操作系统第五章(新)
操作系统教程第5章 文件管理
5.3.3文件存储空间的管理
5.3.3.1文件存储空间的分配 文件存储空间分配常采用连续分配、链接分配和索引分 配 3 种。每种方法都有优点和缺点。有的系统对 3 种方法都 支持，但是更为常见的是一个系统只提供对一种方法的支 持。 1. 连续分配: 优点：在顺序存取时速度较快，一次可以存取多个盘块 ，改进了I/O性能，它常用于存放系统文件，因为这类文件 通常被从头到尾一次存取。另外，也很容易直接存取文件 中的任意一块，因此，连续分配方式支持顺序访问和直接 访问。 缺点： ①要求建立文件时就确定它的长度，依此来分 配相应的存储空间，这往往很难实现。
(2) 链接文件 优点：不要求对整个文件分配连续的空间，从而解决了 空间碎片问题，提高了存储空间利用率，也克服了顺 序文件不易修改的缺点。 缺点：随即存取文件记录时，必须按照从头到尾的顺序 依次存取，其存取速度较慢，而且链接指针本身也要 占去一定的存储空间。 (3) 索引文件 优点：存取、检索速度快，能满足文件动态增删要求 。 缺点：由于索引表的使用而增加 了存储开销，存储器访 问次数多，降低了文件存取速度 。
获得结果
用户接口 符号文件系统 基本文件系统 存取控制验证 逻辑文件系统 物理文件系统
存储设备分配与策略模块
存取要求
启动I/O
图 5.3 文件系统的层次模型
5.1.2 文件的分类
1. 按照文件的性质分类 (1) 系统文件 (2) 库文件 (3) 用户文件 2. 按照文件的组织形式分类 (1) 普通文件 (2) 目录文件 (3) 特殊文件 3. 按照文件的存取控制属性分类 (1) 只读文件 (2) 读写文件 (3) 不保护存取方法和存储设备
用户对不同种类的文件采用不同的存取方法，以方 便的对文件进行各种操作。文件的存储设备分为不可重
操作系统原理第五章处理器调度
2)正文段（共享正文段 ） 它是进程执行程序的一部分，可为多个进程共 享执行，作为正文段的程序必须是可重入的。
3)数据段 包括：正文段程序的处理对象－－数据、进程 执 行 程 序 （ 私 有 ） 及 数 据 和 ppda( 进 程 数 据 区）。
4) 用户栈
2、UNIX进程树
0进程：系统初启时由系统初启程 序建立，完成系统初启的相应工 作后，创建1进程；然后的工作有 两项，其一是进程交换（进程图 象的管理）；其二是进程切换 （进程调度）。
1 进程：为系统的每个联机终端 创建一个终端进程，然后就做托 管工作。
2、3、…、n、n+1进程：终端进 程，执行程序是shell，该进程执 行是接受和执行用户键入的shell 命令，或shell命令程序。
用户创建的进程：用户的shell命 令或shell程序所创建的进程；用 户在其程序中创建的进程。
三、进程调度
操作系统为了对进程进行有效的监控， 需要维护一些与进程相关的数据结构， 记录所有进程的运行情况，并在进程让 出处理器或调度程序剥夺处于运行状态 的进程占用的处理器时，选择适当的进 程分配处理器，完成上下文的切换。我 们把操作系统内核中完成这些功能的部 分称为进程调度。
1、进程调度的功能 1）记录系统中所有进程的执行情况 PCB 2）选择占有处理器的进程 3）进行进程上下文的切换 2、进程调度的方式 1）非剥夺调度方式 2）剥夺调度方式
p_flag中的SLOAD为1，表示该进程图象在 内存，否则不在内存。
(四）创建状态
父进程创建子进程时所处的状态，目的 是保证子进程能完全复制父进程的图象。
在UNIX系统中，父进程创建一个子进程 时，子进程要复制父进程的全部的进程 图象（除proc结构外），当有内存空间 时，能很快完成复制工作，但若无内存 空间时，就要在交换区中建立子进程图 象的复本，这时父进程将自己置为创建 状态，以保证自己的图象不被调出内存。
操作系统_第五章填空题及答案
第五章一填空题1.对打印机的I/O控制方式常采用中断驱动I/O控制方式，对磁盘的I/O控制方式常采用直接存储器访问I/O方式。
2.DMA是指允许CPU和I/O设备之间直接交换数据的设备。
在DMA中必须设置地址寄存器，用于存放由内存到设备的内存源地址，还必须设置数据寄存器，用来暂存交换的数据。
3.设备控制器是CPU和I/O设备之间的接口，它接受来自CPU的I/O命令，并用于控制I/O设备的工作。
4.缓冲池中的每个缓冲区由缓冲首部和缓冲体两部分组成。
5.I/O软件通常被组织成用户层软件、设备独立性软件、设备驱动程序和中断处理程序四个层次6.驱动程序与I/O设备的I/O控制方式紧密相关，如果计算机中连有3个同种类型的彩色终端和2个同种类型的黑白终端，则可以为它们配置2个设备驱动程序。
7.为实现设备分配，系统中应配置设备控制表和系统设备表的数据结构，为实现控制器和通道的分配，系统还应配置控制器控制表和通道控制表的数据结构。
8.除了设备的独立性外，在设备分配时还应考虑设备的固有属性、设备分配算法和设备分配的安全性三种因素。
9.为实现设备独立性，在系统中必须设置逻辑设备表，通常它包括逻辑设备名、物理设备名和设备驱动程序的入口地址三项。
10.SPOOLing系统是由磁盘中的输入井和输出井,内存中的输入缓冲区和输出缓冲区以及输入进程SPi和输出进程SPo组成的。
11.实现后台打印时，SPOOLing系统中的输出进程只为请求I/O的进程做两件事：(1)为之在输出井中申请一空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中；(2)为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入表中，再将排在请求打印队列中。
12.磁盘的访问时间由寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分组成，其中占比重比较大的是寻道时间，故从磁盘调度的目标为使磁盘的平均寻道时间最少。
13.在磁盘调度中，选择优先为离当前磁头最近的磁道上的请求服务的算法为最短寻道时间优先(SSTF)算法，这种算法的缺点是会产生饥饿现象，选择优先为当前磁头移动方向上，离当前磁头最近的磁道上请求服务的算法为扫描(SCAN)算法。
操作系统-第五章
3.在移臂调度算法中()算法可能会随时改变移动臂的移动方向。
A.电梯调度B.先来先服务
C.双向扫描D.最短寻找时间优先
4.SPOOLING是对脱机I/O方式的模拟,SPOOLING系统中的输出井是对脱机输出中的()的模拟,输出程序是对脱机输出中的()进行模拟。
A.内存输出缓冲区B.磁盘
8.用户编制程序时使用的设备与系统分配的实际设备无关,把这种特性称为（）
9.执行一次磁盘输入输出操作所花的时间分成寻找时间、延迟时间和（）三个部分。
10.磁盘的驱动调度主要分成移臂调度和（）两种。
11.磁盘上的一个物理块由三个参数来定位,首先把移动臂移动并定位在不同盘面上具有相同编号的磁道位置,表示该位置的参数称（）
一、单项选择题
1.绘图仪是
A.独占设备B.共享设备
C.有时是独占设备,有时是共享设备D.常用的字符输出设备
2.共享设备是指那些()的设备。
A.任意时刻都可以同时为多个用户服务
B.可以为多个用户服务
C.只能为一个用户服务
D.一个作业还没有撤离就可以为另一个作业同时服务,但每个时刻只为一个用户服务
3.共享型设备是可被多个用户作业同时使用的设备,其中"同时"的含义是()
18.设磁盘的转速为3000转/分,盘面划分成10个扇区,则读取一个扇区的时间为( )
A.20ms B.3ms C.2ms D.1ms
19.一个含6个盘片的双面硬盘,盘片每面有100个磁道,则该硬盘的柱面数为
A.12B.250C.100D.1200
20.当两个进程访问同一柱面、同一扇区、不同磁道的时候()
A.主存B.通道C.磁盘D.寄存器
操作系统第五章参考答案
第五章参考答案1、设备控制器位于设备与CPU之间，它要与CPU、设备进行通信。
设备控制器一般都由3部分构成：设备控制器与CPU的接口、设备控制器与设备的接口、I/O逻辑。
2、设备控制器应具备下列功能1）接收与识别命令：接收与识别CPU发送的命令，这些命令放在寄存器中。
由设备驱动程序进行解释与执行。
2）交换数据：3）标识与报告设备状态4）地址识别：如内存的每一个单元都有地址，每个设备已都有一个地址。
CPU就是通过这些地址来控制与识别设备。
5）数据缓冲：由于CPU和内存的速度较高，而I/O设备的速度较低，因此在他们中间必要通过缓冲区进行速度匹配。
6）差错控制9、引入缓冲主要原因有（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
凡是数据到达和离去速度不匹配的地方均可采用缓冲技术。
在操作系统中采用缓冲是为了实现数据的I/O操作，以缓解CPU与外部设备之间速度不匹配的矛盾，提高资源利用率（2）减少对CPU的中断次数（频率）。
14、1）安全分配方式：当进程发出I/O请求后，便进入阻塞状态，直到I/O完成才被唤醒。
不可能造成死锁2）不安全分配方式：在这种方式中，当进程提出I/O请求后，仍然进行运行，需要时又提出第二个I/O请求。
可能造成死锁。
设备独立性是指应用程序独立于具体使用的物理设备。
引入设备独立性有二：1）设备分配具有灵活性：当进程以物理设备名来请求某设备时，如果该设备已经分配，而尽管这是还有其它的相同设备正在空闲（但名字不同），该进程仍然要被阻塞。
但如果用逻辑设备名来请求，系统就会从这类设备中进行分配。
2）易于实现I/O重定向：/O重定向—用于I/O操作的设备可以更换（即重定向）而不必改变应用程序。
为了实现设备独立性必须引入逻辑设备与物理设备（设备的独立性是通过逻辑设备来实现的）。
在应用程序中使用的是逻辑设备（通过逻辑设备名来请求设备）；而系统执行时，是使用的物理设备。
因此必须有将逻辑设备转化为物理设备的功能（OS要做的事情）将一台物理I/O设备虚拟为多个逻辑I/O设备，让多个用户共享一台物理I/O设备，实现设备虚拟的关键技术是SPOOLing技术。
《操作系统安全》第五章_Windows_系统资源的安全保护
5.1.2 EFS加密原理
1. EFS的加密和解密過程
5.1.2 EFS加密原理
當用戶解密檔時，EFS將執行以下操作： （1）使用DDF和用戶的私鑰解密FEK。 （2）使用FEK解密檔。
5.1.3資源共用
創建共用
（1）簡單檔共用 （2）高級檔共用
5.1.3資源共用
第5章 Windows系統資源的安全 保護
目的要求
掌握資源共用的實現方法以及共用資源的安 全設置。 掌握設置印表機的方法。 瞭解註冊表基礎知識，初步掌握通過註冊表 的設置提高系統安全的方法。 瞭解安全審核基礎知識，初步掌握審核策略 的設置和安全日誌的分析方法。
5.1 檔系統和共用資源的安全設置
5.1.1 Windows中的常用檔系統
2. FAT32：隨著大容量硬碟的出現，從Windows 98開始，FAT32開始流行。它是FAT16的增強版 本，採用32位長的檔分配表來管理檔的存儲。同 FAT16相比，FAT32主要具有以下特點：
（1）管理“簇”的能力增強，支持的分區容量增大; （2）“簇”的尺寸變小，FAT32就比FAT16的存儲效率要 高很多，通常情況下可以提高15%。 （3）FAT32檔系統可以重新定位根目錄和使用FAT的備份 副本，減少了電腦系統崩潰的可能性。
5.1.3資源共用
簡單檔共用
開啟GUEST帳戶 依次展開“控制面板→管理工具→電腦管理→本地用戶和 組→用戶”選項，在右邊的 GUEST 帳號上單擊滑鼠右鍵， 選中“屬性”菜單項，然後祛除“帳號已停用”選項即可。
5.1.3資源共用
簡單檔共用 更改設置本地安全策略 在啟用了 GUEST 用戶或本地相應帳號的前提下， 依次展開“控制面板→管理工具→本地安全策略 →用戶權利指派”項，在“拒絕從網路訪問這臺 電腦”的用戶列表中，直接刪除其中的 GUEST 帳號即可，這樣用戶訪問共用則不需任何密碼， 訪問更加簡捷明瞭，但是安全保障就比較差了
操作系统第二版第五章课后习题答案
第五章存储管理作业答案2、6、10、13、15、162、解释下列概念：物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、紧缩、可重定位地址。
物理地址——内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。
逻辑地址——用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。
逻辑地址空间——由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。
内存空间——由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。
重定位——把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。
静态重定位——在目标程序装入内存时所进行的重定位。
动态重定位——在程序执行期间，每次访问内存之前进行的重定位。
碎片——在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。
紧缩——移动某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。
可重定位地址——当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。
6、什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？参考答案：虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器分离，它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
虚拟存储器的基本特征是：虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；离散分配——不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”；多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。
10、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。
假定某时刻一个用户页表已调入内存的页面页号和物理块号如表5-1所示。
则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址为。
表5-1 页表中页号和物理块号对照表参考答案：0A5C(H)换成二进制：页号为2，查表，对应物理块号为4，与页内地址拼接成物理地址：再转换为十六进制，即125C(H)13、已知段表如表5-2所示。
计算机操作系统(第四版)第五章缓冲管理、设备分配
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设备的分配
设备独立性带来以下两方面的好处： 设备分配时的灵活性：当进程以逻辑设备名请求某类 设备时，如果一台设备已经分配给其它进程或正在检修， 此时系统可以将其它几台相同的空闲设备中的任一台分 配给该进程，只有当此类设备全部被分配完时，进程才 会被阻塞。 设备分配适应性强 , 易于实现 I/O 重定向：所谓重定向 是指用于I/O操作的设备可以更换，而不必改变应用程序。
7
R：空缓冲区；
G：装满数据的缓冲区；
C：正在使用的缓冲区；
Nex ti R 1 G G 6 5 4 G 2 3 R G Nex tg G G 6 5 4 G Nex tg R 1 2 3 R C curren t Nex ti
8
（4）缓冲池（Buffer Pool）
10
一组缓冲仅适用于某个特定的I/O进程和计算进程,当系统 配置较多的设备时，使用专用缓冲区就要消耗大量的内存空间， 且其利用率不高。为了提高缓冲区的利用率，目前广泛使用公 用缓冲池，池中的缓冲区可供多个进程共享。 对于同时用于输入/输出的公用缓冲池，至少含有三种类型 的缓冲区：空缓冲区、装满输入数据的缓冲区和装满输出数据 的缓冲区。为了管理上的方便，可将相同类型的缓冲区链成一 个队列，于是就形成三个队列：空缓冲区队列、输入缓冲区队 列和输出缓冲区队列。 空缓冲区队列(emq)：由空缓冲区所链成的队列。 输入缓冲区队列(inq)：由装满输入数据的缓冲区所链成的队列. 输出缓冲区队列(outq)：由装满输出数据的缓冲区所链成的队 列。
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设备独立性（Device Independence ）
为了提高OS的可适应性和可扩展性，目前几乎所有的 OS都实现了设备的独立性（也称为设备无关性）。 其基本思想是：用户程序不直接使用物理设备名（或 设备的物理地址），而只能使用逻辑设备名；而系统在实 际执行时，将逻辑设备名转换为某个具体的物理设备名， 实施I/O操作。
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操作系统---------第5章复习题
一、选择题
1、在下面的I/O 控制方式中，需要CPU 干预最少的方式是（）。
A 程序中断方式
B 中断驱动I/O 控制方式
C 直接存储器访问DMA 控制方式
D I/O 通道控制方式
2、利用通道实现了（）之间数据的快速传输。
A CPU 和外设
B 内存和CPU Ｃ内存和外设Ｄ外设和外设
3、下表中列出的是一段简单的通道程序（内含6 条指令），在下面的各个选项中叙述不正确的是（）。
A 该段通道程序包括6 条、2 类通道指令。
B 这些指令涉及的数据内存地址有相邻接的地方。
C 该段通道程序共处理了5 条记录。
D 单记录最大为230 个字节。
4、缓冲技术的缓冲池在（）中。
A 内存
B 外存
C ROM
D 寄存器
5、为了使多个进程能有效地同时处理输入和输出，最好使用（）结构的缓冲技术。
A 缓冲池
B 循环缓冲
C 单缓冲
D 双缓冲
6、如果I/O 设备与存储设备进行数据交换不经过CPU 来完成，这种数据交换方式是（）。
A 程序查询
B 中断方式
C DMA 方式
D 无条件存取方式
7、（）用做连接大量的低速或中速I/O 设备。
A 数据选择通道
B 字节多路通道
C 数据多路通道
8、按（）分类可将设备分为块设备和字符设备。
A 从属关系
B 操作特性
C 共享属性
D 信息交换单位
9、（）算法是设备分配常用的一种算法。
A 短作业优先
B 最佳适应Ｃ先来先服务Ｄ首次适应
10、某操作系统采用双缓冲传送磁盘上的数据。
设从磁盘将数据传送到缓冲区所用时间为T1，将缓冲区中数据传送到用户区所用时间为T2（假设T2<T1），CPU 处理数据所用时间为T3，则处理该数据，系统所用总时间为( )。
A T1+T2+T3
B MAX(T2,T3)+T1
C MAX(T1,T3)+T2
D MAX (T1,T3)
11、设从磁盘将一块数据传送到缓冲区所用时间为80us，将缓冲区中的数据传送到用户区所用时间为40 us，CPU 处理数据所用时间为30 us，则处理该数据，采用单缓冲传送某磁盘数据，系统所用总时间为（）。
A 120 us
B 110 us
C 150 us
D 70 us
二、简答题
1、有哪几种I/O 控制方式？P167-171 四种
2、引入缓冲的主要原因是什么？P171
3、试说明收容输入工作缓冲区和提取输出工作缓冲区的工作情况。
P177
三、应用题
1、假设某磁头臂在磁盘上刚处理完75 号柱面的请求，目前正在80 号柱面读信息，并有下表中等待访问磁盘的序列。
请按下列两种调度算法给出这一请求序列的处理次序。
1）电梯调度算法（SCAN）。
2）最短寻道时间优先调度算法（SSTF）。
2、假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略
（1）设某单面磁盘旋转速度为每分钟6000转。
每个磁道有100个扇区，相临磁道间的平均移动时间为1ms.若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为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？要求给出计算过程。
（2）如果将磁盘替换为随机访问的Flash半导体存储器（如U盘、SSD等），是否有比CSCAN更高效的磁盘调度策略？若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。