操作系统第四版(汤小丹)第7章
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-教案第七章
第七章 文 件 管 理
7.2.3 记录寻址 1. 隐式寻址方式 对于定长记录的顺序文件，如果已知当前记录的逻辑地
址，便很容易确定下一个记录的逻辑地址。
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第七章 文 件 管 理
图7-3 定长和变长记录文件
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第七章 文 件 管 理
2. 显式寻址方式 该方式可用于对定长记录的文件实现直接或随机访问。 因为任何记录的位置都很容易通过记录长度计算出来。而对 于可变长度记录的文件则不能利用显式寻址方式实现直接或 随机访问，必须增加适当的支持机构方能实现。下面我们通 过两种方式对定长记录实现随机访问： (1) 通过文件中记录的位置。 (2) 利用关键字。
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第七章 文 件 管 理
1. 按文件是否有结构分类 1) 有结构文件 (1) 定长记录。 (2) 变长记录。
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第七章 文 件 管 理
2) 无结构文件 如果说在大量的信息管理系统和数据库系统中，广泛采 用了有结构的文件形式的话(即文件是由定长或变长记录构 成的)，那么在系统中运行的大量的源程序、可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的文件形式，即流式文件。 其文件的长度是以字节为单位的。对流式文件的访问，则是 利用读、写指针来指出下一个要访问的字符。可以把流式文 件看做是记录式文件的一个特例：一个记录仅有一个字节。
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第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容： (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
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第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当 用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调 用将该文件打开。
计算机操作系统第四版汤小丹梁红兵哲凤屏_第7章(2016-2017-1)
10 0
99
0
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…
79 01
40 0
79 00
…
39 9
78 99
…
30 1
78 01
79 99 79 01
第八章 磁盘存储器的管理
8.2.3 成组链接法
2. 空闲盘块的分配与回收
当系统要为用户分配文件所需的盘块时，盘块分配过程首 先检查空闲盘块号栈是否上锁，如未上锁，便从栈顶取出一 空闲盘块号，将与之对应的盘块分配给用户，然后将栈顶指 针下移一格。若该盘块号已是栈底，即S.free(0)，这是当前栈 中最后一个可分配的盘块号。由于在该盘块号所对应的盘块 中记有下一组可用的盘块号，因此，须调用磁盘读过程，将 栈底盘块号所对应盘块的内容读入栈中，作为新的盘块号栈 的内容，并把原栈底对应的盘块分配出去(其中的有用数据已 读入栈中)。然后，再分配一相应的缓冲区(作为该盘块的缓 冲区)。最后，把栈中的空闲盘块数减1并返回。
目录
file start co u nt 0
tr 14 m ail 1 9 list 28
f6
len g th 2 3 6 4 2
第八章 磁盘存储器的管理
8.1.2 链接组织方式
1. 隐式链接
0 4 8 12 16 1 20 24 28
1 10 2
3
5
6
7
9 16 10 25 11
13 14
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第八章 磁盘存储器的管理
8.4.1 第一级容错技术SFT-Ⅰ( System FaultTo1le. r双a份nc目e)录和双份文件分配表
在不同的磁盘上或在磁盘的不同区域中，分别建立 (双份)目录表和FAT。 2. 热修复重定向和写后读校验
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梁红兵哲凤屏第7章201620171
… …
UNIX目录文件
7.3.2 简单的文件目录
1. 单级目录结构 整个文件系统中只建立一张目录表。
文件名 扩展名 文件长度 物理地址 文件类型 文件说明 文件名1 文件名2
写文件 4) 按组织形式和处理方式分类：普通文件、目录文件、
特殊文件
7.1.3 文件系统的层次结构
1) 对象及其属性 文件、目录、磁盘存储空间 3) 文件系统的接口 命令接口、程序接口
2) 对对象操纵和管理的软件集合 文件管理系统的核心部分，包括：对文件存储空间的 管理、对文件目录的管理、对文件读和写的管理、 对文件的共享与保护、将文件的逻辑地址转换成物 理地址。
记录1
文件
记录2
…
记录n
文件是指由创建 者所定义的、具 有文件名的一组 相关元素的集合.
数据项1 数据项2 …
数据项n
7.1.2 文件名和文件类型
1. 文件名和扩展名
2. 文件类型 1) 按用途分类：系统文件、用户文件、库文件 2) 按文件中数据的形式分类：源文件、目标文件、可
执行文件 3) 按存取控制属性分类：只执行文件、只读文件、读
7.1.4 文件操作
1. 最基本的文件操作
(1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置 2. 文件的“打开”和“关闭”操作 3. 其它文件操作
7.1.4 文件操作
2. 文件的“打开”和“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。以后， 当用户再要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所 返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便可直接利用 该索引号到打开文件表中去查找，从而避免了对该文件的再 次检索。如果用户已不再需要对该文件实施相应的操作时， 可利用“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。
操作系统第四版(汤小丹)第7章
第七章 文 件 管 理
1. 按文件是否有结构分类 1) 有结构文件 (1) 定长记录。 (2) 变长记录。
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第七章 文 件 管 理
2) 无结构文件 如果说在大量的信息管理系统和数据库系统中，广泛采 用了有结构的文件形式的话(即文件是由定长或变长记录构 成的)，那么在系统中运行的大量的源程序、可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的文件形式，即流式文件。 其文件的长度是以字节为单位的。对流式文件的访问，则是 利用读、写指针来指出下一个要访问的字符。可以把流式文 件看做是记录式文件的一个特例：一个记录仅有一个字节。
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第七章 文 件 管 理
3. 文件系统的接口 为方便用户的使用，文件系统以接口的形式提供了一组 对文件和记录操作的方法和手段。通常是下面两种类型的接 口： (1) 命令接口，是指作为用户与文件系统直接交互的接 口，用户可通过键盘终端键入命令取得文件系统的服务。 (2) 程序接口，是指作为用户程序与文件系统的接口， 用户程序可通过系统调用取得文件系统的服务，例如，用于 创建文件的系统调用Creat，用于打开一个文件的系统调用 Open等。
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第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容： (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
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第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当 用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调 用将该文件打开。
操作系统第四版汤小丹期末复习重点
第一章操作系统答：操作系统是一组能有效组织和管理计算机软硬件资源、合理调度作业、方便用户使用的程序的集合，是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
作为用户与计算机硬件系统的接口；作为计算机系统资源的管理者：实现对计算机资源的抽象方便性、有效性、可扩展性和开放性。
（使用编译指令或OS提供的命令操纵系统）（提高系统的吞吐量、系统资源利用率）（可添加或修改功能、模块）（能遵循世界标准规范，兼容性强）不断提高计算机利用率、方便用户、器件的不断更新换代、计算机体系结构的不断发展。
处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理并发、共享、虚拟、异步。
答：并发性是指多个事件在同一时间间隔内发生；并行性是指多个事件在同一时刻发生。
答：指系统中的资源可供内存中的多个并发执行的进程共同使用。
在一段时间内只允许一个进程访问资源；允许多个进程在一段时间内“同时”访问资源，“同时”指的是宏观意义，在微观上是交替访问的答：把通过某种技术将一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物的功能称为“虚拟”。
利用某设备为一用户服务的空闲时间，转去为其他用户服务，使设备得到最充分的利用。
（虚拟处理机、虚拟设备。
虚拟为n个，平均速度W 1/n）利用存储器的空闲时间分区域存放和运行其他的多道程序，以此提高内存的利用率。
（虚拟后，平均内存W 1/n）答：指进程以人们不可预知的速度向前推进。
答：将一批作业以脱机方式（使用外围机，脱离主机）输入在磁带上，使作业在监督程序的控制下一个个连续处理。
提高系统资源利用率和系统吞吐量。
内存中只有一道程序，系统资源浪费。
单道性、顺序性、自动性。
答：将作业输入在外存，排成后备队列，并在由于某程序I/O 操作而暂停执行时的CPU 空闲时间，按照一定算法，调度后备队列的另一个程序运行，使多道程序交替运行，保持CPU处于忙碌状态。
进一步提高系统资源利用率和系统吞吐量。
资源利用率高、系统吞吐量达。
平均周转时间长、无交互能力。
计算机操作系统第四版 汤小丹 教案
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。
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第一章
操作系统引论
图1-5 单道程序的运行情况
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第一章
操作系统引论
1.2.3 多道批处理系统(Multiprogrammed Batch
Processing System) 1. 多道程序设计的基本概念 为了进一步提高资源的利用率和系统吞吐量，在20世纪 60年代中期引入了多道程序设计技术，由此形成了多道批处
(1) 人—机交互。 (2) 共享主机。
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第一章
操作系统引论
2. 分时系统实现中的关键问题
在多道批处理系统中，用户无法与自己的作业进行交互 的主要原因是：作业都先驻留在外存上，即使以后被调入内 存，也要经过较长时间的等待后方能运行，用户无法与自己 的作业进行交互。
1) 及时接收
2) 及时处理
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理接口的实现细节有充分的了解，这就致使该物理机器难于
广泛使用。为了方便用户使用I/O设备，人们在裸机上覆盖 上一层I/O设备管理软件，如图1-2所示，由它来实现对I/O设 备操作的细节，并向上将I/O设备抽象为一组数据结构以及 一组I/O操作命令，如read和write命令，这样用户即可利用这 些数据结构及操作命令来进行数据输入或输出，而无需关心 I/O是如何具体实现的。
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第一章
操作系统引论
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
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第一章
操作系统引论
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
操作系统第四版目录汤子瀛
由汤小丹、梁红兵、哲凤屏、汤子瀛编著的《计算机操作系统(第4版高等学校计算机类十二五规划教材)》对传统操作系统(0S)和现代操作系统均做了较为全面的介绍。
全书共分12章：第一章为操作系统引论，介绍了OS的发展、传统0S和现代OS的特征及功能；第二和第三章深入阐述了进程和线程管理、进程同步、处理机调度和死锁；第四和第五章对连续和离散存储器管理方式及虚拟存储器进行了介绍；第六章自下而上地对I/0系统的各个层次做了较为系统的阐述；第七和第八章介绍了文件系统和磁盘存储器管理；第九章对用户接口以及接口的实现方法做了介绍；从第十章开始到第十二章是与目前0S发展现状紧密相关的内容，分别介绍了多处理机0S、网络OS、多媒体OS以及系统安全性。
本教材可作为计算机类专业的本科生教材，也可作为研究生教材，还可供从事计算机及通信工作的相关科技人员参考。
本教材内容基本覆盖了全国研究生招生考试操作系统课程考试大纲的主要内容，故也可作为考研的复习、辅导用书。
第一章操作系统引论1.1 操作系统的目标和作用1.2 操作系统的发展过程1.3 操作系统的基本特性1.4 操作系统的主要功能1.5 OS结构设计习题第二章进程的描述与控制2.1 前趋图和程序执行2.2 进程的描述2.3 进程控制2.4 进程同步2.5 经典进程的同步问题2.6 进程通信2.7 线程(Threads)的基本概念2.8 线程的实现习题第三章处理机调度与死锁3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标3.2 作业与作业调度3.3 进程调度3.4 实时调度3.5 死锁概述3.6 预防死锁3.7 避免死锁3.8 死锁的检测与解除习题第四章存储器管理4.1 存储器的层次结构4.2 程序的装入和链接4.3 连续分配存储管理方式4.4 对换(Swapping)4.5 分页存储管理方式4.6 分段存储管理方式习题第五章虚拟存储器5.1 虚拟存储器概述5.2 请求分页存储管理方式5.3 页面置换算法5.4 “抖动”与工作集5.5 请求分段存储管理方式习题第六章输入输出系统6.1 I0系统的功能、模型和接口6.2 IO设备和设备控制器6.3 中断机构和中断处理程序6.4 设备驱动程序6.5 与设备无关的I0软件6.6 用户层的I0软件6.7 缓冲区管理6.8 磁盘存储器的性能和调度习题第七章文件管理7.1 文件和文件系统7.2 文件的逻辑结构7.3 文件目录7.4 文件共享7.5 文件保护习题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IO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。
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后完整版
计算机操作系统(第四版)汤小丹课后完整版计算机操作系统(第四版)汤小丹课后完整版计算机操作系统是计算机科学领域的重要基础知识，它掌握着计算机系统的核心功能和运行原理。
汤小丹编写的《计算机操作系统》第四版是该领域的一本经典教材，它全面而深入地介绍了操作系统的各个方面。
本文将对该教材进行全面概述，从内容结构、特点以及与其他版本的比较等方面进行分析。
一、内容结构《计算机操作系统(第四版)汤小丹课后完整版》的内容结构紧密，逻辑严谨，主要分为以下几个部分：1. 引言：本部分介绍了操作系统的概念、功能和历史背景，并简要介绍了后续各章节的内容。
2. 进程管理：这一部分详细介绍了进程的概念、进程的状态转换、进程调度等内容。
此外，还包含了进程同步与互斥、死锁及其预防等重要主题。
3. 存储管理：该部分介绍了存储器的层次和地址转换机制，详细讲解了虚拟存储器、内存分配与回收等关键技术。
4. 文件系统：这一部分主要介绍了文件的概念、文件系统的管理和存储组织策略等内容。
同时，还涵盖了文件系统的性能优化和安全性保护等关键问题。
5. 输入输出系统：该章节详细介绍了输入输出设备的概念、I/O操作的特点以及各种I/O控制技术。
此外，还包含了磁盘调度算法、缓存技术等内容。
6. 系统结构与分布式系统：这部分主要介绍了计算机系统的层次结构和组成，以及分布式系统的基本概念和相关技术。
7. 死锁：这一章节进一步深入讲解了死锁的概念、分类以及解决死锁问题的算法。
8. 发展动态：本部分介绍了操作系统的最新发展动态和研究前沿，对未来可能出现的新技术和新方向进行了展望。
以上为《计算机操作系统(第四版)汤小丹课后完整版》的主要内容结构，每个章节都涵盖了相关知识点和实践案例，为读者提供了全面的学习资源。
二、特点与优势1. 全面性：该教材从进程管理、存储管理、文件系统、输入输出系统、系统结构与分布式系统等多个角度对操作系统进行全面介绍，使读者能够全面了解和掌握操作系统的各个方面。
计算机操作系统第四版汤小丹梁红兵哲凤屏
第七章 文件管理
7.2.6 直接文件和哈希文件
2. 哈希(Hash)文件
利用Hash函数 （或称散列函数） 将关键字转换为 相应记录的地址。
键值
H as h函数 f
目录表
第七章 文件管理
7.3 文 件 目 录
系统通过文件目录来组织文件。文件目录用于标识 系统中的文件及其物理地址，供检索时使用。
对目录管理的要求如下： (1) 实现“按名存取”。 (2) 提高对目录的检索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允许文件重名。
第七章 文件管理
7.3.1 文件控制块和索引结点
1. 文件控制块FCB(File Control Block)
FCB是OS用来描述和控制文件的一个数据结构。
(1) 基 Chen Lin
逻辑 地址
姓名 An Qi An Kang
其它 属性
Bao Rong
…
图 6-5 索引顺序文件
逻辑 文件
第七章 文件管理
7.2.6 直接文件和哈希文件
1. 直接文件
对于直接文件，则可根据给定的记录键值，直接获 得指定记录的物理地址。换言之，记录键值本身就决定 了记录的物理地址。这种由记录键值到记录物理地址的 转换被称为键值转换(Key to address transformation)。组 织直接文件的关键，在于用什么方法进行从记录值到物 理地址的转换。
第七章 文件管理
7.2.3 记录寻址
1. 隐式寻址方式
R0 R1 R2 R3
Rptr Ri
…
0
L
L0
L L
R0
2L L
3L
L1 R1
L
4L
Wp tr
计算机操作系统课件 汤小丹
四. 系统调用处理子程序的处理过程 进入Creat的处理子程序后，核心将根据用户给定的文件 路径名Path, 利用目录检索过程，去查找指定文件的目录项。 查找目录的方式可以用顺序查找法，也可用Hash查找法。如 果在文件目录中找到了指定文件的目录项，表示用户要利用 一个已有文件来建立一个新文件。但如果在该已有(存)文件的 属性中有不允许写属性，或者创建者不具有对该文件进行修 改的权限，便认为是出错而做出错处理；若不存在访问权限 问题，便将已存文件的数据盘块释放掉，准备写入新的数据 文件。如未找到指名文件，则表示要创建一个新文件，核心 便从其目录文件中找出一个空目录项，并初始化该目录项， 包括填写文件名、文件属性、文件建立日期等，然后将新建 文件打开。
第七章 操作系统接口
7.2 Shell命令语言
7.2.1 简单命令
所谓简单命令，实际上是一个能完成某种功能的目标
程序的名字。UNIX系统规定的命令由小写字母构成(但仅前8个 字母有效)。命令可带有参数表，用于给出执行命令时的附加 信息。命令名与参数表之间还可使用一种称为选项的自变量， 用破折号开始，后跟一个或多个字母、数字。
后读入该命令，识别命令，再转到相应命令处理程序的入口 地址，把控制权交给该处理程序去执行，并将处理结果送屏
幕上显示。 若用户键入的命令有错，而命令解释程序未能予
以识别，或在执行中间出现问题时，则应显示出某一出错信 息。
第七章 操作系统接口
2. 命令解释程序的组成
(1) 常驻部分。
这部分包括一些中断服务子程序。
理程序的入口地址，然后把控制权交给该处理程序去执行该
命令。
第七章 操作系统接口
输入命令行
命令合法否？
图 7 2
计算机操作系统(第四版) _汤小丹_课后习题答案素材
计算机操作系统(第四版) 汤小丹课后习题答案
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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．O S 的作用可表现在哪几个方面答：（ 1）O S 作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2））O S 作为计算机系统资源的管理者（3））O S 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：O S 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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口：
(1) 命令接口，是指作为用户与文件系统直接交互的接 口，用户可通过键盘终端键入命令取得文件系统的服务。 (2) 程序接口，是指作为用户程序与文件系统的接口， 用户程序可通过系统调用取得文件系统的服务，例如，用于 创建文件的系统调用Creat，用于打开一个文件的系统调用 Open等。
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第七章
建立多个索引表，即为每一种可能成为检索条件的域(属性
或关键字)都配置一张索引表。在每一个索引表中，都按相 应的一种属性或关键字进行排序。
3 索引顺序文件 (Index Sequential File)
1. 索引顺序文件的特征 索引顺序文件是对顺序文件的一种改进，它基本上克服 了变长记录的顺序文件不能随机访问，以及不便于记录的删 除和插入的缺点。但它仍保留了顺序文件的关键特征，即记
8
第七章
文 件 管 理
2) 按文件中数据的形式分类
按这种方式分类，也可把文件分为三类： (1) 源文件，这是指由源程序和数据构成的文件。通常，
由终端或输入设备输入的源程序和数据所形成的文件都属于
源文件。它通常是由ASCII码或汉字所组成的。 (2) 目标文件，这是指把源程序经过编译程序编译过， 但尚未经过链接程序链接的目标代码所构成的文件。目标文 件所使用的后缀名是“.obj”。 (3) 可执行文件，这是指把编译后所产生的目标代码经 过链接程序链接后所形成的文件。其后缀名是 .exe。
储费用，即尽量减少文件占用的存储空间，不要求大片的连 续存储空间。
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第七章
文 件 管 理
1. 按文件是否有结构分类
1) 有结构文件 (1) 定长记录。 (2) 变长记录。
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第七章
文 件 管 理
2) 无结构文件
如果说在大量的信息管理系统和数据库系统中，广泛采 用了有结构的文件形式的话(即文件是由定长或变长记录构 成的)，那么在系统中运行的大量的源程序、可执行文件、 库函数等，所采用的就是无结构的文件形式，即流式文件。
第七章
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2. 文件类型
1) 按用途分类 根据文件的性质和用途的不同，可将文件分为三类：
(1) 系统文件，这是指由系统软件构成的文件。大多数
的系统文件只允许用户调用，但不允许用户去读，更不允许 修改；有的系统文件不直接对用户开放。 (2) 用户文件，指由用户的源代码、目标文件、可执行 文件或数据等所构成的文件。用户将这些文件委托给系统保 管。 (3) 库文件，这是由标准子例程及常用的例程等所构成 的文件。这类文件允许用户调用，但不允许修改。
与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组
织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次 的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
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3. 文件系统的接口
为方便用户的使用，文件系统以接口的形式提供了一组 对文件和记录操作的方法和手段。通常是下面两种类型的接
其文件的长度是以字节为单位的。对流式文件的访问，则是
利用读、写指针来指出下一个要访问的字符。可以把流式文 件看做是记录式文件的一个特例：一个记录仅有一个字节。
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2. 按文件的组织方式分类
根据文件的组织方式，可把有结构文件分为三类： (1) 顺序文件。 (2) 索引文件。 (3) 索引顺序文件。
指针，该表目的内容指向相应记录所在的物理块，如图7-6
所示。
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图7-6 Hash文件的逻辑结构
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7.3 文 件 目 录
(1) 实现“按名存取”。
(2) 提高对目录的检索速度。 (3) 文件共享。 (4) 允许文件重名。
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7.3.1 文件控制块和索引结点
用将该文件打开。
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3. 其它文件操作
OS为用户都提供了一系列文件操作的系统调用，其中最 常用的一类是有关对文件属性的操作，即允许用户直接设置 和获得文件的属性，如改变已存文件的文件名、改变文件的 拥有者(文件主)、改变对文件的访问权，以及查询文件的状
态(包括文件类型、大小和拥有者以及对文件的访问权等)。
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4) 按组织形式和处理方式分类
根据文件的组织形式和系统对其处理方式的不同，可将 文件分为三类： (1) 普通文件。 (2) 目录文件。
(3) 特殊文件。
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7.1.3 文件系统的层次结构
如图7-2所示，文件系统的模型可分为三个层次：最底 层是对象及其属性，中间层是对对象进行操纵和管理的软件 集合，最高层是文件系统提供给用户的接口。
其中含有该记录的关键字和指向该记录的指针。索引顺序文
件是最常见的一种逻辑文件形式，如图7-5所示。
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图7-5 索引顺序文件
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3. 两级索引顺序文件
对于一个非常大的文件，为找到一个记录而须查找的记 录数目仍然很多，例如，对于一个含有106个记录的顺序文
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图7-4 具有单个和多个索引表的索引文件
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2. 具有多个索引表的索引文件
使用按关键字建立索引表的索引文件与顺序文件一样， 都只能按该关键字进行检索。而实际应用情况往往是：不同 的用户，为了不同的目的，希望能按不同的属性(或不同的 关键字)来检索一条记录。为实现此要求，需要为顺序文件
1. 文件控制块FCB(File Control Block) 为了能对系统中的大量文件施以有效的管理，在文件控 制块中，通常应含有三类信息，即基本信息、存取控制信息 及使用信息。
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7.2.3 记录寻址
1. 隐式寻址方式 对于定长记录的顺序文件，如果已知当前记录的逻辑地 址，便很容易确定下一个记录的逻辑地址。
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图7-3 定长和变长记录文件
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2. 显式寻址方式
该方式可用于对定长记录的文件实现直接或随机访问。 因为任何记录的位置都很容易通过记录长度计算出来。而对
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7.1 文件和文件系统 7.2 文件的逻辑结构 7.3 文件目录 7.4 文件共享 7.5 文件保护 习题
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7.1 文件和文件系统
文件系统的管理功能是将其管理的程序和数据通过组织
为一系列文件的方式实现的。而文件则是指具有文件名的若 干相关元素的集合。元素通常是记录，而记录又是一组有意 义的数据项的集合。可见，基于文件系统的概念，可以把数 据组成分为数据项、记录和文件三级。
件，当把它作为索引顺序文件时，为找到一个记录，平均须
查找1000个记录。为了进一步提高检索效率，可以为顺序文 件建立多级索引，即为索引文件再建立一张索引表，从而形 成两级索引表。
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7.2.6 直接文件和哈希文件
1. 直接文件 采用前述几种文件结构对记录进行存取时，都须利用给 定的记录键值，先对线性表或链表进行检索，以找到指定记 录的物理地址。然而对于直接文件，则可根据给定的关键字
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图7-2 文件系统模型
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1. 对象及其属性
文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
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2. 对对象操纵和管理的软件集合
该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享
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7.1.1 数据项、记录和文件
1. 数据项 在文件系统中，数据项是最低级的数据组织形式，可把 它分成以下两种类型： (1) 基本数据项。
(2) 组合数据项。
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2. 记录
记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某 方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述 对象的哪个方面。由于对象所处的环境不同可把他作为不同 的对象。
于可变长度记录的文件则不能利用显式寻址方式实现直接或
随机访问，必须增加适当的支持机构方能实现。下面我们通 过两种方式对定长记录实现随机访问： (1) 通过文件中记录的位置。 (2) 利用关键字。
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7.2.4 索引文件(Index File)
1. 按关键字建立索引 定长记录的文件可以通过简单的计算，很容易地实现随 机查找。但变长记录文件查找一个记录必须从第一个记录查 起，一直顺序查找到目标记录为止，耗时很长。
另一类是有关目录的操作，如创建一个目录，删除一个目录， 改变当前目录和工作目录等。此外，还有用于实现文件共享
的系统调用，以及用于对文件系统进行操作的系统调用等。
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7.2 文件的逻辑结构
(1) 文件的逻辑结构(File Logical Structure)。
(2) 文件的物理结构，又称为文件的存储结构。
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7.2.2 顺序文件(Sequential File)