发布时间 : 星期一 文章操作系统期末考试复习题（全）及提纲总结 - 图文更新完毕开始阅读
1、熟悉I/O系统的基本构成：I/O系统包括：I/O设备；设备控制器；I/O通道；和总线系统。
2、熟悉各种I/O控制方式： 程序I/O方式；中断驱动I/O控制方式；直接存储器访问（DMA）I/O控制方式；I/O通道控制方式。
3、熟悉缓冲的概念以及几种常用缓冲的应用：
缓冲指用来暂存数据的缓冲存储器。是为了缓和CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾；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设备的并行性而设立的。 几种常用的缓冲：
单缓冲：在单缓冲情况下，每当用户进程发出一I/O请求时，操作系统便在主存中为之分配一缓冲区。 双缓冲：是在设备输入时，先将数据送人第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。
循环缓冲：通常是提供给输入进程或计算进程使用，输入进程不断向空缓冲区输入数据，而计算进程则从中提取数据进行计算。
缓冲池：为了提高缓冲区的利用率，在池中设置了多个可供若干个进程共享的缓冲区。
4、熟悉I/O软件的基本构造：中断处理程序；设备驱动程序；设备独立性软件；用户层的I/O软件。 5、熟悉设备分配的概念，掌握SPOOLING的实现原理
设备分配：每当进程向系统提出I/O请求时，只要是可能和安全的，设备分配程序便按照一定的策略，把设备分配给请求用户（进程）。
SPOOLing是Simultaneous Peripheral Operation On-Line （即外部设备联机并行操作）的缩写，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常称为“假脱机技术”。实际上是一种外围设备同时联机操作技术,又称为排队转储技术。
它在输入和输出之间增加了“输入井”和“输出井”的排队转储环节。 SPOOLing系统主要包括以下三部分：
（1）输入井和输出井：这是在磁盘上开辟出来的两个存储区域。输入井模拟脱机输入时的磁盘，用于收容I/O设备输入的数据。输出井模拟脱机输入时的磁盘，用于收容用户程序的输出数据。
（2）输入缓冲区和输出缓冲区：这是在内存中开辟的两个缓冲区。输入缓冲区用于暂存有输入设备送来的数据，以后在传送到输出井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送到输出设备。 （3）输入进程和输出进程：输入进程模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据有输入设备到输入缓冲区，再送到输入井。当CPU需要输入设备时，直接从输入井读入内存。输出进程模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输入的数据，先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据，经过输出缓冲区送到输出设备上。
6、掌握磁盘调度的常见方法（FCFS, SCAN, CSCAN）
FCFS：先来先服务，它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
SCAN:扫描算法，磁头不停的往复运动，由边缘至中心然后返回，沿途执行已经到来的访问。 CSCAN：循环扫描算法，在SCAN算法的基础上规定磁头单向移动。
第六章
一、简答题
1）文件的定义：文件时具有文件名的一组相关信息集合。 2）根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类:
(1) 系统文件。这是指由系统软件构成的文件。大多数的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许修改；有的系统文件不直接对用户开放。
(2) 用户文件。指由用户的源代码、目标文件、可执行文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保管。
(3) 库文件。这是由标准子例程及常用的例程等所构成的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
3）按文件中数据的形式分类
按这种方式分类，也可把文件分为三类：
(1) 源文件。这是指由源程序和数据构成的文件。通常由终端或输入设备输入的源程序和数据所形成的文件都属于源文件。它通常是由ASCII码或汉字所组成的。
(2) 目标文件。这是指把源程序经过相应语言的编译程序编译过，但尚未经过链接程序链接的目标代码所构成的文件。它属于二进制文件。通常，目标文件所使用的后缀名是“.obj”。
(3) 可执行文件。这是指把编译后所产生的目标代码再经过链接程序链接后所形成的文件。 4) 按存取控制属性分类
根据系统管理员或用户所规定的存取控制属性，可将文件分为三类：
(1) 只执行文件。该类文件只允许被核准的用户调用执行，既不允许读，更不允许写。 (2) 只读文件。该类文件只允许文件主及被核准的用户去读，但不允许写。 (3) 读写文件。这是指允许文件主和被核准的用户去读或写的文件。 5) 按组织形式和处理方式分类
根据文件的组织形式和系统对其的处理方式，可将文件分为三类：
(1) 普通文件：由ASCII码或二进制码组成的字符文件。一般用户建立的源程序文件、数据文件、目标代码文件及操作系统自身代码文件、库文件、实用程序文件等都是普通文件，它们通常存储在外存储设备上。
(2) 目录文件：由文件目录组成的，用来管理和实现文件系统功能的系统文件，通过目录文件可以对其它文件的信息进行检索。由于目录文件也是由字符序列构成，因此对其可进行与普通文件一样的种种文件操作。
6）文件应具有自己的属性，属性可以包括：
(1) 文件类型。可以从不同的角度来规定文件的类型，如源文件、目标文件及可执行文件等。 (2) 文件长度。文件长度指文件的当前长度，长度的单位可以是字节、字或块，也可能是最大允许的长度。
(3) 文件的物理位置。该项属性通常是用于指示文件在哪一个设备上及在该设备的哪个位置的指针。 (4) 文件的建立时间。这是指文件最后一次的修改时间等。
7）文件管理系统管理的对象有：① 文件。它作为文件管理的直接对象。② 目录。为了方便用户对文件的存取和检索，在文件系统中必须配置目录，每个目录项中，必须含有文件名及该文件所在的物理地址(或指针)。对目录的组织和管理是方便用户和提高对文件存取速度的关键。③ 磁盘(磁带)存储空间。文件和目录必定占用存储空间，对这部分空间的有效管理，不仅能提高外存的利用率，而且能提高对文件的存取速度。 8）文件系统的接口
为方便用户使用文件系统，文件系统通常向用户提供两种类型的接口:
(1) 命令接口。 这是指作为用户与文件系统交互的接口。 用户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的服务。
(2) 程序接口。这是指作为用户程序与文件系统的接口。用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。 9）文件操作
1．最基本的文件操作
(1) 创建文件。在创建一个新文件时，系统首先要为新文件分配必要的外存空间，并在文件系统的目录中，为之建立一个目录项。目录项中应记录新文件的文件名及其在外存的地址等属性。
(2) 删除文件。当已不再需要某文件时，可将它从文件系统中删除。在删除时，系统应先从目录中找到要删除文件的目录项，使之成为空项，然后回收该文件所占用的存储空间。
(3) 读文件。在读一个文件时，须在相应系统调用中给出文件名和应读入的内存目标地址。此时，系统同样要查找目录，找到指定的目录项，从中得到被读文件在外存中的位置。在目录项中，还有一个指针
用于对文件的读/写。
(4) 写文件。在写一个文件时，须在相应系统调用中给出该文件名及该文件在内存中的(源)地址。为此，也同样须先查找目录，找到指定文件的目录项，再利用目录中的写指针进行写操作。
(5) 截断文件。如果一个文件的内容已经陈旧而需要全部更新时，一种方法是将此文件删除，再重新创建一个新文件。但如果文件名及其属性均无改变时，则可采取另一种所谓的截断文件的方法，此即将原有文件的长度设置为0，或者说是放弃原有的文件内容。
(6) 设置文件的读/写位置。前述的文件读/写操作都只提供了对文件顺序存取的手段，即每次都是从文件的始端读或写。设置文件读/写位置的操作，用于设置文件读/写指针的位置，以便每次读/写文件时，不是从其始端而是从所设置的位置开始操作。也正因如此，才能改顺序存取为随机存取。 10）文件的“打开”和“关闭”操作
当前OS所提供的大多数对文件的操作，其过程大致都是这样两步: 第一步是通过检索文件目录来找到指定文件的属性及其在外存上的位置；第二步是对文件实施相应的操作，如读文件或写文件等。当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用open系统调用将该文件打开。
所谓“打开”，是指系统将指名文件的属性(包括该文件在外存上的物理位置)从外存拷贝到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号(或称为索引)返回给用户。以后，当用户再要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便可直接利用该索引号到打开文件表中去查找，从而避免了对该文件的再次检索。这样不仅节省了大量的检索开销，也显著地提高了对文件的操作速度。如果用户已不再需要对该文件实施相应的操作时，可利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文件，OS将会把该文件从打开文件表中的表目上删除掉。 文件逻辑结构的类型：有结构文件和无结构文件 12）记录的长度可分为定长和不定长两类。
(1) 定长记录。这是指文件中所有记录的长度都是相同的，所有记录中的各数据项都处在记录中相同的位置，具有相同的顺序和长度。文件的长度用记录数目表示。对定长记录的处理方便、开销小，所以这是目前较常用的一种记录格式，被广泛用于数据处理中。
2) 变长记录。这是指文件中各记录的长度不相同。产生变长记录的原因，可能是由于一个记录中所包含的数据项数目并不相同，如书的著作者、论文中的关键词等；也可能是数据项本身的长度不定，例如，病历记录中的病因、病史；科技情报记录中的摘要等。不论是哪一种，在处理前，每个记录的长度是可知的。
13） 根据用户和系统管理上的需要，可采用多种方式来组织这些记录，形成下述的几种文件：
(1) 顺序文件。这是由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件。其中的记录通常是定长记录，因而能用较快的速度查找文件中的记录。
(2) 索引文件。当记录为可变长度时，通常为之建立一张索引表，并为每个记录设置一个表项，以加快对记录检索的速度。
(3) 索引顺序文件。这是上述两种文件构成方式的结合。它为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项。 14）顺序文件的优缺点
顺序文件的最佳应用场合是在对诸记录进行批量存取时，即每次要读或写一大批记录时。此时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；此外，也只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作。 在交互应用的场合，如果用户(程序)要求查找或修改单个记录，为此系统便要去逐个地查找诸记录。这时，顺序文件所表现出来的性能就可能很差，尤其是当文件较大时，情况更为严重。例如，有一个含有104个记录的顺序文件，如果对它采用顺序查找法去查找一个指定的记录，则平均需要查找5×103个记录；如果是可变长记录的顺序文件，则为查找一个记录所需付出的开销将更大，这就限制了顺序文件的长度。
顺序文件的另一个缺点是，如果想增加或删除一个记录都比较困难。为了解决这一问题， 可以为顺序文件配置一个运行记录文件(Log File)，或称为事务文件(Transaction File)，把试图增加、删除或修改的信息记录于其中，规定每隔一定时间，例如4小时，将运行记录文件与原来的主文件加以合并，产生一个按关键字排序的新文件。 15）连续分配的主要优缺点 连续分配的主要优点如下：
(1) 顺序访问容易。访问一个占有连续空间的文件非常容易。系统可从目录中找到该顺序文件所在的第一个盘块号，从此开始顺序地、逐个盘块地往下读/写。连续分配也支持直接存取。例如，要访问一个从b块开始存放的文件中的第i个盘块的内容，就可直接访问b+i号盘块。
(2) 顺序访问速度快。因为由连续分配所装入的文件，其所占用的盘块可能是位于一条或几条相邻的磁道上，这时，磁头的移动距离最少，因此，这种对文件访问的速度是几种存储空间分配方式中最高的一种。
连续分配的主要缺点如下：
(1) 要求有连续的存储空间。要为每一个文件分配一段连续的存储空间，这样，便会产生出许多外部碎片，严重地降低了外存空间的利用率。如果是定期地利用紧凑方法来消除碎片，则又需花费大量的机器时间。
(2) 必须事先知道文件的长度。要将一个文件装入一个连续的存储区中，必须事先知道文件的大小，然后根据其大小，在存储空间中找出一块其大小足够的存储区，将文件装入。在有些情况下，知道文件的大小是件非常容易的事，如可拷贝一个已存文件。但有时却很难，在此情况下，只能靠估算。如果估计的文件大小比实际文件小，就可能因存储空间不足而中止文件的拷贝，须再要求用户重新估算，然后再次执行。这样，显然既费时又麻烦。这就促使用户往往将文件长度估得比实际的大，甚至使所计算的文件长度比实际长度大得多，显然，这会严重地浪费外存空间。对于那些动态增长的文件，由于开始时文件很小，在运行中逐渐增大，比如，这种增长要经历几天、几个月。在此情况下，即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时，显然也将是很低效的，即它使大量的存储空间长期地空闲着。 二、问答题
问题一：⑴文件、文件系统的概念？
答：文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关项的有序序列。
文件系统就是中实现文件统一管理的一组软件、被管理的的文件以及为实施文件管理所需的一些的总称。⑵文件从不同角度（性质和用途、的保存期限、保护方式、逻辑结构、物理结构、存取方式、内容，特别是逻辑结构和物理结构），可以分哪几类？ 答：根据不同角度，可以将文件划分为不同类别： 1、按性质和用途可分为： 系统文件；库文件；用户文件； 2、按的保存期限可分为：
临时文件；永久性文件；档案文件； 3、按文件的保护方式可分为：
只读文件；读写文件；可执行文件；无保护文件； 4、按文件的逻辑结构可分为： 流式文件；记录式文件； 5、按文件的物理结构可分为：
顺序文件；链接文件；索引文件；Hash文件；索引顺序文件 6、按文件的存取方式可分为： 顺序存取文件；随机存取文件；