计算机操作系统(第4版)汤小丹-第8章
汤小丹《计算机操作系统》官方课件 第四版
汇报人： 202X-01-05
contents
目录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理
计算机操作系统概
01
述
操作系统的定义与功能
总结词
操作系统的定义与功能
详细描述
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机硬件和软件资源，提供用户与计算机之间的接口。操作系统 的功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面管理等。
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准，操作系统可以分为多种类型。根据运行环境，操作系统可以分为单机操作系统 和网络操作系统；根据功能，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和通 用操作系统；根据规模，操作系统可以分为个人操作系统和多用户操作系统等。
进程管理
内存管理
03
内存管理的概念与功能
内存管理概念
内存管理是操作系统中用于管理计算 机内存的子系统，负责分配和回收内 存空间，以及管理内存中的数据。
内存管理功能
内存管理的主要功能包括内存分配、 内存回收、地址转换和内存保护等。
内存的分配策略
静态分配
在程序运行前，系统根据程序的大小 和需求一次性分配所需的内存空间， 程序运行期间不再进行内存的重新分 配。
文件的访问控制机制
文件的访问控制机制包括访问控制表（ACL）、能力表（ Capabilities）等，用于限制用户对文件的访问权限。
文件的访问安全
文件的访问安全是指通过访问控制机制来确保文件的安全性和完整 性，防止未经授权的访问和修改。
设备管理
计算机操作系统(第四版)汤小丹-期末复习知识点详尽汇总
具有作业调度和进程调度的调度队列模型子主题资源利用率：CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总工作时间平衡性：协调CPU和IO，使系统资源都经常处于忙碌状态策略强制执行高优先权优先，重要计算先来先服务短作业优先的优缺点实时调度的算法把内存中暂时不能运行的程序，或暂时不用的程序和数据换出到外存1.将逻辑地址的页号和页表长度进行比较，如果页号大于页表长度，发生越界中断2.如果小于页表长度，则页表始址+页号*位置得到物理块号3.物理块号*页面大小+页内地址=得到物理地址快表、联想寄存器、TLB1.将逻辑地址的页号与页表寄存器的页表长度进行比较，如果页号大于页表长度，越界中断1.将逻辑地址的段号和段表长度进行比较，如果段表长度<段号，产生越界中断请求分页的内存分配（请求调入软件）最小物理块的确定：作业正常运行所需要的最小物理块内存分配策略固定分配局部置换：只分可变分配局部置换：先分可变分配全局置换：没有内存，可换他人物理块分配算法：如何为不同的进程分配物理块预测页策略：预计不久之后会被访问的页优先调入内存，可一次调入多页，但是预测效率低下请求调页策略：需要的页面不在内存，发出请求，一次调入一页从打开文件表的表目删除直接-->物理地址哈希文件目录管理的要求1.实现按名存取2.允许文件重名3.提高检索速度4.文件共享基本信息类使用信息类为每一个用户建立一个单独的用户文件目录缺点用户相互隔离，无法合作创建者不用链接创建一个Link文件，存有共享文件的路径非创建者，连接到Link1.顺序访问容易消除了磁盘的外碎片，提高了外存的利用率（内碎片是消除不了的，因为每个盘块的大小固定）显式的“显”在哪里：链接文件各盘块的指针显式地存放在内存的一张链接表隐式的“隐”在哪里：下一个盘块号存在于上一个盘块中，而不是显示地放在外存有多少扇区，优点：支持直接访问优点大大加快了对大型文件的查找速度分配和回收：与内存的动态分区分配算法相同。
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版
第一章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。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
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。
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版
第一章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。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
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。
计算机操作系统(第4版)汤小丹-第8章
访问频率。
数据的一致性。
2.置换算法
01
04
02
03
8.3.2 提高磁盘I/O速度的其它方法 能有效地提高磁盘I/O速度的方法还有许多，如提前读、延迟写等，现介绍如下：
提前读
延迟写
优化物理块的分布
可靠性高，除了RAID 0级外，其余各级都采用了容错技术。当阵列中某一磁盘损坏时，并不会造成数据的丢失。此时可根据其它未损坏磁盘中的信息来恢复已损坏的盘中的信息。其可靠性比单台磁盘机高出一个数量级。
只读光盘驱动器CD-ROM和DVD-ROM。
8.5.1 事务
01
事务的定义 事务是用于访问和修改各种数据项的一个程序单位。事务也可以被看做是一系列相关读和写操作。
02
由于一组被事务Ti修改的数据以及它们被修改前和修改后的值都能在事务记录表中找到，因此，利用事务记录表系统能处理任何故障而不致使故障造成非易失性存储器中信息的丢失。恢复算法可利用以下两个过程：
01
do〈Ti〉。该过程能把所有被事务Ti修改过的数据设置为新值。
03
do〈Ti〉。该过程把所有被事务Ti修改过的数据恢复为修改前的值。
02
3.恢复算法
目前常用的外存有哪几种组织方式?
由连续组织方式所形成的顺序文件的主要优缺点是什么? 它主要应用于何种场合?
在链接式文件中常用哪种链接方式? 为什么?
8.4.3 基于集群技术的容错功能
双机热备份模式 如图8-15所示，在这种模式的系统中，备有两台服务器，两者的处理能力通常是完全相同的，一台作为主服务器，另一台作为备份服务器。
A
B
固定硬盘驱动器。
移动磁盘。
2.硬盘
计算机操作系统第四版-汤小丹-教案
2. 多道批处理系统的优缺点 多道批处理系统的优缺点如下： (1) 资源利用率高。引入多道批处理能使多道程序交替 运行，以保持CPU处于忙碌状态；在内存中装入多道程序可 提高内存的利用率；此外还可以提高I/O设备的利用率。 (2) 系统吞吐量大。能提高系统吞吐量的主要原因可归 结为：① CPU和其它资源保持“忙碌”状态；② 仅当作业 完成时或运行不下去时才进行切换，系统开销小。
图1-4 单道批处理系统的处理流程
2. 单道批处理系统的缺点 单道批处理系统最主要的缺点是，系统中的资源得不到 充分的利用。这是因为在内存中仅有一道程序，每逢该程序 在运行中发出I/O请求后，CPU便处于等待状态，必须在其 I/O完成后才继续运行。又因I/O设备的低速性，更使CPU的 利用率显著降低。图1-5示出了单道程序的运行情况，从图 可以看出：在t2～t3、t6～t7时间间隔内CPU空闲。
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 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. 不断提出新的应用需求
1.2 操作系统的发展过程
在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理OS； 60年代中期开发出多道程序批处理系统；不久又推出分时系 统，与此同时，用于工业和武器控制的实时OS也相继问世。 20世纪70到90年代，是VLSI和计算机体系结构大发展的年代， 导致了微型机、多处理机和计算机网络的诞生和发展，与此 相应地，也相继开发出了微机OS、多处理机OS和网络OS， 并得到极为迅猛的发展。
目录
第一章 操作系统引论 第二章 进程的描述与控制 第三章 处理机调度与死锁 第四章 存储器管理 第五章 虚拟存储器 第六章 输入输出系统 第七章 文件管理 第八章 磁盘存储器的管理 第九章 操作系统接口 第十章 多处理机操作系统 第十一章 多媒体操作系统 第十二章 保护和安全
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版计算机操作系统(第四版)汤小丹课后答案完整版计算机操作系统是计算机科学与技术领域的重要基础课程之一。
它研究的是计算机系统中的操作系统，旨在帮助人们深入理解操作系统的原理和设计，并掌握操作系统的相关技术和应用。
汤小丹编写的《计算机操作系统》是该领域的经典教材之一，它内容丰富、系统全面，对于学习和研究计算机操作系统都具有重要参考价值。
《计算机操作系统》第四版是根据最新的操作系统技术和研究成果进行了全面更新和扩充的版本。
在这个版本中，作者对操作系统的基本原理、进程管理、内存管理、文件系统等各个方面进行了深入讲解，并提供了大量的课后习题和答案，供读者进行巩固和扩展。
本书的第一部分主要介绍了操作系统的基本概念和原理。
它首先介绍了操作系统的定义、功能和作用，让读者对操作系统有一个整体的认识。
然后，它详细解释了操作系统的组成和结构，包括内核、用户界面、输入输出系统等。
同时，它还介绍了操作系统的基本特征和服务，如进程管理、内存管理、文件管理等。
这些内容为后续章节的学习奠定了坚实的基础。
第二部分主要讲解了进程与线程的管理。
进程是操作系统中的基本执行单位，它具有独立的运行环境和资源。
本书详细介绍了进程的创建、调度、同步和通信等管理方法，以及进程的状态转换和控制。
此外，本书还讲解了多线程的概念和应用，包括线程的创建、同步和通信等技术。
这些知识对于理解操作系统的并发性和资源共享机制非常重要。
第三部分涉及了内存管理的相关内容。
内存是计算机系统中的重要资源，操作系统需要管理和分配内存，以便为进程提供运行环境。
本书介绍了内存的分配和回收方法，包括连续内存分配、非连续内存分配和虚拟内存管理等。
此外，本书还讲解了页面置换算法和页面调度策略，以及内存保护和共享机制。
这些内容对于操作系统的性能和效率具有重要影响。
第四部分主要介绍了文件系统的管理。
文件系统是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理和存储用户的数据和信息。
计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程8系统安全性
对系统安全威胁的类型
当前比较主要的几种威胁类型 ： 假冒(Masquerading)/身份攻击 数据截取(data interception) 拒绝服务(denial of server) 修改(modification) 伪造(Fabrication) 否认(Repudiation)/抵赖 中断(Interruption) 通信量分析(Traffic Analysis)
系统安全性
❖ 引言 ❖ 数据加密技术 ❖ 认证技术 ❖ 访问控制技术 ❖ 防火墙技术
引言
❖ 系统安全性的内容和性质 ❖ 对系统安全威胁的类型 ❖ 对各种资源的威胁 ❖ 信息技术安全评价公共准则（CC）
系统安全性的内容、性质
❖ 系统安全性的概念： 狭义：对外部攻击的防范。 广义：保障系统中数据的保密性、完整性和可用性。
❖ 常用的验证参数：标识符、口令、密钥、随机数等。 ❖ 目前主要采用的身份认证技术：
基于口令的身份认证技术 基于物理标志的身份认证技术 基于公开密钥的身份认证技术。
基于口令的身份认证技术
❖ 用户名、口令 ❖ 对口令 机制的基本要求
口令 长度适中 自动断开连接 一次性口令 口令 文件
❖ 一次性口令 ❖ 口令 文件
基于物理标志的身份认证技术
❖ 物理标志 身份证、学生证、驾驶证、磁卡、IC卡、指纹、
声纹、眼纹等 ❖ 认证技术
基于磁卡的认证技术 基于IC卡的认证技术 指纹识别技术
基于公开密钥的身份认证技术
❖ 身份认证的协议—安全套接层协议SSL ❖ 安全套接层SSL协议：是Netscape公司提出的一种
❖ 数据加密技术：是对系统中所有存储和传输的数据（明文）进
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第一章1．设计现代的主要目标是什么？答：（ 1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．的作用可表现在哪几个方面？答：（ 1）作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2））作为计算机系统资源的管理者（3））实现了对计算机资源的抽象3．为什么说实现了对计算机资源的抽象？答：首先在裸机上覆盖一层设备管理软件，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。
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．何谓脱机和联机？答：脱机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。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
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。
计算机操作系统第四版_汤小丹_课后习题答案推荐文档
计算机操作系统（第四版）汤小丹课后习题答案樂1章1.段计現优OS的主要日标是什么?答】（I） HxfcH （2〕方便性（3） 4扩允性开放性2.OS的作用可表现在哪儿牛方面？靳 C1）圧件为用八与计尊机砸件眾纯之何的按口（2）05作为计舁机系统资源的世理者<3）阳丈现了对计算机费源的恤徐3.为彳|么説虧实现了对计算机盗源的抽象？答：OS首先在探扒上舉爲一层I/O设爺暫理软件*宾理了对计算执麼杵操作的凱一忌抚抽象；在樂一成轨件」-再橙盖丈件徐理软件+痰现了村啖件遥源撩柞的第二捏捉抽象* OS 通过在计算机唤件上左罐若圧系统软件*增强了系统功谨* 隐蔵了对砌件據作的细节’由它们艾同孤现了时计灯机资源的抽孰■1.试说明推动爹這批处理系统雍曲却収廉的谁动力是什么?答：主股劝力来源于四个方冊的社盘盅求与技术农展：（!）不断提冊计算机资源的柯用率】（2>方便用户；輛〕購件的不断更新换代tM）计算机休系站构的不断发.展。
5.何谓膛机TAJ和耽机I/O?答：脱机I/O昱指事先将装有用戶程序和.数据的纸帯诚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.踐方式下的输入怖出由外閘机控制朮血+址在脱离主机的苛况下进行的.而联机.1皿方式是指秤予刑数据的输入偷出邮是在主机的肖摆控制下进行的.6.试说明推劝分时慕统形成和境展的主雀夠力足什么？答：惟动分时系统形成和炭展的】.哪动力是更好地満足用户的需热左耍表现在: CPU的廿时怔用缩加了作业的平均周转时闾；人机交互能力使用户能耳接控制自己的悴业：4机的艾亨换寒用P施同时悝川同一台计算机+独立地处理自上的作业.7.实现分时系统的JQ犍问题是什么■?应如何解抉？n：X键问逋是屮I川户在自LL的终端上键入命令时.系统应能段时接收并凰时处理该命令.在用户能接受的时疑内将结果返冋给川户.解抉方法：针对晁时接收问题，川取在系统中设代至路卡，便丄机能同时接收川户从并个终端上输入的數据；为徘牛终端陀宜缓冲料存川户凰入的命令或数掘”针时及吋处理问雌一应使所有的川户柞业都N接逊入内八II为梅个作业分配一个时间片.允许柞业只在自C的时间片内运行.这胖在不怅的时间内.能使邯个作业都运行一次°8-为什么翌引入生时OS?答:虫时操柞系统垦指系统能从时响应外部車件的瞄求.在规定吋时何内先成对该事件的处理•并控制所有实时任务协调一致地运行。
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第一章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。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
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。
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第八章 磁盘存储器的管理
图8-5 FAT中簇的大小与最大分区的对应关系
CH17ENLI
第八章 磁盘存储器的管理
8.1.4 NTFS的文件组织方式 1. NTFS新特征 NTFS(New Technology File System)是一个专门为
Windows NT开发的、全新的文件系统，并适用于Windows 2000/XP及后续的Windows OS。
(1) 连续组织方式。 (2) 链接组织方式。 (3) 索引组织方式。
CH2ENLI
第八章 磁盘存储器的管理
8.1.1 连续组织方式 连续组织方式又称连续分配方式，要求为每一个文件分
配一组相邻接的盘块。例如，第一个盘块的地址为b，则第 二个盘块的地址为b+1，第三个盘块的地址为b+2，…。通常， 它们都位于一条磁道上，在进行读/写时，不必移动磁头。在 采用连续组织方式时，可把逻辑文件中的记录顺序地存储到 邻接的各物理盘块中，这样所形成的文件结构称为顺序文件 结构，此时的物理文件称为顺序文件。
CH14ENLI
第八章 磁盘存储器的管理
2. FAT16 FAT12对磁盘容量限制的原因在于， FAT12表中的表项 有限制，亦即最多只允许4096个。这样，随着磁盘容量的增 加，必定会引起簇的大小和簇内碎片也随之增加。
CH15ENLI
第八章 磁盘存储器的管理
3. FAT32 由于FAT16表的长度只有65 535项，随着磁盘容量的增 加，簇的大小也必然会随之增加，为了减少簇内零，也就应 当增加FAT表的长度，为此需要再增加FAT表的宽度，这样 也
第八章 磁盘存储器的管理
8.1.2 链接组织方式 如果可以将文件装到多个离散的盘块中，就可消除连续
组织方式的上述缺点。在采用链接组织方式时，可为文件分 配多个不连续的盘块，再通过每个盘块上的链接指针，将同 属于一个文件的多个离散的盘块链接成一个链表，由此所形 成的物理文件称为链接文件。链接组织方式的主要优点是：
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第八章 磁盘存储器的管理
3. 文件的组织 在NTFS中，以卷为单位，将一个卷中的所有文件信息、 目录信息以及可用的未分配空间信息，都以文件记录的方式 记录在一张主控文件表MFT(Master File Table)中，该表是 NTFS卷结构的中心，从逻辑上讲，卷中的每个文件作为一 条记录，在MFT表中占有一行，其中还包括MFT自己的这一 行。每行大小固定为1 KB，每行称为该行所对应文件的元数 据(metadata)，也称为文件控制字。
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第八章 磁盘存储器的管理
图8-4 MS-DOS的文件物理结构
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第八章 磁盘存储器的管理
2) 以簇为单位的FAT12文件系统 稍加分析便可看出，如果把每个盘块(扇区)的容量增大n 倍，则磁盘的最大容量便可增加n倍。但要增加盘块的容量 是不方便和不灵活的。为此，引入了簇(cluster)的概念。
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第八章 磁盘存储器的管理
图8-1 磁盘空间的连续组织方式
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第八章 磁盘存储器的管理
连续组织方式的主要优点有： (1) 顺序访问容易。 (2) 顺序访问速度快。
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第八章 磁盘存储器的管理
连续组织方式的主要缺点如下： (1) 要求为一个文件分配连续的存储空间。 (2) 必须事先知道文件的长度。 (3) 不能灵活地删除和插入记录。 (4) 对于那些动态增长的文件。
第八章 磁盘存储器的管理
第八章 磁盘存储器的管理
8.1 外存的组织方式 8.2 文件存储空间的管理 8.3 提高磁盘I/O速度的途径 8.4 提高磁盘可靠性的技术 8.5 数据一致性控制 习题
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第八章 磁盘存储器的管理
8.1 外存的组织方式
如前所述，文件的物理结构直接与外存的组织方式有关。 对于不同的外存组织方式，将形成不同的文件物理结构。目 前常用的外存组织方式有：
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第八章 磁盘存储器的管理
8.1.3 FAT技术 1. FAT12 1) 早期的FAT12文件系统 FAT12是以盘块为基本分配单位的。由于FAT是文件系
统中最重要的数据结构，为了安全起见，在每个分区中都配 有两张相同的文件分配表FAT1和FAT2。在FAT的每个表项中 存放下一个盘块号，它实际上是用于盘块之间的链接的指针， 通过它可以将一个文件的所有的盘块链接起来，而将文件的 第一个盘块号放在自己的FCB中。
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第八章 磁盘存储器的管理
2. 磁盘组织 NTFS是以簇作为磁盘空间分配和回收的基本单位的。 一个文件占用若干个簇，一个簇只属于一个文件。这样，在 为文件分配磁盘空间时，就无须知道盘块的大小，只要根据 不同的磁盘容量，选择相应大小的簇，即使NTFS具有了与 磁盘物理块大小无关的独立性。
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第八章 磁盘存储器的管理
8.1.5 索引组织方式 1. 单级索引组织方式 链接组织方式虽然解决了连续组织方式所存在的问题
(即不便于随机访问)，但又出现了另外两个问题，即：① 不 能支持高效的直接存取，要对一个较大的文件进行存取，须 在FAT中顺序地查找许多盘块号；② FAT需占用较大的内存 空间，由于一个文件所占用盘块的盘块号是随机地分布在 FAT中的，因而只有将整个FAT调入内存，才能保证在FAT中 找到一个文件的所有盘块号。
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第八章 磁盘存储器的管理
图8-2 磁盘空间的链接式分配
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第八章 磁盘存储器的管理
2. 显式链接 这是指把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在内 存的一张链接表中。该表在整个磁盘中仅设置一张，如图83所示。
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第八章 磁盘存储器的管理
图8-3 显式链接结构
(1) 消除了磁盘的外部碎片，提高了外存的利用率。 (2) 对插入、删除和修改记录都非常容易。 (3) 能适应文件的动态增长，无需事先知道文件的大小。
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第八章 磁盘存储器的管理
1. 隐式链接 在采用隐式链接组织方式时，在文件目录的每个目录项 中，都须含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指 针。