计算机技术与软件专业水平考试

3.5.5 FCB与文件目录1 FCB OS管理文件时必须的控制信息的数据结构，文件存在的唯一标志，四个部分：基本信息：名保护信息：密码位置信息：存储位置，长度使用信息：最迟使用者2 文件目录 FCB的集合为文件目录，其被组织成为--》目录文件一级目录结构，最简单，二级：主文件和用户文件目录：用户名和指向用户目录的指针|文件名，指向具体要求位置的指针多级：多层次分类文件体系，增加了灵活，适应典型为树型。

可反映层次结构关系，还得保护和共享3.5.6 文件的使用1工作目录当前目录，为提高效率，每用户有自己工作目录，先调入主存，且可随时改变2 文件的使用一组命令专用于文件，目录的管理，目录管理（建立、删除）|文件控制（建立、删除）|文件存取命令（显示内容）3 文件共享和安全指不同用户使用同一文件|文件的保密和保护，限制未受权用户使用若两用户可同时打开文件存取则为动态文件共享安全措施：常在系统及（口令），用户级（用户分类限定），目录级（操作权限）、文件级（只读、执行、隐藏）实施3.6 作业管理任务是作业调度和作业控制1简介用户|系统角度：A：系统为完成一个用户的计算任务所做工作总和，每一步为作业步B：比程序更广泛的概念，由程序、数据和作业描述书组成，在批处理中，作业是抢内存的基本单位作业管理程序：OS中控制作业进入、执行和撤销的一组程序，可把作业步细化，用进程来实现用户作业提交方式：联机|脱机2 用户作业管理1作业控制：A：联机输入：大多用于交互式系统中，外围设备速度远低于CPU，浪费CPU B：脱机输入；预输入，需一台低档计算机作为外围处理机，提高了主机资源利用率，且需要人式干预，灵活性差，无法直接提交紧急事务2 作业状态及其转换：提交、收容、执行和完成4阶段用各种终端，输入设备提交到辅存，全进入时为后备状态，（收容），OS建立JCB，作业控制块，其包含了作业主要信息，作业调度程序从后备中取一个调入主存，建立进程并分配资源，处于运行状态，完成时结果输出，回收所占资源3 作业调度后备—》执行|执行—》完成须作业调度完成1调度目标：4点：对所有作业公平，响应时间快（交互系统），周转（加权）时间快（批处理），高资源利用率基于不同观点，会冲突。

周转时间：提交到完成的时间加权：周转时/运行时反应时间：提交到处理器首次服务2 调度算法：单批道：主要任务：合理有效实现作业间链接，提高利用率，减少人干预三种先来先服务，最短作业优先法（忽略了等待时间），响应比高者优先（作业响应时间/运行时间，开销大），多道程序：优先级算法（照顾某些紧迫作业）|均衡调度算法（均衡使用资源，力求用户满意）4 用户接口用户界面，用户与OS交互的途径和通道，即OS的接口|交比环境的控制方式，即操作环境1 OS的接口：命令接口：键盘和作业控制命令|程序接口：编程接口或系统调用，程序与系统通信系统调用大致分为：设备管理，文件管理，进程控制，进程通信，存储管理等操作环境：支持命令接口和程序接口，已从命令驱动—》菜单驱动，图符驱动，视窗操作3.7 多处理器与线程微电子发展—》多处理机系统，按是否共享内存分为：紧密合的多处理器系统|独立计算机构成的网络系统，（局，城，广）1紧密合多处理器系统：进程可在处理器间透明迁移，并行执行，提高了系统处理能力和可靠性，还提供处理器负载平衡，处理器故障后的结构重组，可分三类：主从式，分离执行和移动执行2 对称多处理系统与线程：SMP系统可把多个线程均衡的分配给多个处理机，线程是轻进程，是进程内一个可调度的实体，一个执行单元，包含进程的地址空间，切换快7月9日3.8操作系统实例3.8.1 UNIX系统1系统结构：三层：内（核心：文件控制+进程控制）文件中有高速缓冲机制中（SHELL命令解释+实用程序+库函数）SHELL解释程序为用户操作界面外（用户程序--应用软件）2 文件系统：用户数据信息按文件来组织存储，按目录来存放。

所有目录有一个共同的根。

形成一个树型系统根目录用\来表示，根派生出所有分枝，分枝下可以是文件可以是目录特点：无结构的字符流式文件；可动态增长减少；文件数据可设置访问权限而保护；外设被看作文件，可隐蔽掉分三类：普通+目录+设备文件目录文件：组织形式与普通相同，由OS解释为目录，每个由多个目录项组成，每项由文件名及相应文件说明信息表（I）节点的标识符ID组成普通文件：与上者均为字符流式文件，512字节为一块，划分外存，逻辑上连续的文件被划分为不同的逻辑块存于外存的物理块中，在块内是连续存放。

逻辑快到物理块的变换则由一存放在I节点的索引结构完成对应，转换。

设备文件：有信息表，有I节点中有相应位置，但不占有物理存储块。

操作文件时将为操作设备，保护亦然常用命令：pwd,ls,cat,mo re,cd,mkdir,cp,mv,rm,chmod3 进程管理与存储管理：进程管理：在逻辑上由四模块构成（与文件系统接口+进程本身控制+进程间控制+存储管理部分）无作业概念，除0，1号进程外，均由用户在父进程下使用系统调用fo rk创建生成接口有两个（系统内部与文件系统直接联系的有关表格与数据结构+通过系统调用界面即中断与陷入联系）调度模块作用是为进程分配CPU，公平合理高效的原则在UNIX中为优先级，每进程有一随是时间动态变化的优先级进程通信包括（控制并发进程和资源共享竞争的低级+进程间传递信息的高级通信）在核心状态下时，系统进程只可用sleep与wakeup实现同步，用户进程不可以如上，须用系统核心中的软中断信号管道也是一种通信手段，以临时文件方式实现同一主机内进程间批量数据单向，先进先出的无格式字符流传送存储管理；CPU绝不会执行一个全部内容都在外存的进程，存储管理即决定把哪进程哪一部分留于内存，管理内外存之间信息转移，使所有进程公平执行内存管理段页式模式利用了段在保护与共享上的优点+页在内存利用率上的优点，内存被划为等长页，程序划分为段，再将每段划为页，页内须连续，页间可不连续4 缓冲机制和设备驱动：缓冲区是用来暂存I/O数据的一块内存专用区或一组硬件寄存器，文件系统与内存间有频繁的数据流动，需要对设备读写操作，但速度与CPU速度不同，为调节设置了称为数据缓冲区的数据结构。

且与键盘显示器等字符设备与内存读写时也设置了字符缓冲区减少速度不平衡，块设备是以块为单位的传送的存储装置，字符设备即为以字符为单位的装置5 中断处理：突发事件有两类：（与当前执行进程有关，即异常+无关但与整个系统有关，即中断），有一个称为异常和中断控制向量表的系统控制块--SCB，存放着异常和中断向量，由入口地址+对应异常中断名组成。

7月10日6 SHELL 是交互命令解释程序+命令程序设计语言解释程序，最强有力，（解释命令，执行程序，I/O重定向+有控制原语，传递参数变量，具有所有算法语言特点）SHELL结合了两种功能7系统调用近60个，用trap指令3.8.2 NT系统90年代微内核技术，体系结构为C/S模式，采16位标准字符集的单一代码方式（Unicode），支持国际字符集1系统结构层次式与C/S式结合，系统用户态+核心态部分：（保护子系统+执行体）NT服务器为保护子系统，protected subsystems，每一服务器驻留于单独进程中，内存由NT执行体的虚拟内存系统保护，子系统不会自动分享内存，通过传递消息通信；NT执行体是一个具有支持任意数量的服务器进程能力的OS内核，服务器把执行体交给用户与程序接口，并为各种应用程序提供执行环境。

保护子系统：两类（环境+集成子系统），每环境子系统是一个用户态服务器，为特定的其它OS提供API，最重要的是WIN32子系统，使应用程序能使用WIN32的API，且提供NT的图像用户接口和控制所有用户输入和应用程序输出。

NT还提供了POSIX，OS/2，16位WINDOWS和MS-DOS环境子系统，但都要通过WIN32接收用户输入和显示输出。

集成子系统，是完成重要OS功能的服务器，有些集成子系统在开发中时有时无，但安全子系统却一直存在，其在用户态中运行，实施安全性策略。

NT的网络软件的若干部件也是用集成子系统实现的。

其中工作站服务和服务器服务都是像网络子系统被调用一样，为用户态进程。

执行体：是NT核心态部分，除对用户接口外，本身是一个完整的OS。

包含一系统组成部分，每部分完成两种功能：环境子系统和其它执行体部分可调用的系统服务+执行体内的组成部分才可使用的内部程序。

也提供API系统服务但不同于环境子系统，在自己的进程中并不运行，当一重要系统事件发生时，接收统一线程在现存的进程上下文中替代运行。

NT内核获得对该线程的控制，调用相应代码来处理该事件，执行完后把控制返回中断前的代码。

执行体的组成部分与其它部分相互独立，每部分生成和执行所需的系统数据结构，各部分接口是被精确控制的，可不用同操作部分来代替，只要正确地实现了所有系统服务和内部接口，OS则OK，NT执行体用可预知方法交互，所有维护较容易。

2 进程与线程NT执行体中，进程是由对象管理器创建和删除的对象，一进程即为一执行程序，定义了初始化代码和数据，具有一个么用地址空间，（为进程可以使用的一组虚拟内存地址），还拥有系统资源，（信号量，通信端口，文件等），还至少有一个执行线程；当进程使用内存地址时，虚拟内存系统将地址转换为物理地址，且防止进程直接存取其它进程和OS的虚拟内存，若要执行OS代码或存取OS系统内存，线程须在核态下的非限制性处理器模式下运行，而大多数进程为用户态进程，其主要在用户态的限制性处理器模式下运行。

用户态进程通过调用系统服务访问OS，请取服务时处理器获得请求时将其执行模式从用户态转为核心态，并由处理器控制使线程传到系统服务的参数生效，执行完毕后再转为用户态。

多线程进程并行避免了两个进程并行的缺点，开销小且创建快，进程中的线程除栈和寄存器内容外，均共享，不需特殊数据传递机制，进程内资源对其中的线程都可用。

NT也彩基于优先级的方案来选定线程执行次序，且周期性的改变线程优先级，以确保所有线程能正确执行。

在多处理机中，应用程序可以限定其线程在任意一处理器上或某处理器的某子集上执行。

3 内核kernel NT核心层的最下面，有最高级的系统优先级，实现系统最基本的功能，（线程调度，处理器同步，中断接收及控制），并为NT执行体提供一个功能调用接口，NT的执行体的其它部分使用这些最基本的对象来实现其它更高级的对象功能。

4 虚存管理NT中虚拟内存管理器（VMM）提供此功能，为NT及其上的进程提供4GB的虚拟内存空间并对每进程的虚拟空间保护，NT采用按需页面调度算法，缺页时把所需页面附近的一些页面调入内存，尽可能减少缺页次数；淘汰算法用简单的FIFO法，另外，NT跟踪每进程的工作集，可根据工作集动态地来调整进程可用的内存页面的数量，还实现了以页为单位的内存保护。