计算机操作系统第三版第六章详解
计算机操作系统(第三版)汤小丹第6章
注意：1)“本章要点”部分，用红字标注的不是期末考试出题范围。
2)“习题部分”用蓝字标注的是重点习题，期末考试50%的题目是这些习题的原题。
红字标注的习题期末考试不考，仅供考研的同学参考。
3）大部分习题答案只给出要点，同学们可以自行适当补充，但一定要简明扼要。
4）如“本章要点”部分用红字标注的非考试内容，在“习题”部分有相关的重点习题，则对该部分内容只需做该习题即可。
------------------------------------------------------------第六章文件管理要点6.1 文件和文件系统根据P206 图6-2概略叙述文件系统模型。
结合Windows 举例说明文件的命令接口和程序接口。
P207文件“打开”和“关闭”的原因。
6.2 文件的逻辑结构了解有结构文件（记录式文件）的特点：顺序文件、索引文件、索引顺序文件。
需要说明的是，这一小节主要讲的是记录式文件，但OS 更常使用的是无结构的流式文件，记录式文件反而少用。
结合实际说明你常用到的记录式文件有那些，流式文件有那些。
6.3 文件的物理结构这是本章最重要的一小节，考研有可能出大题的地方。
要熟悉掌握连续、链节、索引分配的优缺点，了解Windows 的FAT和NTFS。
6.4 目录管理知道什么是FCB，FCB主要数据项有那些。
知道单级目录、两级目录、多级目录（教材讲的目录结构主要针对多用户OS）6.5 文件存储空间管理考研的同学要全读。
6.6 文件的共享与保护阅读教材并上网查询“SFT 容错”和“服务器集群”的概念和应用。
其他内容考研的同学也没必要看。
6.7 数据一致性控制考研的同学也没必要看。
本章习题1．何谓数据项、记录和文件？答：【P203-204 6.1.1】1)数据项可分为基本数据项和组合数据项。
基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，又称为原子数据、数据元素或字段，其具有数据名、数据类型及数据值三个特性。
计算机操作系统教程第三版答案
第一章操作系统概述课后习题. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处答：便于设计平安可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
. 何为特权指令举例说明之。
如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在管态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态存放器等。
如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。
. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如，在中，内存空间——为中断向量空间。
. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字〔中断处理程序运行环境〕，中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态为什么答：应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进展重新分配，一个程序将一直运行到完毕而不会被打断。
. 说明“栈〞和“堆〞的差异．答：栈是一块按后进先出〔〕规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
而堆虽然是一块存储区域，但是对堆的访问是任意的，没有后进先出的要求，堆主要用来为动态变量分配存储空间。
计算机操作系统第三版课件 第六章
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。
节 返 回
28
6.2.3 索引文件
对于定长记录文件，如果要查找第i个记录， 可直接根
第六章 文件管理
据下式计算来获得第i个记录相对于第一个记录首址的地址：
Ai=i×L 然而，对于可变长度记录的文件，要查找其第i个记录 时，须首先计算出该记录的首地址。为此，须顺序地查找 每个记录，从中获得相应记录的长度Li，然后才能按下式
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。
3
Байду номын сангаас
第六章 文件管理
6.1 文件系统综述
6.1.1 文件类型
6.1.2
6.1.3
文件系统
文件的基本操作
6.1.4
文件的基本操作
4
第六章 文件管理
6.1.1
文件：
文件类型
-----章返回 -----------
由若干记录组成的集合 本数据项组成，所以也叫组合数据项。 或无记录无结构的相关元素的集合 也可以是某些慢速字符设备
11
UNIX、Linux以及Dos系统中，文件按组织和处理方式分为： （1）普通文件 内部无结构的一串字符。
第六章 文件管理
这种文件既可以是系统文件，也可以是库文件或用户文件。
计算机操作系统(汤小丹第三版)第5章设备管理第6章文
（3）使用信息类
文 扩属 件展 名 名性
备 用
时 间
日 期
第 一
块 号
盘 块 数
图 6-15 MS-DOS的文件控制块
29
第六章 文件管理
2、 索引结点 （1）磁盘索引结点 文件主标识符 文件类型 文件存取权限 文件物理地址 文件长度 文件连接计数 文件存取时间
（2）内存索引结点 索引结点编号 状态 访问计数 逻辑设备号 链接指针
…
7901
400
7900
…
98 202 99 201
299
399
7899
…
201
301
7801
图 6-23 空闲盘块的成组链接法
7999 7901
39
第六章 文件管理
6.6 文件共享与文件保护
文件共享与文件保护是文件系统中的一个重要问题， 共享性与安全性是一个问题的两方面。
文件共享：是指在不同用户之间共同使用某些文件。 （1）是完成共同的任务的必需； （2）能节省大量辅存空间和主存空间； （3）减少输入/输出操作； （4）节省用户的劳动，减少重复开发。
30
第六章 文件管理
6.4.2 目录结构
1、 单级目录结构
文件名 文件名1 文件名2
……
物理地址
文件说明
（1） 查找速度慢 （2） 不允许重名 （3） 不便于实现文件共享
状态位
31
第六章 文件管理
2、 两级目录
用户名 Wang Zhang Gao
指向子目录指针
Wang用户目录
Alpha Test
10
9
5
EOF
图 6-10 MS-DOS的文件物理结构
计算机操作系统文件管理
• 在现代计算机系统中，有大量的程序和数据， 需要长期保存，把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能，把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户，有效地提高系统 资源的利用率。
6．1文件和文件系统
文件操作
• 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作 用户通过文件系统提供的系统调用实施对文件的操作。 1.最基本的文件操作有 最基本的文件操作有：创建文件、删除文件。读文件、 写文件、截断文件和设置文件的读／写位置。 2.文件的“打开”和“关闭”操作 文件的“打开” 关闭”操作：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。 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。 3．其它文件操作 其它文件操作：对文件属性的操作，改变文件名、改 变文件的拥有者，查询文件的状态等；
★ 链接方式又可分为隐式链接和显式链接 两种形式。 1．隐式链接 （见图6-8，P194） • 隐式链接分配方式的主要问题在于：它 只适合于顺序访问，它对随机访问是极 其低效的。 • 为了提高检索速度和减小指针所占用的 存储空间，可以将几个盘块组成一个簇， 以簇为单位，将会减小查找指定块的时 间，而且也可减小指针所占用的存储空 间。
3．顺序文件的优缺点 :
优点: 优点 (1)对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高 的. (2)只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地 工作。 缺点 : (1)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。 (2)如果想增加或删除一个记录，都比较困难；
计算机操作系统(第三版_汤小丹等)课后习题答案(1-6章)整理后精编版
第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：(1)有效性 (2)方便性 (3)可扩充性 (4)开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；(2)OS作为计算机系统资源的管理者；(3)OS实现了对计算机资源的抽象。
3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：(1)不断提高计算机资源的利用率；(2)方便用户；(3)器件的不断更新换代；(4)计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
针对及时处理问题，应使所有的用户作业都直接进入内存，并且为每个作业分配一个时间片，允许作业只在自己的时间片内运行，这样在不长的时间内，能使每个作业都运行一次。
8．为什么要引入实时OS？答：实时操作系统是指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。
[计算机导论(第3版)][朱战立等] 第6章 操作系统
![[计算机导论(第3版)][朱战立等] 第6章 操作系统](https://img.taocdn.com/s3/m/efba801c0622192e453610661ed9ad51f01d54b9.png)
■ 首先，程序设计人员将事先编写好的程序和数据表 示成穿好孔的一卷纸带，再通过某种装置把纸带上 的程序和数据转输入到磁带上。
■ 然后，在划分给自己的时间内，程序设计人员先将 磁带插入和计算机主机连接的磁带机，然后在主机 上运行该程序得到输出结果。
第
■ 脱机处理方式如图6-1所示。
6
页
图6-1 脱机处理方式
起来，计算机及时接收用户从终端发来的服务请求，
并根据用户的请求做出及时处理和回答。
■ 目前广泛应用的飞机票购票系统，股票买卖系统， 情报检索系统，信用卡记账取款系统等，都属于实 时信息处理系统的例子。
■ 在20世纪70年代初期出现了实时系统。
■ 实时系统，特别是实时控制系统，要求计算机系统具有 及时性和可靠性。
页 控制等一系列的操作体验。其主屏幕通过提供类似仪表
盘的体验来显示新的电子邮件、短信、未接来电、日历
约会等，让人们对重要信息保持时刻更新。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1.2 Windows操作系统的发展历史
Windows操作系统是一套适合于微机环境的系统软件， 负责计算机中的软、硬件资源进行统一管理，提供良 好的人机交互界面。
4
页
■ 用光照射纸带，若纸带某位置上透光表示符号
1，若纸带某位置上不透光表示符号0。
■ 卡片机的工作原理类同。
■ 联机处理方式
■ 程序设计人员将事先编写好的程序和运行程序所需 的数据表示成穿好孔的一卷纸带。
■ 在划分给自己的时间内，程序设计人员先启动纸带 机，把表示在纸带上的程序和数据输入到计算机内 存，然后运行程序得到输出结果。
■ 由于输入/输出设备的速度相对于CPU的速度慢很多，而
计算机在输入/输出数据时CPU是空闲的，为解决这一问
操作系统第三版习题答案
操作系统第三版习题答案操作系统是计算机科学中的核心课程之一，它涉及到计算机系统的管理和协调资源分配。
第三版的习题答案通常涵盖了操作系统的基本概念、原理和实现方法。
以下是一些可能的习题答案示例：# 操作系统第三版习题答案第一章：操作系统概述1. 操作系统的定义：操作系统是一个系统软件，负责管理计算机硬件资源，并为用户和其他软件提供运行环境和控制硬件的手段。
2. 操作系统的主要功能：包括进程管理、内存管理、文件系统管理、输入/输出设备管理等。
第二章：进程管理1. 进程的概念：进程是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位，是程序的执行实例。
2. 进程的状态：通常包括就绪态、运行态、阻塞态和终止态。
第三章：线程1. 线程与进程的区别：线程是进程中的一个执行流，比进程更轻量级，同一进程内的线程共享进程资源。
2. 线程的创建和管理：操作系统提供了API来创建和管理线程，例如Pthread库。
第四章：内存管理1. 内存管理的作用：负责分配和回收内存资源，确保程序运行时有足够的内存空间。
2. 虚拟内存：一种内存管理技术，允许计算机通过硬盘来扩展可用的内存容量。
第五章：文件系统1. 文件系统的功能：文件系统负责存储、组织和访问文件数据。
2. 文件的属性：包括文件类型、大小、创建时间、访问权限等。
第六章：输入/输出系统1. I/O设备分类：包括块设备、字符设备、网络设备等。
2. I/O控制方式：包括程序控制方式、中断驱动方式和DMA方式。
第七章：死锁1. 死锁的条件：互斥条件、占有和等待条件、不可剥夺条件、循环等待条件。
2. 死锁的预防和避免：通过破坏死锁条件来预防死锁的发生。
第八章：操作系统安全1. 安全机制：包括用户身份验证、访问控制、数据加密等。
2. 安全策略：确定哪些用户可以访问哪些资源。
结语操作系统习题的答案不仅需要理解理论知识，还需要通过实践来加深理解。
希望这些答案能够帮助你更好地掌握操作系统的知识点。
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和管理的软
件集合
基本 I/O 管理程序（文件组织模块）
青
基本文件系统（物理 I/O 层）
岛
理 工 大 学 文件、目录、磁盘
(带)存储空间
I/O 控制层（设备驱动程序） 对象及其属性说明
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操
6.1.3 文件操作
作
系
1.最基本的文件操作
统 |
★创建文件
工
读写文件
大
学
第六章 文件管理
6.1 文件和文件系统 计对文件存储空间的管理、对文件
算目录的管理、用于将文件的逻辑
机操地文址件转的换读6为和.物 写1.理的2 地管文址理件的以类机及型制对、文和对件文件系统模型
作的共享2.与文保件护系统模型
命令接口、程序接口
系
文件系统接口
统
|
对对象操纵
逻辑文件系统
|
★删除文件
|
★读文件
青
岛
★写文件
理
★截断文件
工
大
★设置文件的读/写位置
学
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.3 文件操作
作
系 2.文件的“打开”和“关闭”操作
统 |
步骤：
|
① 检索文件目录找到指定文件的属性及其在
|
外存上的位置；
青
② 对文件实施相应的操作。
岛
理 3.其它文件操作
岛 理 工 大
其目件用的，户是即选物择理一文逻结种件辑构良。好的、设备物结利理构用率高系的统物理 文件结构。系统按此结构和外部设备交换信息。
学
第六章 文件管理
计 算
6.2 文件的逻辑结构
机
操 作
两种形式的结构：
系
(1) 文 件 的 逻 辑 结 构 (File Logical
统 |
Structure)：又称文件组织，从用户观点出发
理 工
文件存储空间的管理。
大 文件的共享和文件保护功能
学
第六章 文件管理
计 算
第六章 文件管理
机
操 作
6.1 文件和文件系统
系
6.2 文件的逻辑结构
统 |
6.3 外存分配方式
|
6.4 目录管理
|
青
6.5 文件存储空间的管理
岛 理
6.6 文件共享与文件保护
工
6.7 数据一致性控制
大
学
第六章 文件管理
工
大
学
第六章 文件管理
计 算
6.2 文件的逻辑结构
机
操 文件结构是指文件的组织形式。
作 系
研究文件结构有两种观点：
统
用户观点：是指用户思维的抽象文件，也叫逻辑
|
文件。其目的是为用户提供一种结构清晰、使
|
用简便的逻辑组织，用户按此去存储、检索和
|
加工文件信息。 文件
青 系统观点：是指文件在物理存储介质上的实际文
岛 理 工
文件目录怎样实现？怎样管理存储空间？文 件存储位置？磁盘实际运作方式(与设备管
大 理的接口)等等
学
第六章 文件管理
计 算
第六章 文件管理
机
操 文件系统是操作系统中负责管理和存取文件信息的软件机构，
作 它是由管理文件所需的数据结构和相应的管理软件以及访
系
问文件的一组操作组成。
统
| 从系统的角度看：从系统角度来看，文件系统是对文件存储
| 所观察到的文件的组织形式，是用户可以直接
| 青
处理的数据及其结构。
岛
(2) 文件的物理结构， 又称为文件的存储
理 工
结构， 是指文件在外存上的存储组织形式
大
学
第六章 文件管理
计 算
6.2 文件的逻辑结构
机
操
作 文件的逻辑结构是指呈现在用户面前的文件结构。
数据项n
大
学
文件、 记录和数据项之间的层次关系
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.2 文件类型和文件系统模型
作
系 文件类型
统 | |
按文件的性质和用途分：系统文件、用户文件、 库文件
|
按文件中数据的形式分：源文件、目标文件、
青
可执行文件
岛 理
按存取控制属性分：只执行文件、只读文件、
CPU
青 岛
硬件资源
存储器
理
计算机资源
I/O设备
工
管理
系统程序、库函数
大 学
软件资源
系统应用程序
用户应用程序
第六章 文件管理
计 算
第六章 系
用户观点：
统 文件系统如何呈现在其面前：一个文件怎样
| 组织？如何命名？如何保护文件？可以进
| |
行何种操作？等等
青 操作系统观点：
计 算
第六章 文件管理
机
操 文件系统完成的工作：
作
系
文件的结构及存取方法。为了实现按名存取，
统
需有一个用户可见的文件逻辑结构，用户按
|
这种逻辑结构进行信息的存取和加工，以及
|
文件系统对文件是如何进行存取的。
|
文件目录结构。为了便于对物理存储介质上
青
的文件进行处理，将文件以目录的形式组织
岛
起来。
岛
◎无结构文件则被看成是一个字符流
理
工
★文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了
大 一个对象集
学
★文件具有属性:类型、长度、物理位置、建立时间等
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.1 文件、记录和数据项
作
系
文件
统
|
|
|
记录1 记录2
…
记录n
青
岛
理 工
数据项1 数据项2 …
第六章 文件管理
1
计 算
第六章 文件管理
机
操作系统对计算机的管理包括两个方面：硬件
操 作 系 统 | | |
资源的管理和软件资源的管理。硬件资源管理包括 CPU管理、存储器的管理、设备的管理，主要解决 硬件资源的有效、合理利用问题。软件资源的管理
则包括对各种系统程序（包括操作系统本身的程
序）、系统应用程序（编译、编辑程序）、以及各 种用户程序和数据。
第六章 文件管理
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 6.1.1 文件、记录和数据项
作 系 统
3. 文件
学号 姓名 性别 年龄
★文件是指由1创建者张所三定义的、男具有文1件9 名的一组相关
| 元素的集合
2
李四
男
20
| |
3
王二
女
19
★可分为有结4构文件和丁一无结构文女件两种 20
青
◎在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成
计 算
6.1 文件和文件系统
机
操 作
6.1.1
文件、记录和数据项
系 1. 数据项 统 基本的数据单位，用于描述一个对象的某种属性 |
| (1) 基本数据项：数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位
| 青
(2) 组合数据项
岛 2. 记录 理 记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面 工 的属性。 大 关键字是惟一能标志一个记录的数据项 学
|
器的存储空间进行组织、分配和回收，负责文件的存储、
|
检索、共享和保护。
青 从用户的角度看：文件系统是用户在计算机上存储信息、和
岛 使用信息的接口。文件系统主要是实现“按名取存”，文
理
件系统的用户只要知道所需文件的文件名，就可存取文件
工 大
中的信息，而无需知道这些文件究竟存放在什么地方。
学
第六章 文件管理