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第一章 計算機基礎知識

計算機的四特點：

1．有信息處理的特性。

2．有程序控制的特性。

3．有靈活選擇的特性。

4．有正確應用的特性。

計算機發展經歷5個重要階段：

1 大型機階段。

2 小型機階段。

3 微型機階段。

4 客戶機/服務器階段。

5 互聯網階段。

計算機現實分類：

　服務器，工作站，臺式機，便攜機，手持設備。

計算機傳統分類：

大型機，小型機，PC機，工作站，巨型機。

計算機指標：

1．位數。

2．速度。

MIPS是表示單字長定點指令的平均執行速度。MFLOPS是考察單字長浮點指令的平均執行速度。

3．容量。

Byte用B表示。1KB=1024B。

平均尋道時間是指磁頭沿盤片移動到需要讀寫的磁道所要的平均時間。平均等待時間是需要讀寫的扇區旋轉到磁頭下需要的平均時間。數據傳輸率是指磁頭找到所要讀寫的扇區后，每秒可以讀出或寫入的字節數。

4 帶寬。

Bps用b

5 版本。

6 可靠性。

平均無故障時間MTBF和平均故障修復時間MTTR來表示。

計算機應用領域：

1 科學計算。

2 事務處理。

3 過程控制。

4 輔助工程。

5 人工智能。

6 網絡應用。

一個完整的計算機系統由軟件和硬件兩部分組成。

計算機硬件組成四個層次：

1 芯片。

2 板卡。

3 設備。

4 網絡。

奔騰芯片的技術特點：

1。超標量技術。

通過內置多條流水線來同時執行多個處理，其實質是用空間換取時間。

2．超流水線技術。

通過細化流水，提高主頻，使得機器在一個周期內完成一個甚至多個操作，其實質是用時間換取空間。經典奔騰采用每條流水線分為四級流水：指令預取，譯碼，執行和寫回結果。

3．分支預測。

4．雙CACHE哈佛結構：指令與數據分開。

7 固化常用指令。

8 增強的64位數據總線。

9 采用PCI標準的局部總線。

10 錯誤檢測既功能用于校驗技術。

11 內建能源效率技術。

12 支持多重處理。

安騰芯片的技術特點。

64位處理機。奔騰系列為32位。INTER8080-8位。INTER8088-16位。

復雜指令系統CISC。

精簡指令技術RISC。

網絡卡主要功能：

2 實現與主機總線的通訊連接，解釋并執行主機的控制命令。

3 實現數據鏈路層的功能。

4 實現物理層的功能。

軟件就是指令序列：以代碼形式儲存儲存器中。

數據庫軟件是桌面應用軟件。

程序是由指令序列組成的，告訴計算機如何完成一個任務。

軟件開發的三個階段：

2 計劃階段。分為問題定義，可行性研究。

3 開發階段。分為需求分析，總體設計，詳細設計。

4 運行階段。主要是軟件維護。

在編程中，人們最先使用機器語言。因為它使用最貼近計算機硬件的2進制代碼，所以為低級語言。

符號化的機器語言，用助記符代替2進制代碼，成匯編語言。

把匯編語言源程序翻譯成機器語言目標程序的工具，就成為匯編程序。

把 反匯編程序。

把高級語言源程序翻譯成機器語言目標程序的工具，有兩種類型：解釋程序與編譯程序。

編譯程序是把輸入的整個源程序進行全部的翻譯轉換，產生出機器語言的目標程序，然后讓計算機執行從而得到計算機結果。

解釋程序就是把源程序輸入一句，翻譯一句，執行一句，并不成為整個目標程序。

多媒體技術就是有聲有色的信息處理與利用技術。

多媒體技術就是對文本，聲音，圖象和圖形進行處理，傳輸，儲存和播發的集成技術。

多媒體技術分為偏軟件技術和偏硬件技術。

多媒體硬件系統的基本組成有：

1．CD-ROM。

2．具有A/D和D/A轉換功能。

3．具有高清晰的彩色顯示器。

7 具有數據壓縮和解壓縮的硬件支持。

多媒體的關鍵技術：

1 數據壓縮和解壓縮技術：

JPEG：實用與連續色調，多級灰度，彩色或單色靜止圖象。

MPEG：考慮音頻和視頻同步。

2 芯片和插卡技術。

3 多媒體操作系統技術。

4 多媒體數據管理技術。

一種適用于多媒體數據管理的技術就是基于超文本技術的多媒體管理技術，及超媒體技術。

當信息不限于文本時，稱為超媒體。

1 結點。2。鏈。

超媒體系統的組成：

2 編輯器。編輯器可以幫助用戶建立，修改信息網絡中的結點和鏈。

3 導航工具。一是數據庫那樣基于條件的查詢，一是交互樣式沿鏈走向的查詢。

4 超媒體語言。超媒體語言能以一種程序設計方法描述超媒體網絡的構造，結點和其他各種屬性。

　　　　　　　　　第二章操作系統

軟件是為了使用戶使用并充分發揮計算機性能和效率的各種程序和數據的統稱。

軟件又分為系統軟件和應用軟件。

系統軟件是所有用戶使用的為了解決用戶使用計算機而編制的程序。

應用軟件是為解決某特定的問題而編制的程序。

操作系統是硬件與所有其他軟件之間的接口，而且是整個計算機系統的控制和管理中心。

操作系統兩個重要作用：

1．管理系統中各種資源。

所有硬件部分稱為硬件資源。而程序和數據等信息成為軟件資源。

2 為用戶提供良好的界面。

操作系統的特征：

1 并發性。

是在計算機系統中同時存在多個程序，宏觀上看，這些程序是同時向前推進的。

在單CPU上，這些并發執行的程序是交替在CPU上運行的。

程序并發性體現在兩個方面：

用戶程序與用戶程序之間的并發執行。

用戶程序與操作系統程序之間的并發。

2 共享性。

資源共享是操作系統程序和多個用戶程序共用系統中的資源。

3 隨機性。

隨機性指：操作系統的運行是在一個隨機的環境中，一個設備可能在任何時間向處理機發出中斷請求，系統無法知道運行著的程序會在什么時候做什么事情。

沒有任何軟件支持的計算機稱為裸機。

操作系統是硬件的第一層軟件擴充。

操作系統的功能：

1 進程管理：主要是對處理機進行處理。

隨著系統對處理機管理方法不同，其提供的作業處理方式也不同，例如有批處理方式，分時方式和實時方式。

2 存儲管理：主要是管理內存資源。

當內存不夠的時候，解決內存擴充問題，就是內存和外存結合起來的管理，為用戶提供一個容量比實際內存大的多的虛擬存儲器，這是操作系統的存儲功能的重要任務。

3 文件管理。系統中的信息資源是以文件的形式存放在外存儲器上的。

4 設備管理。設備管理是計算機系統中除了CPU和內存外的所有輸入，輸出設備的管理。

5 用戶和操作系統的接口。

操作系統的分類：

1 批處理操作系統。

兩個特點：一是多道，一是成批。多道是系統內同時容納多個作業，這些作業存放在外存中，組成一個后備作業序列，系統按一定的調度原則每次從后備作業中選取一個或多個作業放入內存中運行，運行作業結束并退出運行和后備作業進行運行均由系統自動實現，從而在系統中形成一個自動轉接的連續的作業流。而成批是系統運行中不允許用戶和他的作業發生交互關系。

批處理系統追求的目標是提高系統資源利用率和大作業吞吐量以及作業流程的自動化。

2 分時系統。

分時系統允許多個用戶同時連機使用計算機。

操作系統采用時間片輪轉的方式處理每個用戶的服務請求。

特點：

多路性。

交互性。又叫交互操作系統。

獨立性。

及時性。分時系統性能的主要指標之一的是響應時間，是從終端發出命令到系統與應答的時間。

通常計算機系統采用批處理和分時處理方式來為用戶服務。時間要求不強的作業放入后臺批處理處理，需要頻繁交互的作業在前臺分時處理。

3 實時系統。

系統能夠及時響應隨機發生的外部事件，并在嚴格的時間范圍內完成對該事件的處理。實時系統作為一個特定應用中的控制設備來使用。

分為兩類：

1． 時控制系統。

2． 時信息處理系統。

　特點：及時響應和高可靠性。

4 個人計算機操作系統。

個人計算機操作系統是一個聯機交互的單用戶操作系統，它提供的聯機交互功能與分時系統所提供的功能很相似。

5 網絡操作系統。

計算機網絡是通過通信設施將地理上分散的具有自治功能的多個計算機系統互連起來，實現信息交換，資源共享，互操作和協作處理的系統。網絡操作系統就是在原來的各自計算機系統操作上，按照網絡體系結構的各個協議標準進行開發，使之包括網絡管理，通信，資源共享，系統安全和多種網絡應用服務的操作系統。

6 分布式操作系統。

從資源管理觀點：

把操作系統分為處理機管理，存儲管理，設備管理，文件管理，用戶與操作系統的接口等5個主要部分。

虛機器觀點。

用戶不再直接使用硬件機器，而是通過操作系統來控制和使用計算機，從而把計算機擴充為功能更強，使用更加方便的計算機系統。操作系統的全部功能，稱為操作系統虛機器。

操作系統所涉及的硬件環境：

2 特權指令與處理機狀態。

特權指令和非特權指令。

特權指令是只允許操作系統使用，而不允許一般用戶使用的指令。

非特權指令之處的指令稱為非特權指令，非特權指令的執行不影響其他用戶以及系統。

3 CPU狀態。

CPU交替執行操作系統程序和用戶程序。

CPU的狀態屬于程序狀態字PSW的一位。大多數計算機系統將CPU執行狀態分為管態和目態。

管態又叫特權態，系統態或核心態。CPU在管態下可以執行指令系統的全集。通常，操作系統在管態下運行。

目態又叫常態或用戶態。機器處于目態時，程序只能執行非特權指令。用戶程序只能在目態下運行，如果用戶程序在目態下執行特權指令，硬件將發生中斷，由操作系統獲得控制，特權指令執行被禁止，這樣可以防止用戶程序有意或無意的破壞系統。

從目態轉換為管態的唯一途徑是中斷。

從管態到目態可以通過修改程序狀態字來實現，這將伴隨這由操作系統程序到用戶程序的轉換。

4 中斷機制。

中斷機制是現代計算機系統中的基礎設施之一，它在系統中起著通信網絡作用，以協調系統對各種外部事件的響應和處理。

中斷是實現多道程序設計的必要條件。

中斷是CPU對系統發生的某個事件作出的一種反應。

引起中斷的事件稱為中斷源。中斷源向CPU提出處理的請求稱為中斷請求。發生中斷時被打斷程序的暫停點成為斷點。CPU暫停現行程序而轉為響應中斷請求的過程稱為中斷響應。處理中斷源的程序稱為中斷處理程序。CPU執行有關的中斷處理程序稱為中斷處理。而返回斷點的過程稱為中斷返回。

中斷的實現實行軟件和硬件綜合完成，硬件部分叫做硬件裝置，軟件部分成為軟件處理程序。

中斷裝置和中斷處理程序統稱為中斷系統。

一般將中斷源分為兩大類：強迫性中斷和自愿性中斷。

強迫性中斷是正在運行的程序所不期望的，它們是或發生，何時發生事先無法預料，因而運行程序可以在任意位置處被打斷。

2 輸入輸出中斷:：這是來自通道或外部設備的中斷。

3 硬件故障中斷

4 時鐘中斷

5 控制臺中斷

6 程序性中斷

自愿性中斷是正在運行的程序有意識安排的，通常是由于程序員在編制程序時，因要求操作

系統提供服務而有意使用訪管指令或系統調用，從而導致中斷的，所以又稱其為訪管中斷。

系統為每類中斷設置一個中斷處理程序。每個中斷處理程序都有一個入口地址PC及其運行

環境PSW，它們被稱為中斷向量，保存在內存中固定的單元。

中斷響應是解決中斷的發現和接受問題，是由中斷裝置完成的。中斷響應是硬件對中斷請求

作出響應的過程，包括識別中斷源，保留現場，引出中斷處理程序等過程。

CPU每執行完一條指令，便去掃描中斷寄存器，查詢有無中斷請求。若有中斷請求，則通過交換中斷向量進入中斷處理程序，這就是中斷響應。

系統根據引起中斷事件的重要性和緊迫程度，由硬件將中斷源分為若干個級別，稱為中斷優先級。

中斷屏蔽是指在提出中斷請求之后，CPU不予響應的狀態。它常常用來在處理某一中斷時防止同級中斷的干擾或在處理一段不可分割，必須連續執行的程序時防止任何中斷事件的干擾。

CPU是否允許某類中斷，由當前程序狀態字中的中斷屏蔽位決定。

屏蔽中斷源相當于關中斷，處于關中斷狀態下執行的程序段因盡量短，否則可能會丟失信息

，也會影響系統的并發性。

中斷反應過程：

1保存被中斷程序的現場。

2分析中斷源，確定中斷原因。

3轉去執行相應的處理程序。

4恢復被中斷程序現場，繼續執行被中斷程序。

操作系統向用戶提供兩類接口：一類是用于程序級的，另一類是用于作業控制一級的。

1 程序級接口。

它由一組系統調用命令組成。與機器指令不同之處在于系統調用命令由操作系統核心解釋執行。

系統調用是操作系統向用戶提供的程序一級的服務，用戶程序借助與系統調用命令來向操作系統提出各種資源要求和服務請求。

一般系統調用可分為幾類：設備管理類，文件管理類，進程控制類，進程通信類，存儲管理類。

2 作業級接口。

這類接口是系統為用戶在作業一級請求系統服務而設置的，用戶可利用這組接口組織作業的工作流程和控制作業的運行。這類接口分為聯機接口和脫機接口。

1 聯機接口。

聯機接口由一組鍵盤操作命令組成，是用戶以交互方式請求操作系統服務的手段。

鍵盤操作命令的作業控制方式靈活方便，用戶可以根據運行情況隨時干預自己的作業，但是系統利用率不高。

2 脫機接口。

由一組作業控制命令組成，供脫機用戶使用。

這種接口主要是用于批處理方式操作系統，其優點是作業的操作過程由系統自動調度或系統操作員干預，因而系統利用率高。

處理機是計算機系統中最重要的資源。

多道程序設計是操作系統所采用的最基本，最重要的技術。其根本目的是提高整個系統的效率。

衡量系統效率的尺度是系統吞吐量。所謂吞吐量是單位時間內系統所處理作業的道數。

進程是具有一定獨立功能的程序關于某個數據集合上的一次運行運動，進程是系統核心資源分配和調度的一個獨立單位。

進程可以分為系統進程和用戶進程兩類。

系統進程的優先級通常高與一般用戶進程的優先級。

從靜態的角度看，進程是程序，數據和進程控制塊PCB三部分組成。

進程和程序的區別是程序是靜態的，而進程是動態的。

一個進程可以執行一個或幾個程序，一個程序也可以構成多個進程。

被創建的進程成為子進程，創建者稱為父進程，從而構成進程家族。

操作系統的并發性和共享性正是通過進程的活動體現出來的。

1 并發性。

2 動態性。

3 獨立性。

4 交往性。

5 異步性。

進行中的進程可以處于以下三種之一：運行，就緒，等待。

運行狀態是進程已經獲得CPU，并且在CPU上執行的狀態。顯然，在一個單CPU系統上，最多只有一個進程處于運行狀態。

就緒狀態，是一個進程已經具備運行條件，但是由于沒有獲得CPU而不能運行所處的狀態。

等待狀態，也叫阻塞狀態或封鎖狀態。是進程因等待某種事件發生而暫時不能運行的狀態。

在任何時刻，任何進程都處于且僅處于以上3種狀態之一。

為了便于系統控制和描述進程的活動進程，在操作系統核心中為進程定義為一個專門的數據結構，成為進程控制塊PCB。

PCB信息可以分成為調度信息和現場信息兩部分。

每個進程都有自己專用的工作存儲區，其他進程運行時不會改變它的內容。

進程是程序，數據和進程控制塊PCB三部分組成。

系統中進程隊列分為3類：

1 就緒隊列。

2 等待隊列。

3 運行隊列。在單機系統中整個系統只有一個。實際上，一個運行隊列中只有一個進程。

進程同步是進程之間一種直接的協同工作關系，是一些進程相互合作，共同完成一項任務。進程之間間接相互作用構成進程同步。

各個進程互相排斥使用這些資源，進程之間的這種關系是進程的互斥。

進程之間的間接相互作用叫做進程的互斥。

系統中一些資源一次只允許一個進程使用，這個資源稱為臨界資源。而在進程中訪問臨界資源的那一段程序稱為臨界區。

系統對臨界區的調度原則歸納為：當沒有進程在臨界區時，允許一個進程立即進入臨界區；若有一個進程已經在臨界區，其他要求進入臨界區的進程必須等待，進程進入臨界區的要求必須在有限時間里得到滿足。

信號量。被P和V操作使用。

原語是由若干條機器指令構成的一段程序，用以完成特定功能。

原語在執行過程中不可分割。

高級通信原語，解決大量信息交換問題。

目前高級通信機制有1消息緩沖通信，2管道通信和3信箱通信。

2 實現信息緩沖通信，要利用發送原語和接受原語。

3 管道通信以文件系統為基礎。

實質是利用外存來進行數據通信，故具有傳送數據大的優點。

4 信箱通信。

分為單向信箱和雙向信箱兩種通信方式。

進程控制通過原語來實現。

1．創建原語。

進程的控制是通過原語實現的。

創建一個進程的主要任務是建立進程控制塊PCB。

撤消進程的實質是撤消進程控制塊PCB。

3 撤消原語。

4 阻塞原語。

5 喚醒原語。

進程調度是處理機調度。

1 記錄系統中所有進程的執行狀態。

2 根據一定調度算法，從就緒隊列中選出一個進程來，準備把CPU分給它。

3 把CPU分給進程。

進程調度一般在下面的情況下發生的：

1 正在執行的進程執行完畢。

2 正在執行的進程調用阻塞原語將自己阻塞起來進入等待狀態。

3 正在執行的進程調用了P原語操作，從而因為資源不足而被阻塞，或調用了V原語操作擊活了等待資源的進程。

4 在分時系統中時間片用完。

在CPU方式是可以剝奪的時候，還有：

12 就緒隊列中的某個進程的優先級邊的高與當前進程的優先級，從而引起進進程調度。

進程調度算法解決以何種次序對各就緒進程進行處理機的分配以及按何種時間比例讓進程占用處理機。

1 先進先出算法。

2 時間片輪轉算法。

3 最高優先數算法。

靜態優先數。動態優先數。

在多道程序系統中，一組進程中的每個進程均無限期的等待被該組進程中的另一個進程所占有且永遠不會釋放的資源，這種現象處于死鎖狀態。處于死瑣狀態的進程稱為死瑣進程。發生死瑣時，死瑣進程至少有兩個。所有死瑣進程都有等待資源，其中，至少有兩個死瑣進程占用了資源。

永久性資源和臨時性資源。

產生死瑣的原因是：

3 系統提供的資源數量有限，不能滿足每個進程的使用。

4 多道程序設計時，進程推進次序不合理。

產生死瑣的4個必要條件：

1 互斥條件。

2 不可剝奪條件。

3 部分分配。

4 循環等待。

資源分配圖（注意40頁B圖有問題）

三種預防措施：

2 采用靜態資源預分配，破壞“部分分配”條件。

3 允許進程剝奪其他進程占用的資源，從而破壞“不可剝奪”條件。

4 采用資源有序分配法，破壞“環路”條件。

安全狀態是沒有死瑣的狀態。

什么時候進行死瑣檢測主要取決于死瑣發生的頻率和死瑣所涉及的進程個數。

死瑣的解除：

1 資源剝奪法。

2 撤消進程法。

比進程更小的能獨立運行的基本單位：線程。

每個線程有一個唯一的標識符和一張線程描述表。

不同的線程可以執行相同的程序。

同一個進程中的線程共享該進程的內存地址空間。

線程是處理機的獨立調度單位，多個線程是可以并發執行的。

引入線程的好處：

1 創建一個新線程花費的時間少。

2 兩個線程的切換時間少。

3 由于同一個進程內的現成共享內存和文件，所以線程之間互相通信必須調用內核。

4 線程能獨立執行，能充分利用和發揮處理機與外圍設備并行工作的能力。

存儲管理主要是對內存空間的管理。

內存空間分為：系統區；用戶區。

內存共享是兩個或多個線程共用內存中相同的區域，其目的是節省內存空間，實現進程之間的通信，提高內存空間的利用率。

存儲共享的內容可以是程序的代碼，也可是數據，如果是代碼共享，則必須是純代碼，或叫做“可再入程序”，既它在運行過程中不修改自身。代碼共享的目的是節省內存。

存儲保護：

1 防止地址越界。

2 防止操作越權。

實存儲器：內存，外存，高速緩存。

虛存儲器：1．用戶程序的邏輯地址構成的地址空間。

　　　　　2．當內存容量不滿足用戶要求時候，采用一種將內存空間與外存空間有機結合的在一起，利用外存自動調動的方法構成一個大的存儲器。

地址影射：為了保證CPU執行程序指令時候能夠正確訪問存儲單元，需要將用戶程序中的邏輯地址轉化為運行時可由機器直接尋址的物理地址。

分為：靜態地址影射和動態地址影射。

內存擴充：在硬件支持下，將外存作為內存的擴充部分供用戶程序使用。

虛擬存儲技術：利用內存擴充技術，由操作系統處理內存與外存的關系，統一管理內外存，向用戶提供一個容量相當大的虛擬存儲空間。

1 靜態等長分區的分配。

內存空間被分為若干個長度相等的區域，每個區域叫做一個頁面。

2 動態異長分區的分配。

系統用空閑區表管理這些區域。

包括：空閑區首地址和空閑區長度。

碎片：內存中出現的一些零散的小空間區域。

利用：緊湊。緊湊技術。

分區管理是滿足多道程序運行的最簡單的存儲管理方案。

分區分為固定分區和可變分區。

基址寄存器用來存放用戶程序在內存中的起始地址，限長寄存器用來存放用戶程序的長度。

單一連續區存儲管理方案：對單道系統。

頁式存儲管理。

頁式存儲管理將內存空間發分為等長的若干區域，每個區域稱為一個物理頁面，有時也稱為內存塊或塊。

內存的所有物理頁面從0開始編號，稱做物理頁號或內存塊號。

每個物理頁面內從0開始編址，稱為頁內地址。

頁面大小一般為2的整數次冪。

聯想寄存器（相聯存儲器）：由高速寄存器組成，成為一張快表。

快表用來存放當前訪問最頻繁的少數活動頁的頁號。

查找快表和查找內存頁是同步的。

每個物理段在內存中有一個開始位置，稱為段首址。

邏輯上連續的段在內存中不一定連續存放。

進程運行時，在一段時間里，程序的執行往往呈現高度的局部性，包括時間局部性和空間局部性。

時間局部性是一旦一個指令被執行了，則在不久的將來，它可能再被執行。

空間局部性是一旦一個指令一個存儲單元被訪問，那么它附近的單元也將很快被訪問。

程序的局部性原理是虛擬存儲技術引入的前提。

虛擬存儲的實現原理是，當進程要求運行時，不是將它全部裝入內存，而是將其一部分裝入內存，另一部分暫時不裝入內存。

虛擬存儲管理分為虛擬頁式，虛擬段式，虛擬段頁式。

頁面淘汰：當內存空間已被占滿而又要掉入新頁面時候，必須把已在內存的某個頁面淘汰掉。如果被淘汰的頁面曾經被修改過，還要將此頁面寫回外存，再換入新的頁面。

顛簸是由缺頁率高而引入。

系統規定缺頁率的上界和下界。

交換技術是：進程在內存空間與外存空間之間的動態調整，是緩解內存空間緊張的一種有效方法。

文件是具有符號名的，在邏輯上具有完整意義的一組相關信息項的有序序列。

信息項是構成文件內容的基本單位。

讀指針用來記錄文件當前文件之前的讀取位置，它指向下一個將要讀取的信息項。

寫指針用來記錄文件當前的寫入位置，下一個將要寫入的信息項被寫到該處。

按性質和用途分類：系統文件。用戶文件。

按文件的邏輯結構分為：流式文件。記錄式文件。

按信息的保存期限分類：臨時文件。永久性文件。檔案文件。

按文件的物理結構分類：順序文件。鏈接文件。索引文件。HASH文件。索引順序文件。

按文件的存取方式：順序存取文件。隨機存取文件。

UNIX系統中文件分類：普通文件。目錄文件。特殊文件。

文件系統：操作系統中實現文件統一管理的一組軟件，被管理的文件以及為實施文件管理所需要的一些數據結構的總稱。

文件的邏輯結構是文件的外部組織形式。

3 流式文件。基本單位是字符。流式文件是有序字符的集合，其長度為該文件所包含的字符個數，所以稱為字符流文件。

4 記錄式文件。基本單位是記錄。分為：定長記錄文件和變長記錄文件。

文件的存取方式是由文件的性質和用戶使用文件的情況決定。

1 順序存取。

2 隨機存取。

磁帶是順序存取。磁盤是隨機存取。

文件的物理結構：

1 順序結構。

2 鏈接結構。

3 索引結構。

如果是三級索引，文件長度最大為：256*256*256+256*256+256+10

文件系統最大的一個特點是“按名存取”

文件目錄是文件控制塊的有序集合。

目錄文件是長度固定的記錄式文件。大多數操作系統如UNIX，DOS采用多級目錄機構 ，稱為樹型目錄結構。

從根目錄出發到任一非葉結點或樹頁結點都有且只有一條路徑。

系統為用戶提供一個目前使用的工作目錄，稱為當前目錄。

目錄分解法：將目錄項分為：名號目錄項，基本目錄項。

目錄文件也分為名號目錄文件和基本目錄文件。

文件存取控制通過文件的共享，保護和保密三方面體現。

文件的共享是一個文件可以允許多個用戶共同使用。

文件的存取控制分為兩級：

2 訪問者的識別。文件主。文件主的同組用戶或合作者。其他用戶。

3 存取權限的識別。

存取控制表一般放在文件控制塊里。

文件的操作：OPEN。CLOSE。READ。WRITE。CREAT 。DELETE。

保證文件系統安全的方法是備份。

1 海量轉儲。

2 增量轉儲。

設備管理是計算機系統中除了CPU和內存以外的所有輸入，輸出設備的管理。

4 按設備工作特性分為：存儲設備，輸入輸出設備。

5 按設備上數據組織方式分類：塊設備，字符設備。

6 按資源分配的角度分類：獨占設備。共享設備。虛擬設備。虛設備技術。虛設備。

SPOOLing技術是一種典型的虛設備技術。

CUP對外部設備的控制方式分為：

1 中斷處理方式。

每當設備完成I/O操作，已中斷請求方式通知CPU，然后進行相應處理。

2 循環測試方式。

3 直接內存存取方式DMA。

DMA方式用于高速設備與內存之間批量數據的傳輸。

6 通道方式。通道是一個用于控制外部設備工作的硬件機制，相當與一個功能簡單的處理機。是實現計算和傳輸并行的基礎。

主機對外部設備的控制三個層次來實現，既通道，控制器和設備。

一個通道可以控制多個控制器，一個控制器又可以連接若干臺同類型的外部設備。

一般設備的連接可以采用交叉連接。好處是：

1 提高系統的可靠性。

2 提高設備的并行性。

通道分為：

3 字節多路通道。連接打印機，終端等低速和中速設備。

4 選擇通道。連接磁盤，磁帶等高速設備。

5 成組多路通道。

通道的運算控制部件包括：

1 通道地址字：CAW。

2 通道命令字：CCW。

3 通道狀態字：CSW。

通道訪問內存采用“周期竊用”方式。

緩沖是計算機系統中常用的技術。一般，凡是數據到達速度和離去不匹配的地方都可以采用數據緩沖技術。

緩沖池。

設備分配的任務是按照一定的方法為申請設備的進程分配合適的設備，控制器和通道。

SPOOLing是一種虛擬設備技術。其核心思想是在一臺共享設備上模擬獨占設備的操作。

輸入井和輸出井。

在配有通道的系統中，I/O程序稱為通道程序。

活動頭磁盤的存取訪問時間一般有三個部分：

1 尋道時間。

2 旋轉延遲時間。

3 傳送時間。

磁盤優化調度算法：

2 先來先服務磁盤調度算法FCFS。

3 最短尋道時間優先磁盤調度算法SSTF。

4 掃描算法SCAN。

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