位示图
位示图的名词解释
位示图的名词解释位示图是一种用于表示二进制数据的图形化方式。
在计算机科学和信息技术领域，位示图被广泛应用于存储媒体、图像处理、网络通信等各个方面。
它可以帮助我们理解和分析数字数据的存储、传输和处理方式，对于学习计算机基础知识和信息技术有着重要的意义。
一、位示图的概念和作用位示图是一种数据结构，它用于表示存储媒体上各个存储单元（比如硬盘、内存等）的使用情况。
在位示图中，每个存储单元被赋予一个位，用以表示该存储单元的状态，通常用1表示已使用，用0表示空闲。
通过这种方式，我们可以清晰地了解整个存储媒体的空闲和已使用情况，从而方便地对数据进行管理和操作。
在文件系统中，位示图被广泛用于跟踪存储媒体上文件的分布和空间占用情况。
当我们创建一个文件时，文件系统会根据文件的大小和存储单元的状态，分配足够的连续存储空间，并在位示图中更新相应的位状态。
当我们删除一个文件时，文件系统会将该文件占用的存储单元的位状态置为0，表示空闲。
通过位示图，文件系统可以高效地管理存储空间，减少碎片化问题，提高存储效率。
二、位示图与图像处理除了在文件系统中的应用，位示图还在图像处理中扮演着重要的角色。
每个像素点在图像中都需要占用一定的存储空间，而位示图可以记录每个像素点的状态信息。
在灰度图像中，每个像素点的状态可以用一个二进制位表示，而在彩色图像中，需要用多个二进制位表示不同的颜色通道。
通过位示图，我们可以对图像进行各种操作，例如图像的复制、裁剪、旋转和缩放等。
我们可以根据位示图中像素点的状态，精确地找到需要操作的像素点，并进行相应的处理。
在图像处理算法中，位示图还用于图像的分割和检测等领域，通过对像素点状态的统计和分析，可以提取图像中的有用信息，实现图像的识别和处理。
三、位示图与网络通信在网络通信中，位示图也扮演着重要的角色。
位示图可以用于表示数据包的传输和接收情况，帮助我们了解网络传输的可靠性和效率。
在TCP协议中，位示图被应用于接收方对已经接收到的数据进行确认。
操作系统习题
操作系统习题1．磁盘访问时间由哪⼏部分构成？每部分时间应如何估算？磁盘访问时间包括以下三个部分：（1）寻道时间Ts ，指把磁臂从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。
该时间是启动磁盘的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和，即Ts = m×n + s 。
其中m是⼀常数，与磁盘驱动器的速度有关。
（2）旋转延迟时间Tr ，是指定扇区旋转到磁头下⾯所经历的时间。
（3）传输时间Tt ，指把数据从磁盘读出或向磁盘写⼊数据所经历的时间，其与每次所读/写的字节数bytes及旋转速度r有关，具体为Tt = bytes / (r×bytesPerTrack)，其中bytesPerTrack为⼀条磁道上的字节数。
当⼀次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，Tt与Tr相同，也即Tr = 1 / 2r。
因此可将访问时间Ta表⽰为：Ta = Ts + 1/2r + bytes / (r×bytesPerTrack)。
2．⽬前常⽤的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？⽬前常⽤的磁盘调度算法包括：（1）先来先服务调度算法FCFS。
根据进程请求访问磁盘的先后次序进⾏调度，其优点是公平、简单且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某⼀进程的请求长期得不到满⾜的情况，但寻道时间可能较长。
（2）最短寻道时间优先调度算法SSTF。
选择所要求访问磁道与磁头当前所在磁道距离最近的进程优先调度，但其并不能保证平均寻道时间最短。
本算法具较好的寻道性能，但可能导致进程饥饿现象。
（3）扫描算法SCAN（⼜称为电梯调度算法），对最短寻道时间优先调度算法略加修改⽽形成。
不仅考虑欲访问磁道与磁头当前所在磁道的间距，更优先考虑的是磁头当前移动的⽅向既能获得较好的寻道性，⼜能防⽌进程饥饿，⼴泛⽤于⼤、中、⼩型机及⽹络中。
扫描算法存在的问题是：当磁头刚从⾥到外移动过某⼀磁道时，恰有⼀进程请求访问此磁道，该进程必须等待，待磁头从⾥向外，然后再从外向⾥扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被严重推迟。
操作系统名称解释
1．操作系统：操作系统(OS,Operating system): 操作系统是计算机系统中的一个系统软件；是这样一些程序模块的集合：它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理的组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大,使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。
2. 分时系统：是指多个用户分享使用同一台计算机，即是把计算机的系统资源(主要是cpu)在时间上加以分割，形成一个个的时间段，每个时间段称为一个“时间片”，每个用户依次使用一个时间片，从而可以将cpu工作时间轮流地提供给多个用户使用。
3. 实时系统：指计算机对于外来信息能够及时进行处理，并在控制对象允许时间范围内作出快速反应，实时系统对响应时间的要求比分时系统更高。
实时系统按其使用方式不同可分为：实时控制系统、实时信息处理系统。
4. 多道程序设计：是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。
两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始个结束之间的状态。
这就称为多道程序技术运行的特征：多道、宏观上并行、微观上串行5. 系统调用：系统调用(System call): 它是操作系统提供给软件开发人员的唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。
6. 作业调度：根据一定的原则，从输入井的后备作业队列中选择适当的作业，为它分配内存等资源，并将其调入内存投入运行。
又称高级调度，远程调度。
7. 作业控制块：OS向用户提供一组作业控制语言，用户用这种语言书写作业说明书，然后将程序、数据和作业说明书一齐交给系统操作员。
8. 并发性：又称为共行性是指能处理多个同时性活动的能力。
9．并行性：指同时发生的两个并发事件。
10. 进程：是可并发执行的程序。
在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，也是称活动、路径或任务，它有两方面性质：动态性、并发性。
操作系统名词解释
1.原语：它是由若干条机器指令所构成，用以完成特定功能的一段程序，为保证其操作的正确性，它应当是原子操作，即原语是一个不可分割的操作。
2.设备独立性：指用户设备独立于所使用的具体物理设备。
即在用户程序中要执行I/O操作时，只需用逻辑设备名提出I/O请求，而不必局限于某特定的物理设备。
3.文件的逻辑结构：又称为文件逻辑组织，是指从用户观点看到的文件组织形式。
它可分为两类：记录式文件结构，由若干相关的记录构成；流式文件结构，由字符流构成。
4.树形结构目录：利用树形结构的形式，描述各目录之间的关系。
上级目录与相邻下级目录的关系是1对n。
树形结构目录能够较好地满足用户和系统的要求。
5.操作系统：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以及方便用户的程序的集合。
其主要功能是实现处理机管理、内存管理、I/O设备管理、文件管理和用户接口。
6.位示图：它是利用一个向量来描述自由块使用情况的一张表。
表中的每个元素表示一个盘块的使用情况，0表示该块为空闲块，1表示已分配。
7.置换策略：虚拟式存储管理中的一种策略。
用于确定应选择内存中的哪一页(段) 换出到磁盘对换区，以便腾出内存。
通常采用的置换算法都是基于把那些在最近的将来，最少可能被访问的页(段)从内存换出到盘上。
8.用户接口：操作系统提供给用户和编程人员的界面和接口。
包括程序接口、命令行方式和图形用户界面。
9.死锁：指多个进程因竞争资源二造成的一种僵局，若无外力的作用，这些进程将永远不能再向前推进。
10.文件系统:OS中负责管理和存取文件信息的软件机构。
负责文件的建立，撤消，存入，续写，修改和复制，还负责完成对文件的按名存取和进行存取控制。
11.进程:进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。
12.wait(s)原语wait(s) ：BeginLock out interrupts;s = s – 1;If s < 0 then BeginStatus(q) = blocked;Insert(WL, q);Unlock interrupts; Scheduler;EndElseunlock interrupts;End13.链接文件：逻辑文件中的不同记录可以存储在离散的磁盘块中。
页式存储管理指导
运行命令2
4. （续）入对应页表表项，并修改该进程 内存分配表和页表。把申请到的页号填 入对应页表表项，把状态位置1修改位 示图和可用空闲块数 5. 查表完成地址映射，打印格式如下： 12345-14782 4. 重复以上步骤完成第2个地址转换
显示进程状态
显示选定进程的页表，例如
虚拟页号 状态位 物理页号 访问位
加载进程
1. 接收用户输入进程信息（进程名，长度） 2. 自动为进程编号 3. 自动为进程创建页表，页表包含内容因淘汰算 法不同有所区别，一般应有虚拟页号、状态位、 物理页号、访问位（或最近访问时间）等，页 表长度＝（进程长度+页长－1）/页长，用结 构体数组实现，每个进程一个页表，初始情况 下，页表中访问位和状态位都为0； 4. 为进程创建内存分配表，格式：进程号、虚拟 页号、物理页号，用数组实现
页式存储管理指导
程序模块图
初始化
功能选择
加载进程
选择进程
运行命令
显示进程状态
退出
初始化功能
1. 初始化位示图 位示图是用1个二进制位来代表一个物 理页分配情况，1代表已经分配，0代表 未分配。如页大小为2K，内存容量 256K，则需要128个二进制位即16个字 节空间，定义为char wst[16],wst[0]代表 0～7页，如要查看第x号页是否分配， 可用如下语句if ((wst[x/8]&(1<<x))==0) 2. 可用空间kykj=256/2
运行命令
1. 从键盘上接收命令，命令格式为 12345：MOV AX,45678 2. 自动切分命令3个部分，得到两个地址： 12345和45678 3. 把它们自动拆分为页号和页内地址 4. 查选定进程页表，如其所在页没有调入内存， 则查看该进程内存分配表，看是否占完所用物 理页数，如是则根据淘汰算法淘汰一页。然后 申请内存（根据位示图），把申请到的页号填
操作系统 复习 计算题
计算题：（很多重复的，看看同类型的怎么做就行了）（一）有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。
如果盘块从0开始编号，每个盘块的大小为1KB。
（12分）⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。
⑵若要释放磁盘的第300块，应如何处理？0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15123456（二）在分页存储管理方式中，地址空间共32位。
问：可访问的内存空间的大小是多少？如果用12位表示页内地址，则系统的一个物理块有多大？一个进程最多能分多少个页？（8分）1、假设计算机系统采用CSCAN(循环扫描)磁盘调度策略,使用2KB的内存空间记录16384个磁盘的空闲状态（14分）(1)、请说明在上述条件如何进行磁盘块空闲状态的管理。
(2)、设某单面磁盘的旋转速度为每分钟6000转，每个磁道有100个扇区，相临磁道间的平均移动的时间为1ms。
若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动，磁道号的请求队列为50，90，30，120对请求队列中的每个磁道需读取1个随机分布的扇区，则读完这个扇区点共需要多少时间？需要给出计算过程。
（二）在请求分页式存储管理方式中，假定系统为某进程分配了四个物理块，页的引用顺序为：7，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1，7，0，1，且采用固定分配局部算法，则若采用最佳置换算法、先进先出页面置换算法、LRU置换算法时分别产生多少次缺页中断？(6分)（一）假定有一个进程A，它的工作流程图如下所示，如果系统中进程只有三种状态（就绪、执行、阻塞），且进程被进程调度选中后就可投入运行，时间片q=200ms，请顺序列出其从开始到结束所经历的状态转化过程，并注明原因。
(6分)开始磁盘I/O请求磁带I/O请求打印请求结束计算250ms 计算50ms 计算200ms 计算150ms（二）设有一分页存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048字节，内存总共有8个存储块，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间多大？（6分）（三）有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。
操作系统复习题答案
1、在设备管理中，数据传送控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。
1、程序控制输入/输出方式。
控制相对简单，不需要硬件支持，CPU和I/O设备串行工作，适用于CPU执行速度较慢且外设较少的设备。
2、中断输人／输出方式。
能实现CPU和I/O设备及I/O设备间的并行，中断次数过多，数据容易丢失，适用于中断次数少且外设较少的设备。
3、直接存储器方式DMA方式。
能实现CPU和I/O设备间的并行，设备和主存之间可以直接成批传送数据，大大减少了CPU干预，需要存储器硬件支持。
4、通道控制方式。
CPU权利下放，干预更少，提高了系统资源利用率，需要硬件支持。
2、文件的物理组织结构常见的有几种？它们与文件的存取方式有什么关系？⑴、顺序结构（又称连续结构）：是顺序存取时速度较快；当文件是定长记录文件时，还可根据文件起始地址及记录长度进行随机访问。
⑵、链接（又称串联）结构：链接文件只能按照文件的指针链顺序访问，因而查找效率较低。
⑶、索引结构：是可以进行随机访问，也易于进行文件的增删。
3、文件存储空间管理的方法有哪些？它们的优缺点？①、空闲文件目录：⑴、如果文件太大，那么在空白文件目录中将没有合适的空白文件能分配给它，尽管这些空白文件的总和能满足需求。
⑵、经过多次分配和回收，空白文件目录中的小空白文件越来越多，很难分配出去，形成碎片。
②、空闲块链：⑴、可实现不连续分配。
⑵、由于每个空闲块的指针信息都是存放在上一空闲块中的，这样就不用占用额外的存储空间，与空白文件目录管理方法相比节省了存储开销。
⑶、因为链接信息是存放在每个空闲块中的，每当在链上增加或删除空白块时需要很多输入／输出操作，系统开销大。
⑷、对于大型文件系统，空闲链将会太长。
③、位示图：采用位示图的方法管理辅存空间较为简单，并且由于位示图很小，可放在内存中，访问速度较快。
4、系统中调度的层次分为几级，它们的主要任务各是什么？一般地，处理机的调度分为3级：⑴、作业调度：又称宏观调度，或高级调度。
计算机操作系统典型例题解析之五
计算机操作系统例题及解析之五【例1】什么是文件？什么是文件系统？答：文件是在逻辑上具有完整意义的信息集合，它有一个名字作标识。
文件具有三个基本特征：文件的内容为一组相关信息、文件具有保存性、文件可按名存取。
文件系统是操作系统中负责管理和存取文件的程序模块，也称为信息管理系统。
它是由管理文件所需的数据结构（如文件控制块、存储分配表）和相应的管理软件以及访问文件的一组操作所组成。
【例2】什么是文件的物理结构和逻辑结构？答：文件的逻辑结构是从用户观点出发所看到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构。
文件的逻辑结构有两种形式：有结构的记录文件和无结构的流式文件。
文件的物理结构是指文件在外存上的存储组织形式。
文件的物理结构有三种形式：顺序结构、链接结构和索引结构。
【例3】假定盘块的大小为1KB，硬盘的大小为500MB，采用显示链接分配方式时，其FAT 需要占用多少存储空间？答：FAT的每个表项对应于磁盘的一个盘块，其中用来存放分配给文件的下一个盘块的块号，故FAT的表项数目由物理盘块数决定，而表项的长度则由磁盘系统的最大盘块号决定（即它必须能存放最大的盘块号）。
为了地址转换的方便，FAT表项的长度通常取半个字节的整数倍，所以必要时还必须由最大盘块号获得的FAT表项长度作一些调整。
由题意可知，该硬盘共有500K个盘块，故FAT中共有500K个表项；如果盘块从1开始编号，为了能保存最大的盘块号500K，该FAT表项最少需要19位，将它扩展为半个字节的整数倍后，可知每个FAT表项需20位，即2.5个字节。
因此，FAT需占用的存储空间的大小为：2.5×500K=1250KB【例4】存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0～9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。
如果每个盘块的大小为4K字节，若盘块号需要用4个字节来描述，请问该系统中允许的文件的最大长度是多少？答：由题意可得，每个盘块最多存放4K/4＝1K个盘块地址。
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实验名称：____________________________成绩：___________
专业班级：________姓名：_____ _____学号：0709014137
实验日期：年月日
实验报告日期：年月日
一、实验目的：实现位示图对文件存储空的管理
二、实验内容
在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个简单的单用户文件系统。在退出这个简单的文件系统时，应将该虚拟文件系统保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。2．文件存储空间的分配可采用显式链接分配或其他的办法。3．空闲空间的管理可选择位示图或其他的办法。。#include
这种方法是在外存上建立一张位示图（bitmap），记录文件存储器的使用情况。每一位仅对应文件存储器上的一个物理块，取值0和1分别表示空闲和占用。文件存储器上的物理块依次编号为：0、1、2、…。
位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。当其值为“0”时，表示对应的盘块空闲；为“1”时表示已分配。由所有盘块对应的位构成一个集合，称为位示图。位示图也可描述为一个二维数组map：Var map:array[1...m,1...n]of bit;
·修改位示图，令map[i,j]=1。
盘块的回收
盘块的回收分两步：
·将回收盘块的盘块号转换成位于图中的行号和列号。转换公式为：
i=(b-1)DIVn+1
j=(b-1)MODn+1
·修改位示图。令map[i,j]=0。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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0
0
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位示图
盘块的分配
根据位示图进行盘块分配时，可分三步进行：
·顺序扫描位示图，从中找出一个或一组值均为“0”的二进制位；
·将找到的二进制位，转换成与之相应的盘块号；