2010年度自學(xué)考試操作系統(tǒng)概述知識(shí)(2)

　　虛擬存儲(chǔ)

　　一、虛擬存儲(chǔ)器

　　虛擬存儲(chǔ)器是為“擴(kuò)大”主存容量而采用的一種設(shè)計(jì)技巧，就是它只裝入部分作業(yè)信息來(lái)執(zhí)行，好處在于借助于大容量的輔助存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)小主存空間容納大邏輯地址空間的作業(yè)。

　　虛擬存儲(chǔ)器的容量由計(jì)算機(jī)的地址結(jié)構(gòu)(地址總線位數(shù))決定。如32位的，則最大的虛存容量為2^32=4294967296B=4GB。

　　二、敘述頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器的基本原理轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器是在頁(yè)式存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的，其工作原理是：

　　首先把作業(yè)信息作為副本存放在磁盤(pán)上，作業(yè)執(zhí)行時(shí)，把作業(yè)信息的部分頁(yè)面裝入主存，并在頁(yè)表中對(duì)相應(yīng)的頁(yè)面是否裝入主存作出標(biāo)志。

　　作業(yè)執(zhí)行時(shí)若所訪問(wèn)的頁(yè)面已經(jīng)在主存中，則按頁(yè)式存儲(chǔ)管理方式進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，得到絕對(duì)地址，否則產(chǎn)生“缺頁(yè)中斷”由操作系統(tǒng)把當(dāng)前所需的頁(yè)面裝入主存。

　　若在裝入頁(yè)面時(shí)主存中無(wú)空閑塊，則由操作系統(tǒng)根據(jù)某種“頁(yè)面調(diào)度”算法選擇適當(dāng)?shù)捻?yè)面調(diào)出主存換入所需的頁(yè)面。

　　三、常用的頁(yè)面調(diào)度算法：FIFO、LRU、LFU

　　頁(yè)面調(diào)度：當(dāng)主頁(yè)中無(wú)空閑塊時(shí)，為了裝入一個(gè)頁(yè)面，就必須按某種算法將主存中某個(gè)頁(yè)調(diào)出，調(diào)入所需裝入的頁(yè)面。

　　常用的算法有：先進(jìn)先出調(diào)度算法(FIFO)、最近最少使用調(diào)度算法(LRU)和最近最不常用調(diào)度算法(LFU)。

　　特別要注意掌握的就是LRU(最近最少使用調(diào)度算法)的算法，如何進(jìn)行調(diào)度。：

　　5、缺頁(yè)中斷率

　　f=F/A，這里的f就稱(chēng)為缺頁(yè)中斷率。

　　A為作業(yè)執(zhí)行中調(diào)入頁(yè)面的總次數(shù)，F(xiàn)為訪問(wèn)的頁(yè)面尚未裝入主存的次數(shù)。

　　四、段式虛擬存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)

　　段式虛擬存儲(chǔ)管理以段式存儲(chǔ)管理為基礎(chǔ)，即在磁盤(pán)上保留作業(yè)的各個(gè)分段信息，作業(yè)執(zhí)行時(shí)把需要執(zhí)行的一段或幾段裝入主存。

　　在實(shí)際使用中，也要進(jìn)行查表和地址轉(zhuǎn)換以及“缺段中斷” 和調(diào)度(包括調(diào)出、裝入、移動(dòng)等)工作。

　　五、比較各種存儲(chǔ)管理方式的特征

　　單分區(qū)管理

　　除操作系統(tǒng)占用的一部分存儲(chǔ)空間外，其余的用戶區(qū)域作為一個(gè)連續(xù)的分區(qū)分配給用戶使用。

　　界限寄存器值+邏輯地址→絕對(duì)地址。

　　固定分區(qū)的管理分區(qū)數(shù)目、大小固定。

　　設(shè)置上、下限寄存器

　　邏輯地址+下限地址→絕對(duì)地址。

　　可變分區(qū)的管理 可變分區(qū)管理方式不是把作業(yè)裝入到已經(jīng)劃分好的分區(qū)中，而是在作業(yè)要求裝入主存儲(chǔ)器時(shí)，根據(jù)作業(yè)需要的主存量和當(dāng)時(shí)的主存情況決定是否可以裝入該作業(yè)。

　　分區(qū)數(shù)目大小不定

　　設(shè)置基址、限長(zhǎng)寄存器

　　邏輯地址+基址寄存器的值→絕對(duì)地址。 基址值≤絕對(duì)地址≤基址值+限長(zhǎng)值。

　　頁(yè)式存儲(chǔ)管理 主存儲(chǔ)器分為大小相等的“塊”。

　　程序中的邏輯地址進(jìn)行分“頁(yè)”，頁(yè)的大小與塊的大小一致。

　　用頁(yè)表登記塊頁(yè)分配情況

　　邏輯地址的頁(yè)號(hào)部分→頁(yè)表中對(duì)應(yīng)頁(yè)號(hào)的起始地址→與邏輯地址的頁(yè)內(nèi)地址部分拼成絕對(duì)地址。 由頁(yè)表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)頁(yè)表長(zhǎng)度判斷是否越界。

　　段存儲(chǔ)管理程序分段

　　每一段分配一個(gè)連續(xù)的主存區(qū)域，作業(yè)的各段可被裝到不相連的幾個(gè)區(qū)域中。

　　設(shè)置段表記錄分配情況轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　邏輯地址中的段號(hào)→查段表得到本段起始地址+段內(nèi)地址→絕對(duì)地址 由段表中的標(biāo)志位驗(yàn)證存取是否合法，根據(jù)段表長(zhǎng)度判斷是否越界。

　　頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)管理 類(lèi)似頁(yè)式管理將作業(yè)信息保存在磁盤(pán)上部分裝入主存。

　　類(lèi)似頁(yè)式管理：

　　邏輯地址的頁(yè)號(hào)部分→頁(yè)表中對(duì)應(yīng)頁(yè)號(hào)的起始地址→與邏輯地址的頁(yè)內(nèi)地址部分拼成絕對(duì)地址。

　　若該頁(yè)對(duì)應(yīng)標(biāo)志為0，則硬件形成“缺頁(yè)中斷”先將該頁(yè)調(diào)入主存 類(lèi)似頁(yè)式管理。

　　段式虛擬存儲(chǔ)管理 類(lèi)似段式管理將作業(yè)信息保存在磁盤(pán)上部分裝入主存。：

　　類(lèi)似段式管理

　　只有單分區(qū)適用于單道系統(tǒng)。

　　只有單分區(qū)和固定分區(qū)的為靜態(tài)重定位，不需要硬件轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。其余為動(dòng)態(tài)重定位，需要硬件轉(zhuǎn)換。

　　六、可變分區(qū)經(jīng)常采用的主存分配算法

　　最先適應(yīng)分配算法：簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在分區(qū)表中順序查找，找到夠大的空閑區(qū)就分配。

　　最優(yōu)適應(yīng)分配算法：挑選一個(gè)能滿足作業(yè)要求的最小空閑區(qū)。

　　最壞適應(yīng)分配算法：挑一個(gè)最大的空閑區(qū)分給作業(yè)使用。

　　七 、I/O保護(hù)

　　<1>特權(quán)指令：即可能影響系統(tǒng)安全的指令。全文是為保護(hù)輸入輸出的完整性，把“啟動(dòng)I/O”等的一類(lèi)可能影響系統(tǒng)安全的指令定義為特權(quán)指令。

　　特權(quán)指令的使用權(quán)限：特權(quán)指令只允許操作系統(tǒng)使用，用戶程序不能使用特權(quán)指令。

　　用戶程序若要啟動(dòng)I/O，必須請(qǐng)求操作系統(tǒng)代為啟動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)在于：這種方式不但保證安全地使用外圍設(shè)備，正確地傳送信息，而且可減少用戶為啟動(dòng)設(shè)備而必須了解外圍設(shè)備特性以及啟動(dòng)等工作，大大方便了用戶。

　　<2> 管態(tài)和目態(tài)轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　中央處理器的兩種工作方式：管態(tài)和目態(tài)。

　　在管態(tài)下，中央處理器可執(zhí)行包含特權(quán)指令在內(nèi)的一切指令;

　　目態(tài)次于管態(tài)，在目態(tài)下，中央處理器不準(zhǔn)執(zhí)行特權(quán)指令。

　　操作系統(tǒng)在管態(tài)下工作，用戶程序在目態(tài)下工作。

　　<3> 存儲(chǔ)保護(hù)

　　操作系統(tǒng)與硬件如何配合來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)保護(hù)的?

　　答：硬件中設(shè)置了兩個(gè)寄存器來(lái)限定用戶程序執(zhí)行時(shí)可以訪問(wèn)的空間范圍。這兩個(gè)寄存器是基址寄存器和限長(zhǎng)寄存器，用來(lái)限定用戶程序執(zhí)行時(shí)可以訪問(wèn)的主存空間范圍。

　　程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)每一個(gè)訪問(wèn)內(nèi)存的地址進(jìn)行核對(duì)：

　　“基址寄存器值≤訪問(wèn)地址≤基址寄存器值+限長(zhǎng)寄存器值”成立，則允許訪問(wèn);否則，不允許訪問(wèn)。

　　這樣就保護(hù)了該區(qū)域以外的存儲(chǔ)信息不受到破壞，一旦程序執(zhí)行中出錯(cuò)也不會(huì)涉及其他程序。

　　注：中央處理器在管態(tài)下執(zhí)行程序時(shí)候，對(duì)訪問(wèn)主存的地址不進(jìn)行核對(duì)。

　　文件管理

　　一、存儲(chǔ)介質(zhì)是指可用來(lái)記錄信息的磁帶、硬磁盤(pán)組、軟磁盤(pán)片、卡片等。存儲(chǔ)介質(zhì)的物理單位定義為“卷”。

　　存儲(chǔ)設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間進(jìn)行信息交換的物理單位是塊。塊定義為存儲(chǔ)介質(zhì)上存放的連續(xù)信息所組成的一塊區(qū)域。

　　邏輯上具有完整意義的信息集合稱(chēng)為“文件”。

　　用戶對(duì)文件內(nèi)的信息按邏輯上獨(dú)立的含義劃分的信息單位是記錄，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。

　　二、文件

　　1、文件的目錄

　　(1)文件目錄是用來(lái)檢索文件的。文件目錄由若干目錄項(xiàng)組成。目錄項(xiàng)記錄文件的有關(guān)信息。

　　(2)文件目錄的結(jié)構(gòu)

　　包括一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)和樹(shù)形(多級(jí))目錄結(jié)構(gòu)。

　　樹(shù)形目錄允許用戶在自己的文件中再建立子目錄。從根目錄到文件之間所有各級(jí)子目錄名和該文件名的順序組合稱(chēng)為文件的“路徑名”，路徑分為絕對(duì)路徑，相對(duì)路徑。

　　2、文件的分類(lèi)

　　文件可以按各種方法進(jìn)行分類(lèi)：轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　按用途：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用戶文件

　　按保護(hù)級(jí)別：可執(zhí)行文件、只讀文件、讀寫(xiě)文件

　　按信息流向：輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件

　　按存放時(shí)限：臨時(shí)文件、永久文件、檔案文件

　　按設(shè)備類(lèi)型：磁盤(pán)文件、磁帶文件、卡片文件、打印文件

　　按文件組織結(jié)構(gòu)：邏輯文件、物理文件(順序文件、鏈接文件、索引文件)

　　3、文件的存取方式

　　順序存取，隨機(jī)存取。：

　　文件的存取方式有順序存取和隨機(jī)存取兩種。磁帶上的文件只能順序存取，磁盤(pán)上的文件既可采用順序方式也可用隨機(jī)方式存取。

　　4、文件的結(jié)構(gòu)

　　1、邏輯結(jié)構(gòu)

　　用戶構(gòu)造的文件稱(chēng)為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。如用戶的一篇文檔、一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄文件等。邏輯文件有兩種形式：流式文件和記錄式文件。

　　流式文件是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息不再劃分的可獨(dú)立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個(gè)文件是以順序的一串信息組成。

　　記錄式文件：是指用戶對(duì)文件內(nèi)信息按邏輯上獨(dú)立的含義再劃分信息單位，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。記錄式文件可以存取的最小單位是記錄項(xiàng)。每個(gè)記錄可以獨(dú)立存取。這個(gè)在數(shù)據(jù)庫(kù)中我們學(xué)得比較多，容易理解。

　　2、物理結(jié)構(gòu)

　　由文件系統(tǒng)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件構(gòu)造方式稱(chēng)為文件的物理結(jié)構(gòu)。物理結(jié)構(gòu)有：

　　1)順序結(jié)構(gòu)：在磁盤(pán)上就是一塊接著一塊地放文件。邏輯記錄的順序和磁盤(pán)順序文件塊的順序一致。順序文件的最大優(yōu)點(diǎn)是存取速度快(可以連續(xù)訪問(wèn))。

　　2)鏈接結(jié)構(gòu)：把磁盤(pán)分塊，把文件任意存入其中，再用指針把各個(gè)塊按順序鏈接起來(lái)。這樣所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時(shí)效率較高但需要隨機(jī)存取時(shí)效率低下(因?yàn)橐獜牡谝粋€(gè)記錄開(kāi)始讀取查找)。

　　3)索引結(jié)構(gòu)：磁盤(pán)不分塊，文件的邏輯記錄任意存放在磁盤(pán)中，通過(guò)一張“索引表”指示每個(gè)邏輯記錄存放位置。這樣，訪問(wèn)時(shí)根據(jù)索引表中的項(xiàng)來(lái)查找磁盤(pán)中的記錄，既適合順序存取記錄，也可以隨機(jī)存取記錄，并且容易實(shí)現(xiàn)記錄的增刪和插入，所以索引結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。

　　5、文件的保護(hù)與保密

　　1)文件的保護(hù)是防止文件被破壞，。文件的保密是防止文件被竊取。

　　2)文件的保護(hù)措施：

　　防止系統(tǒng)故障造成的破壞，可以采建立副本和定時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的方法;為了防止用戶共享文件可能造成的文件破壞，可以采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)、存取控制表和規(guī)定文件使用權(quán)限的方法。

　　3)文件的常用保密措施：隱藏文件目錄、設(shè)置口令和使用密碼(加密)等。

　　三、記錄的成組與分解

　　1、記錄的成組與分解的原因：由于磁盤(pán)塊的大小是預(yù)先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質(zhì)決定的，不一定和塊大小一致。

　　2、記錄的成組：把若干個(gè)邏輯記錄存入一個(gè)塊的工作稱(chēng)為“記錄的成組”。每塊中邏輯記錄的個(gè)數(shù)稱(chēng)“塊因子”。

　　3、記錄的分解：這是記錄成組的一個(gè)逆過(guò)程。經(jīng)程是先從磁盤(pán)中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區(qū)，再?gòu)木彌_區(qū)取出所需要的記錄送到用戶工作區(qū)。如果用戶所需的記錄已經(jīng)在緩沖區(qū)中，則不需要啟動(dòng)外設(shè)讀塊信息，這也可以提高系統(tǒng)工作效率。

　　四、存儲(chǔ)空間的分配與回收轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　1、用位示圖進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收。

　　2、用空閑塊表進(jìn)行磁盤(pán)存儲(chǔ)空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區(qū)表，表每一行記錄一組連續(xù)空閑塊的首塊號(hào)和空閑塊數(shù)，空閑塊數(shù)為“0”的登記項(xiàng)為“空”登記項(xiàng)。

　　一、作業(yè)和作業(yè)步

　　1、作業(yè)：我們把用戶要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的一個(gè)問(wèn)題稱(chēng)為一個(gè)“作業(yè)”。

　　2、作業(yè)步：完成作業(yè)的每一個(gè)步聚稱(chēng)為“作業(yè)步”。

　　二、作業(yè)控制方式

　　1、作業(yè)控制方式，包括批處理方式和交互方式。

　　批處理控制方式：也稱(chēng)脫機(jī)控制方式或自動(dòng)控制方式。就是一下子交待任務(wù)，執(zhí)行過(guò)程中不再干涉。

　　交互控制方式：也稱(chēng)聯(lián)機(jī)控制方式。就是一步一步地交待任務(wù)。做好了一步，再做下一步。

　　2、批處理作業(yè)的控制(領(lǐng)會(huì))

　　1)按用戶提交的作業(yè)控制說(shuō)明書(shū)控制作業(yè)的執(zhí)行。

　　2)一個(gè)作業(yè)步的工作往往由多個(gè)進(jìn)程的合作來(lái)完成。

　　3)一個(gè)作業(yè)步的工作完成后，繼續(xù)下一個(gè)作業(yè)步的作業(yè)，直至作業(yè)執(zhí)行結(jié)束。

　　3、交互式作業(yè)的管理(領(lǐng)會(huì))

　　1)交互式作業(yè)的特點(diǎn)： 交互式作業(yè)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在交互性上，它采用人機(jī)對(duì)話的方式工作。

　　2)交互式作業(yè)的控制：一種是操作使用接口，另一種是命令解釋執(zhí)行。

　　操作使用接口包括操作控制命令，菜單技術(shù)，窗口技術(shù)。

　　命令的解釋執(zhí)行 一類(lèi)是操作系統(tǒng)中的相應(yīng)處理模塊直接解釋執(zhí)行; 另一類(lèi)必須創(chuàng)建用戶進(jìn)程去解釋執(zhí)行。

　　3、終端用戶控制終端作業(yè)的執(zhí)行大致有四個(gè)階段：終端的連接、用戶注冊(cè)、控制作業(yè)執(zhí)行和用戶退出。

　　三、批處理作業(yè)的調(diào)度及調(diào)度算法(綜合應(yīng)用)

　　1、批處理作業(yè)：采用批處理控制方式的作業(yè)稱(chēng)為“批處理作業(yè)”。

　　2、批處理作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)必須提交：源程序、運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)、用作業(yè)控制語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)的作業(yè)控制說(shuō)明書(shū)。

　　3、批處理作業(yè)的輸入：操作員只要用“預(yù)輸入命令”啟動(dòng)SPOOL系統(tǒng)中的“預(yù)輸入程序”工作就可把作業(yè)流中的作業(yè)信息存放到“輸入井”中。等待系統(tǒng)的調(diào)度。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　4、什么叫作業(yè)調(diào)度?作業(yè)調(diào)度選擇作業(yè)的必要條件是什么?

　　答：作業(yè)調(diào)度是指按一定的策略從“輸入井”中選擇資源能得到滿足的作業(yè)裝入主存儲(chǔ)器，使作業(yè)能有機(jī)會(huì)占用處理器執(zhí)行。作業(yè)調(diào)度選擇作業(yè)的必要條件是系統(tǒng)中現(xiàn)有的尚未分配的資源能夠滿足該作業(yè)的資源要求。

　　5、作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度

　　作業(yè)調(diào)度的職責(zé)是把輸入井中的作業(yè)裝入主存。

　　進(jìn)程調(diào)度的職責(zé)就是選擇當(dāng)前可占用處理器的進(jìn)程。

·全國(guó)2010年4月自學(xué)考試報(bào)名時(shí)間匯總

·環(huán)球網(wǎng)校2010年自學(xué)考試輔導(dǎo)招生簡(jiǎn)章

更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：自學(xué)考試頻道    自學(xué)考試論壇    自學(xué)考試博客圈