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第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

• 1.1概述
• • 1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程
  • 1.1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)
• 1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)
• • 1.2.1 中央處理器（central processing unit）
  • 1.2.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理
  • • 1.計(jì)算機(jī)指令格式
    • 2.計(jì)算機(jī)指令的尋址方式
    • 3. 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)
    • 4. 計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的基本過(guò)程
    • 5.指令執(zhí)行的時(shí)序
  • 1.2.3 存儲(chǔ)器
  • • 1.RAM存儲(chǔ)器
    • 5. 存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu)
  • 1.2.4 數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示
  • • 1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換
    • 2.定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算
    • 3.浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算
  • 1.2.5 總線和外設(shè)
  • • 1.總線
    • 2. 輸入/輸出系統(tǒng)
• 1.3 操作系統(tǒng)
• • 1.3.1 操作系統(tǒng)概述
  • • 1. 操作系統(tǒng)的功能與任務(wù)
    • 2.操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程
    • 3.操作系統(tǒng)的分類
  • 1.3.2 進(jìn)程管理
  • • 1.并發(fā)程序設(shè)計(jì)
    • 2.進(jìn)程的基本概念
    • 3.進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)化
    • 4.進(jìn)程控制塊及其組織
    • 5.進(jìn)程調(diào)度
  • 1.3.3存儲(chǔ)管理
  • • 1.存儲(chǔ)管理功能與地址重定位
    • 2.連續(xù)存儲(chǔ)管理
    • 3.分頁(yè)式存儲(chǔ)管理
    • 4.分段式存儲(chǔ)管理及段頁(yè)式存儲(chǔ)管理
    • 5.虛擬存儲(chǔ)器管理
  • 1.3.4.文件管理
  • • 1.文件及文件系統(tǒng)
    • 2.文件的組織結(jié)構(gòu)
    • 3.文件目錄管理
  • 1.3.5 I/O設(shè)備管理

1.1概述

1.1.1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

第一胎電子數(shù)字計(jì)算機(jī) ENIAC 1946

發(fā)展階段：
電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代
晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代
集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代
大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代

1.1.2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)硬件：指組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的各種物理裝置，硬件系統(tǒng)也被稱為裸機(jī)，只能識(shí)別0-1代碼，
系統(tǒng)軟件： 是指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的軟件

1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

1.2.1 中央處理器（central processing unit）

CPU包括兩個(gè)部分：
控制器和運(yùn)算器（邏輯算術(shù)單元）。都包含有寄存器或高速存儲(chǔ)區(qū)域，用總線（一種電子線路連接）

通常運(yùn)算器和控制器被合成在一塊集成電路的芯片上，被稱作CPU芯片

（1）控制器
操作：獲取指令、分析指令、執(zhí)行指令、存儲(chǔ)結(jié)果

（2）運(yùn)算器
執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并控制速度

（3）寄存器
提高計(jì)算機(jī)性能，是高速存儲(chǔ)區(qū)域，可以在處理過(guò)程中臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

CPU中寄存器的數(shù)量和每個(gè)寄存器的大小（位數(shù)）沒(méi)確定CPU的性能和速度
e.g.32位CPU指，寄存器是32位的，可以處理32位的數(shù)據(jù)

類型：指令寄存器、地址寄存器、存儲(chǔ)寄存器、累加寄存器

（4）總線 （見(jiàn)1.2.5節(jié)

總線是CPU內(nèi)部及在CPU和主板間傳輸信息的電子數(shù)據(jù)線路。
可以通過(guò)總線訪問(wèn)各種輸入輸出設(shè)備

1.2.2 計(jì)算機(jī)的基本工作原理

1.計(jì)算機(jī)指令格式

計(jì)算機(jī)指令 = 操作碼+操作數(shù)（地址碼）

計(jì)算機(jī)指令是能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的二進(jìn)制代碼

計(jì)算機(jī)操作碼所占二進(jìn)制位數(shù)為k,則最多有$2^k$條指令，
若有n條指令，則至少有操作碼$[lo{g}_1(n?1)]+1$ 個(gè)二進(jìn)制位

地址碼用來(lái)描述該指令的操作對(duì)象，或直接給出操作數(shù)，或之處操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器地址（即，寄存器名）

若計(jì)算機(jī)指令共占n個(gè)字節(jié)，則稱該指令為n字節(jié)指令

2.計(jì)算機(jī)指令的尋址方式

有效地址 ： 指令中操作數(shù)的真實(shí)地址
由尋址方式和形式地址共同來(lái)決定

尋址方式：
確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令的地址，與硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)

分為兩類：
（1）指令尋址
分為兩類：

• 順序?qū)ぶ?/li>
• 跳躍尋址

（2）數(shù)據(jù)尋址
分為：

• 立即尋址（所需操作數(shù)由指令的地址碼部分直接給出）
• 直接尋址（指令的地址碼部分給出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的地址）
• 隱含尋址（操作數(shù)隱含在操作碼或某個(gè)寄存器中）
• 間接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址等

3. 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

定義: 計(jì)算機(jī)的所有指令的集合

功能分類：
（1）數(shù)據(jù)傳送指令
（2）程序控制指令
（3）數(shù)據(jù)處理指令
（4）輸入/輸出指令
（5）其他指令

4. 計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的基本過(guò)程

步驟：

• 取指令
  按照程序計(jì)數(shù)器地址，從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出當(dāng)前要執(zhí)行的指令送到指令寄存器
• 分析指令
  由譯碼器對(duì)指令中的操作碼進(jìn)行譯碼，將指令中的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信息，由指令中的指令碼確定操作數(shù)存放的地址
• 執(zhí)行指令
  由控制電路發(fā)出一系列控制信息，由源地址碼所指出的源操作數(shù)做該指令所要求的操作，并將操作結(jié)果放到由目的地址嗎指出的地方
• 修改程序計(jì)數(shù)器
  一條指令執(zhí)行完后，根據(jù)程序的要求修改程序的計(jì)數(shù)器的值

5.指令執(zhí)行的時(shí)序

機(jī)器周期 內(nèi)存中讀取一個(gè)指令字的最短時(shí)間
每個(gè)機(jī)器周期至少完成一個(gè)基本操作

指令周期 計(jì)算機(jī)完成一條指令所花費(fèi)的時(shí)間

1.2.3 存儲(chǔ)器

作用分類 ：主存（通常采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，容量小 讀寫速度快、價(jià)格高 ）、輔存、緩存、閃存 等

1.RAM存儲(chǔ)器

（1）靜態(tài)存儲(chǔ)單元（static RAM, SRAM）
保存信息穩(wěn)定、信息非破壞性讀出
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)、速度較快
所用原件較多、占硅片面積大、功耗大、集成度不高

（2）動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元（dynamic RAM, DRAM）
分類：三管式、單管式
靠電容存儲(chǔ)電荷的原理來(lái)寄存信息
電荷自動(dòng)消失，在2ms之內(nèi)對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行再生或刷新
集成度更高、功耗更低

（3）閃速存儲(chǔ)器
電可擦除非易失器件
抗震、節(jié)能、體積小、容量大、便宜

（4）高速緩沖存儲(chǔ)器Cache
用速度高的SRAM元件組成
快表+快速存儲(chǔ)器

5. 存儲(chǔ)器的層次化結(jié)構(gòu)

指標(biāo)： 速度、容量、每位價(jià)格
- + - 容量越大，速度越慢，價(jià)格越低

1.2.4 數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示

1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換

基數(shù)（radix） ：擁有的數(shù)字個(gè)數(shù)
權(quán) ： 每位數(shù)字的值

2.定點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

分類：無(wú)符號(hào)數(shù)、帶符號(hào)數(shù)，其表示范圍與機(jī)器位數(shù)相關(guān)

（1）無(wú)符號(hào)數(shù)
非負(fù)整數(shù)，機(jī)器的字長(zhǎng)的全部位數(shù)均用來(lái)表示數(shù)值大小

（2）帶符號(hào)數(shù)
符號(hào)位（機(jī)器數(shù)）： 0為正 1為負(fù)

根據(jù)符號(hào)位和數(shù)值位的編碼方法分：

• 原碼
  符號(hào)位+絕對(duì)值

• 反碼
  正數(shù)：反碼=原碼
  負(fù)數(shù)：反碼=符號(hào)位+絕對(duì)值各位取反

• 補(bǔ)碼
  正數(shù)：補(bǔ)碼=原碼
  負(fù)數(shù)：補(bǔ)碼=反碼+1

  反碼的反碼 == 原碼
  補(bǔ)碼的補(bǔ)碼 ==原碼
  兩數(shù)的補(bǔ)碼之和==兩數(shù)和的補(bǔ)碼

• 偏移碼
  補(bǔ)碼的符號(hào)位取反

運(yùn)算：
（1）加減運(yùn)算
（2）算數(shù)移位運(yùn)算
帶符號(hào)數(shù)一位，保持操作數(shù)符號(hào)不變
（3）邏輯移位運(yùn)算
無(wú)符號(hào)數(shù)移位

3.浮點(diǎn)數(shù)的表示和運(yùn)算

（1）浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍
指小數(shù)點(diǎn)的位置可浮動(dòng)的數(shù)據(jù)
$$N=M?R^E$$

N為浮點(diǎn)數(shù)，M為尾數(shù)，E為階碼 R為階的基數(shù)（底）
在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有數(shù)據(jù)的R都是相同的

浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)內(nèi)表示：

$$Ms+E+M$$

其中：
Ms是尾數(shù)的符號(hào)位1位 0正1負(fù)
E為階碼有n+1位有一位符號(hào)位表示正階或負(fù)階
M為尾數(shù)，有m位，
Ms和M組成一個(gè)定點(diǎn)小數(shù)

（2）IEEE 754 標(biāo)準(zhǔn)
單精度浮點(diǎn)數(shù) （32位），E8位，M24位（內(nèi)含符號(hào)數(shù)一位）
雙精度浮點(diǎn)數(shù) （64位），E11位，M53位（內(nèi)含符號(hào)數(shù)一位）

1.2.5 總線和外設(shè)

1.總線

（1）總線的基本概念
總線 是連接計(jì)算機(jī)中各個(gè)部件的信息傳輸線，是各個(gè)部件共享的傳輸介質(zhì)

按信息傳送方式： 串行傳輸、并行傳輸

按功能和實(shí)現(xiàn)方式分類：

• 片內(nèi)總線
  芯片內(nèi)部的總線
• 系統(tǒng)總線
  計(jì)算機(jī)各部分的信息傳輸線
  包括：
  數(shù)據(jù)總線（雙向總線，寬度與機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)有關(guān)）
  地址總線（單向總線，與存儲(chǔ)地址、I/O地址有關(guān)）
  控制總線（部分出、部分如方式，控制所有部件）
• 通信總線
  計(jì)算機(jī)之間或系統(tǒng)之間的通信
  依據(jù)傳輸方式分：串行通信總線、并行通信總線

（2）總線的組成及性能指標(biāo)
結(jié)構(gòu)分類：
單總線結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)（將I/O設(shè)備分離出來(lái)）

性能指標(biāo)
總線寬度（數(shù)據(jù)總線的根數(shù)）、總線帶寬（數(shù)據(jù)傳輸效率）、鐘同步/異步 等

（3）總線仲裁
工作包括： 判優(yōu)控制、通信控制
邏輯分為： 集中式、分布式

（4）總線操作

• 讀和寫
• 塊傳送
• 寫后讀
• 讀后寫
• 廣播
• 廣集

（5）總線標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)與各模塊、模塊與模塊之間的一個(gè)互連的標(biāo)準(zhǔn)界面

2. 輸入/輸出系統(tǒng)

（1） 外部設(shè)備的分類
按作用分：

• 輸入/輸出(input/output,I/O)設(shè)備
• 輔助存儲(chǔ)器
• 終端設(shè)備
  組成： 輸入設(shè)備+輸出設(shè)備+終端控制器
  通過(guò)通信線路與主機(jī)相連
• 過(guò)程控制設(shè)備
• 脫機(jī)設(shè)備

（2）硬盤存儲(chǔ)器
分類：固定磁頭磁盤存儲(chǔ)器、移動(dòng)磁頭磁盤存儲(chǔ)器
性能指標(biāo)：存儲(chǔ)密度（道密度：半徑方向磁道數(shù)，位密度：磁道單位長(zhǎng)度能記錄的二進(jìn)制代碼）、存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸率（單位時(shí)間向主機(jī)傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)）

（3）I/O接口
連接總線和設(shè)備

基本功能：

• 實(shí)現(xiàn)設(shè)備選擇
• 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖以達(dá)到速度匹配
• 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換
• 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換
• 傳送控制命令
• 反映設(shè)備狀態(tài)

（4）I/O方式

• 數(shù)據(jù)查詢
• 程序中斷
• DMA（直接內(nèi)存存取）
• 通道方式

1.3 操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)資源： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的硬件和軟件

1.3.1 操作系統(tǒng)概述

1. 操作系統(tǒng)的功能與任務(wù)

主要作用 :
（1）管理系統(tǒng)資源
（2）為用戶提供資源共享的條件和環(huán)境，并對(duì)資源的使用進(jìn)行合理調(diào)度
（3）提供輸入/輸出的方便環(huán)境，簡(jiǎn)化用戶的輸入/輸出工作，提供良好的用戶界面
（4）規(guī)定用戶的接口，發(fā)現(xiàn)、處理或報(bào)告計(jì)算機(jī)操作過(guò)程中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤

概括的說(shuō)：操作系統(tǒng)是用以控制和管理系統(tǒng)資源、方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序集合

功能與主要任務(wù)：
（1）處理機(jī)管理
（2）存儲(chǔ)機(jī)管理
（3）設(shè)備管理
（4）文件管理
（5）用戶接口

2.操作系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

（1）手工操作
（2）批處理系統(tǒng)
（3）多道程序系統(tǒng)
（4）分時(shí)系統(tǒng)
（5）個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

3.操作系統(tǒng)的分類

（1）多道批處理操作系統(tǒng)
多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存入多個(gè)用戶
批處理：外存內(nèi)存入大量作業(yè)，作業(yè)的運(yùn)行完全由系統(tǒng)控制
（2）分時(shí)操作系統(tǒng)
允許多個(gè)聯(lián)機(jī)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算
將時(shí)間劃分成時(shí)間片，分給各個(gè)用戶
多路性、交互性、獨(dú)立性、及時(shí)性
（3）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
系統(tǒng)能夠接收數(shù)據(jù)并以足夠快的速度予以處理和響應(yīng)
可以控制所有任務(wù)協(xié)調(diào)一致進(jìn)行
eg.三種典型：
過(guò)程控制系統(tǒng)、事務(wù)處理系統(tǒng)、信息查詢系統(tǒng)
（4）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
將計(jì)算機(jī)加入網(wǎng)絡(luò)中
網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、通信透明性
（5）分布式操作系統(tǒng)
由多臺(tái)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)互連而成的系統(tǒng)
（6）嵌入式操作系統(tǒng)
運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)

1.3.2 進(jìn)程管理

1.并發(fā)程序設(shè)計(jì)

并發(fā)程序的特點(diǎn) ：
（1）無(wú)封閉性
并發(fā)式程序的輸出結(jié)果受各程序的相對(duì)速度有關(guān)（結(jié)果的不確定性）
（2）程序與執(zhí)行過(guò)程不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系
共享的程序?qū)?yīng)多個(gè)執(zhí)行過(guò)程
（3）程序并發(fā)執(zhí)行可以相互制約
不但可能有因果制約，也可能因?yàn)橛心承┵Y源共享從而間接制約

2.進(jìn)程的基本概念

程序本身是一個(gè)靜態(tài)的概念，不能刻畫多道程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)的動(dòng)態(tài)特性和并行特性。

進(jìn)程：
（1）是程序的執(zhí)行過(guò)程
（2）包括程序和數(shù)據(jù)
（3）可能對(duì)應(yīng)多個(gè)程序
（4）程序可能對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程

3.進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)化

運(yùn)行、就緒、等待、創(chuàng)建、終止

4.進(jìn)程控制塊及其組織

PCB（process control block)是進(jìn)程存在的標(biāo)志
（1）進(jìn)程名
（2）特征信息
（3）執(zhí)行狀態(tài)信息
（4）通信信息（該進(jìn)程與其他進(jìn)程之間的關(guān)系
（5）調(diào)度優(yōu)先數(shù)
（6）現(xiàn)場(chǎng)信息
（7）系統(tǒng)棧
（8）進(jìn)程映像信息
（9）資源占有信息
（10）族關(guān)系

5.進(jìn)程調(diào)度

可搶占資源、不可搶占資源
調(diào)度算法：
先來(lái)先服務(wù)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、優(yōu)先級(jí)調(diào)度

1.3.3存儲(chǔ)管理

1.存儲(chǔ)管理功能與地址重定位

（1）存儲(chǔ)管理的功能：

• 地址變換
• 內(nèi)存分配
• 存儲(chǔ)器的共享與保護(hù)
• 存儲(chǔ)器擴(kuò)充

（2）地址重定位：
重定位寄存器（relocation register）加入起始地址，將取出邏輯地址加上重定位寄存器（其內(nèi)容是程序裝入內(nèi)存的起始地址）形成物理地址。
動(dòng)態(tài)地址重定位:
不要求程序全部裝入固定的內(nèi)存空間，在內(nèi)存中允許程序再次移動(dòng)位置、而且可以部分地裝入程序運(yùn)行、便于多個(gè)程序運(yùn)行同一副本。
存儲(chǔ)器管理技術(shù)：
基址寄存器BR 限長(zhǎng)寄存器LR
實(shí)際內(nèi)存地址D=BR + 指令中的有效地址
如果：BR≤D＜BR+LR 則按地址D進(jìn)行訪問(wèn)
如果 D<BR 或 D>=BR+LR 則地址越界

2.連續(xù)存儲(chǔ)管理

1.固定區(qū)分配

• 把內(nèi)存劃分成若干大小固定的分區(qū)，一個(gè)分區(qū)分給一個(gè)作業(yè)使用，直到作業(yè)完成
• 簡(jiǎn)單、硬件支持少、容易產(chǎn)生內(nèi)部碎片

2.可變區(qū)分配

• 在作業(yè)調(diào)入內(nèi)存時(shí)建立一個(gè)大小恰好與作業(yè)匹配的分區(qū)
• 空閑區(qū)域是離散的、出現(xiàn)外部碎片

3.分頁(yè)式存儲(chǔ)管理

• 作業(yè)空間被劃分成頁(yè)，實(shí)際內(nèi)存空間劃分成塊。頁(yè)的大小與塊的大小相等。當(dāng)某個(gè)作業(yè)被調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行時(shí)，由重定位機(jī)構(gòu)將作業(yè)中的頁(yè)映射為到內(nèi)存空間的塊上。
• 有效地址結(jié)構(gòu)：頁(yè)號(hào)+頁(yè)內(nèi)偏移量

建立程序邏輯頁(yè)與內(nèi)存的存儲(chǔ)塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，借助動(dòng)態(tài)地址重定位。

（1）分頁(yè)式存儲(chǔ)管理的地址重定位
頁(yè)表：頁(yè)面映像
PCB中存儲(chǔ)起始地址與長(zhǎng)度

（2）分頁(yè)式存儲(chǔ)保護(hù)

地址變換時(shí)：頁(yè)號(hào)<頁(yè)表長(zhǎng)度 （否則視為越界訪問(wèn)）

增加存取控制與存儲(chǔ)保護(hù)的信息

<優(yōu)點(diǎn)
有效解決碎片問(wèn)題、內(nèi)存利用率高、內(nèi)存回收與分配算法簡(jiǎn)單
<缺點(diǎn)
采用動(dòng)態(tài)地址變換增加了硬件成本、降低了處理機(jī)速度
分段式存儲(chǔ)及段頁(yè)式存儲(chǔ)

4.分段式存儲(chǔ)管理及段頁(yè)式存儲(chǔ)管理

（1）分段式：
每段分配連續(xù)的存儲(chǔ)空間
短號(hào)+段內(nèi)位移
<解決了程序與數(shù)據(jù)共享以及程序動(dòng)態(tài)鏈接等問(wèn)題

段頁(yè)式：
段號(hào)+段內(nèi)頁(yè)號(hào)+頁(yè)內(nèi)位移

5.虛擬存儲(chǔ)器管理

只讓當(dāng)前用到的信息進(jìn)入內(nèi)存、其他尚且用到的信息留在外存
用于支持虛擬存儲(chǔ)器的外存稱為后備存儲(chǔ)器

（1）請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理：
作業(yè)表JT、頁(yè)表PMT、存儲(chǔ)分塊表MBT

（2）請(qǐng)求段式存儲(chǔ)管理：
最優(yōu)算法
先進(jìn)先出算法
最近最久未用算法

1.3.4.文件管理

1.文件及文件系統(tǒng)

文件：一組帶標(biāo)識(shí)（標(biāo)識(shí)即為文件名）的、邏輯上有完整意義的信息項(xiàng)的序列。
文件系統(tǒng)：負(fù)責(zé)存取和管理文件信息的軟件機(jī)構(gòu)
文件的類型：
用途（系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用戶文件
性質(zhì)（普通文件、特殊文件、目錄文件
保護(hù)級(jí)別（只讀、讀寫、可執(zhí)行、流文件
文件數(shù)據(jù)類型（源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件
文件系統(tǒng)模型：層次模型

2.文件的組織結(jié)構(gòu)

（1） 文件的邏輯結(jié)構(gòu)
記錄式文件 在邏輯上被看作是一組順序記錄的集合，一種有結(jié)構(gòu)的流式文件組織，并且根據(jù)記錄文件長(zhǎng)度可分為定長(zhǎng)文件和變長(zhǎng)文件。
流式文件 又稱無(wú)結(jié)構(gòu)文件，是由一組相關(guān)信息組合成的有序字符流，直接按字節(jié)計(jì)算。
（2） 文件的物理結(jié)構(gòu)
文件在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上的存放形式，也叫文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
分類：順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)、索引結(jié)構(gòu)

• 順序結(jié)構(gòu)：邏輯上連續(xù)的文件信息存放在連續(xù)編號(hào)的物理塊中，只需給出文件塊號(hào)和文件長(zhǎng)度
• 鏈接結(jié)構(gòu)：邏輯上連續(xù)的文件分散地存放在不同的物理塊中，在各物理塊中，在各物理塊中設(shè)立指針
• 索引結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)為每個(gè)文件建立索引表，表項(xiàng)指出存放該文件的各個(gè)物理塊號(hào)，索引表在文件屬性說(shuō)明項(xiàng)中指出。

3.文件目錄管理

（1） 文件目錄概念
文件名與文件在外存空間中的物理地址的對(duì)應(yīng)
目錄：用于管理文件

文件控制塊FCB ：文件的文件目錄項(xiàng)
包括： 文件存取控制、結(jié)構(gòu)、使用、管理的信息

（2） 文件目錄結(jié)構(gòu)
【1】 單級(jí)目錄
【2】 二級(jí)目錄
【3】 多層次目錄

（3） 文件空閑區(qū)的組織
【1】 空閑文件項(xiàng)和空閑區(qū)表
【2】 空閑塊鏈
【3】 位示圖
用若干字節(jié)構(gòu)成一張表，表中每一個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)物理塊
1–物理塊已分配、 0 --物理塊空閑
【4】 空閑塊成組鏈接法

1.3.5 I/O設(shè)備管理

1.輸入/輸出軟件中的層次結(jié)構(gòu)
2.中斷處理過(guò)程
3.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
4.與設(shè)備無(wú)關(guān)的I/O軟件
5.用戶層的I/O軟件
6.設(shè)備的分配與回收

都看到這里啦，不點(diǎn)個(gè)贊嘛~

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机系统 基础知识点汇总，超全！！！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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