲块表法：表中每个登记项记录一组连续空闲块的首块号和块数（0表示无效块）。采用最先适应、最优适应、最坏适应算法。
C. 空闲块链法：把所有的磁盘空闲块用指针链接在一起构成空闲块链，最后的空闲块中的指针为0，效率低需启动磁盘读取空闲块。作为改进能够把空闲块分成若干组，把指向一组中各空闲块的指针集中在一起。

8. 基本文件操作极其使用：
A. 文件系统提供给用户使用文件的手段是一组“文件操作（文件类的系统调用）”
B. 基本文件操作：
1. “建立”操作：
2. “打开”操作：
3. “读”操作：
4. “写”操作：
5. “关闭”操作：
6. “删除”操作

C. 文件操作的使用：
1. 读一个文件信息，依次调用：“打开”→“读”（可多次）→“关闭”
2. 写一个文件信息，依次调用：“建立→“写”（可多次调用）→“关闭”
3. 删除一个文件，依次调用：“关闭”→“删除”

9. 文件的安全性
A. 防止天灾人祸造成的破坏：多副本防止
B. 防止系统故障造成的破坏：建立副本、定时转存防止
C. 防止文件共享时造成破坏：
不准许同时使用，不许同时使用；
允许同时使用：规定用户使用权限，采用树形目录结构、建立存储控制表、把用户分类
D . 防止计算机病毒的侵害。
10. UNIX系统的文件管理：

A. UNIX文件和文件系统
设备文件：UNIX把外围设备也当做文件看待
UNIX系统分：基本文件系统和可装卸子文件系统

B. UNIX的文件结构：
文件的逻辑结构是由一串顺序的字符组成的流式文件；
文件的存储结构采用索引结构方式。

C. UNIX的文件目录：
UNIX采用树形文件目录，目录本身也是文件，有读、写、执行三种权限。

D. UNIX的索引节点：每个文件有唯一的索引节点。
1. 索引节点区：UNIX存放索引节点的磁盘块（其余为存放文件信息的文件存储区）
2. 磁盘索引节点：是指存放在磁盘上索引节点区的索引节点。
3. 活动索引节点表：能够加快文件的访问速度，对文件进行操作时，先读入表到主存。活动索引节点的寻找(iget);活动节点的释放（iput）
4. 目录索引：有了我那件目录、磁盘索引节点和活动节点系统就能够快速有效的进行目录检索。

E. UNIX的打开文件表：
系统打开文件表：一个文件能够被一个或多个进程打开，该表反映对被打开文件进行操作的动态信息。
进程打开文件表：一个进程打开多个文件。UNIX最多允许一个进程打开十五个文件。UNIX为每个进程设置一张进程打开表。

F. UNIX的文件操作：
建立文件（creat）：建立新文件；
打开文件（open）：打开已存在的文件；
系统调用（read）：读一个已经打开的文件；
系统调用（write）：写一个建立或打开的文件；
系统调用（close）：关闭一个打开的文件；
系统调用（link）：为一个文件从新命名；
系统调用（unlink）：删除文件的一个文件名；

11. UNIX的文件存储管理：UNIX把磁盘上的用来存放文件信息的磁盘块采用成组链接的方法进行管理。

第六章 设备管理
1. 设备管理的功能
输入输出操作：是指主存储器与外围设备之间的信息传送操作。或把外界信息输入计算机系统，或运算结果输出。
“块”单位：存储型设备（块设备），输入输出才做的信息传送单位。
“字符”单位：输入输出型设备（字符型设备），输入输出操作的信息传送单位。
设备管理的主要功能与好处：
主要功能：
1. 实现对外围设备的分配与回收:不使用时及时回收；
2. 实现外围设备的启动：外围设备启动由操作系统统一来做；
3. 实现对磁盘的驱动调度:
4. 处理外围设备的中断事件:
5. 实现虚拟设备：虚拟设备存储速度高；
好处：
1. 启动外围设备工作时，许多繁琐事务不必用户承担，大大方便用户；
2. 能够使某些设备共享，不同作业在执行期间能够使用同一设备，提高设备利用率；
3. 能够实现外围设备和其它计算机部件间的并行操作，充分发挥计算机系统的并行性，进一步提高系统的利用率；
4. 它还能够处理外围设备的一些故障，防止用户错误使用，从而提高外围设备和系统的安全性。

2. 外围设备的分类
独占设备：指针作业执行期间只允许一个作业独占使用的设备。
可共享设备：能够让若干个作业同时使用的设备。作业交替启动磁盘，决定对谁服务

3. 独占设备的管理
A. 设备的绝对号与相对号：用户的请求的设备号+相对号电脑转换为对应的绝对号。
设备的绝对号：为了区分识别设备，计算机系统对每一台设备都要登记，且为每一台设备确定的一个标号。
设备的相对号：是指由用户自己需要使用的若干台同类设备给出了编号。
B. 独占设备的分配
申请独占设备的两种方式：一是支持设备的绝对号，二是指定设备类、相对号。
设备的独立性：一般见户申请设备时只指定哪类设备，由系统将用户的“设备类、相对号”逻辑设备转换成具体的设备。
设备的独立性好处原因：
1. 系统只需找到指定设备类“好的且未分配”的设备进行分配；
2. 万一用户使用的设备出了故障，能够另一台“好的且未分配”代替。

4. 磁盘驱动的调度
A. 访问磁盘的操作时间
磁盘访问请求需：柱面号、磁头号、扇区号。
寻找时间：瓷胎在移动臂带动下移动到指定柱面的时间。
延迟时间：指定扇区旋转到磁头位置的时间。
传送时间：指定磁头将磁道上的信息读到主存或主存信息写到磁道的时间
驱动调度：是指系统采用一定的调度策略来决定各等待访问者的执行次序的工作。
驱动调度算法：是指驱动调度采用的调度策略。“移臂调度”和“旋转调度”
B. 移臂调度
1. 先来先服务调度算法：花费的寻找时间较长。
2. 最短寻找时间优先调度算法：总是寻找离磁头位置最近的请求。
3. 电梯调度算法：沿移臂方向，到头或尾时折返。
移臂向外：从里向外（向0号柱面移动）
移臂向里；从外向里（向柱面号增大的方向）
4. 单向扫描调度法：从磁头位置向柱面号大的方向扫描，到尾后跳转到0继续。

C. 旋转调度：是指优先选择延迟时间最短的访问者去执行的执行次序调度。
三种若干访问者访问的情况：前两种先到达读写磁头位置，再写读扇区。第3种需多次旋转，一次读取一个扇区，先后随机。
1. 若干访问者访问同一磁头下的不同扇区；
2. 若干访问者访问不同磁头下的不同扇号；
3. 若干访问者访问不同磁头下的相同扇区号。

D. 信息的优化分布：有利于减少延迟时间从而缩短输出输出操作时间，提高系统效率。

5. 输入输出操作的实现
A. 通道结构和通道程序
1. 通道结构：独立于系统的各个独立通道，负责主存储器与外围设备之间的信息传送。通道上的外围设备能并行工作。
输入/输出处理机：是指通道，螚单独完成输入/输出操作。
2. 通道命令（CCW）：命令码、数据主存地址、标志码、传送字节个数。
3. 通道地址字（CAW）：是指用来存放通道程序首地址的主存固定单元。
4. 通道状态字（CSW）：通道程序结束时，被记录执行情况所存放在主存固定单元。
有通道命令地址、设备状态、通道状态、剩余字节个数信息

B. 外围设备的启动
系统启动和控制外围设备完成输入/输出操作的三个阶段：准备阶段、启动I/阶段O、结束处理阶段
C. I/O中断事件的处理：
1. 操作正常结束：表示该作业得到设指定备传达的信息或信息传达到指定设备。进程由“等待传送”变为“就绪”。
2. 操作异常结束：设备异常（设备异常中断）、设备特殊（设备特殊情况中断）

6. 缓冲技术：指利用缓冲区来缓解处理器与外围设备之间速度不匹配的矛盾而采用的技术。
A. 单缓冲技术B. 双缓冲技术C. 缓冲池技术
空缓冲区：系统初始化时，缓冲池中的各缓冲区未被使用的区。

7. 虚拟设备：是指模拟的独占型设备。有利于提高作业的执行速度。
A. 为什么要提供虚拟设备？未解决独占设备不利。
独占设备的静态分配有诸多不利：
1. 作业独占设备时，只有一部分时间在使用它们，其余时间闲置。
2. 当每类独占设备只有一台时。多个独占设备只能同为一个作业服务。
3. 这些独占设备往往是低速设备。
B. 虚拟设备的实现
1. 基本条件：有一定的硬件和软件条件。
2. 实现原理：作业全部信息（多到程序设计系统可多个作业并行执行）→输入设备→磁盘（等待处理）。这要就不许要启动输入设备，中用等待处理结果。
3. 实现技术：
输入输出井：为实现虚拟设备，必须在磁盘上划分出称为井的专用空间，用以存放作业初始信息（输入井）和作业执行结果（输出井）。
斯普林系统（SPOOLING）：操作系统中实现虚拟设备的功能模块是在计算机控制下经过联机的外围设备同时操作SPOOLING来实现其功能的。由预输入程序、井管理程序、缓输出程序组成。
数据结构：作业表、预输入表、缓输出表。
功能实现：第一批作业执行结果正在输出，第二批作业正在处理，第三批作业信息正在预输入打磁盘的输入井中。

8. UNIX中的设备管理
A. UNIX设备和设备文件
1. UNIX把设备设备分为：块设备和字符设备。
块设备（存储设备）：以块为单位与主存交换信息。
字符设备（输出输出设备）：以字节为单位与主存交换信息。
主设备号:UNIX对某一类设备给出的编号。
次设备号：UNIX对每一台设备给出的编号。
2. 设备文件：UNIX把设备也当做文件对待。每个设备都有一个文件名，像文件一样操作。调用open、close、read和write。

B. UNIX的块设备缓冲技术：
9. UNIX的块设备缓冲技术：系统设置一批缓冲区，构成系统缓冲区池。
A. 缓冲区控制块：状态标志b_flags;队列指针;设备号dev;字节数b_bcount;块号b_blknob；存放地址b_addr
B. 缓冲区队列：空闲缓冲区队列；设备缓冲区队列。
C. 缓冲区队列管理：
1. 当需要一个缓冲区时，总是从缓冲区队列队首取一个缓冲区。
2. 缓冲区读写磁盘块后从空闲缓冲区退列并链入该设备的设备缓冲区队列（BUYS）
3. 缓冲区完成用户操作置DELWR，释放缓冲区，清除BUYS。
4. 分配缓冲区时总是摘取空闲缓冲区队列的第一个缓冲区。
5. 即在空闲队列又在设备队列的缓冲区，移作她用则退出两队链入新队。
D.