✔️04_操作系统基础知识 例题解析

磁盘  文件磁盘

文件在磁盘上一般是以块(或扇区)的形式存储的。磁盘文件可能存储在一个连续的区域内,或者被分割成若干个“片”存储在磁盘中不连续的多个区域。后一种情况对文件的完整性没有影响,但由于文件过于分散,将增加计算机读盘的时间,从而降低了计算机的效率。

不要将文件备份到安装了Windows操作系统的硬盘中。用于备份的介质(外部硬盘、DVD或CD)存储在安全的位置,以防止未经授权的人员访问文件。

磁盘碎片整理程序可以在整个磁盘系统范围内对文件重新安排,将各个文件碎片在保证文件完整性的前提下转换到连续的存储区内,提高对文件的读取速度。整理是要花费时间的,所以应该定期对磁盘进行碎片整理,而不是每小时对磁盘进行碎片整理。       

在Windows系统中的磁盘碎片整理程序可以分析本地卷,使每个文件或文件夹占用卷上连续的磁盘空间,合并卷上的可用空间使其成为连续的空闲区域,这样系统就可以更有效地访问文件或文件夹,以及更有效地保存新的文件和文件夹。

通过合并文件和文件夹,磁盘碎片整理程序还将合并卷上的可用空间,以减少新文件出现碎片的可能性。碎片整理:合并  文件和文件夹碎片  的过程称为碎片整理。

磁盘调度

在操作系统中常用的磁盘调度算法有:先来先服务、最短寻道时间优先、扫描算法、 循环扫描算法等

1.先来先服务是最简单的磁盘调度算法,它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度,所以该算法可能会随时改变移动臂的运动方向。

2.最短寻道时间优先算法根据进程请求,访问磁盘的寻道距离短的优先调度,因此该算法可能会随时改变移动臂的运动方向。

3.电梯调度法的工作原理是先响应同方向(向内道或向外道方向)的请求访问,然后再响应反方向的请求访问,如同电梯的工作原理一样,因此该算法可能会随时改变移动臂的运动方向。

4.单向扫描算法是电梯调度法的改进,该算法在返程时不响应请求访问,目的是为了解决电梯调度法带来的饥饿问题。           





系统文件是计算机上运行Windows所必需的任意文件。系统文件通常位于“Windows”文件夹或“ProgramFiles”文件夹中。


默认情况下,系统文件是隐藏的。最好让系统文件保持隐藏状态,以避兔将其意外修改或删除。

存放在磁盘空间上的各类文件必须进行编目,操作系统才能实现文件的管理,这与图书馆中的藏书需要编目录、一本书需要分章节是类似的。数据结构称为文件控制块(FCB),文件控制块的有序集合称为文件目录。

操作系统通过文件和文件目录来组织和管理外存中的信息。为了实现文件“按名存取”,必须为每个文件设置用于描述和控制文件的数据结构,该数据结构通常称之为文件 控制块FCB,或称为文件的说明或称为文件目录项(简称目录项)。

文件控制块FCB至少要包括文件名和存放文件的物理地址,文件控制块的有序集合称为文件目录。这样,当用户要访问文件时,可以通过检索文件目录找到需要访问的文件目录项,根据目录项中的物理地址访问文件信息。



操作系统

为了方便用户存取信息,操作系统是通过文件目录和目录项来组织和管理外存中的信息,使得用户可以按名存取。

操作系统位于硬件之上且在所有其他软件之下,是其他软件的共同环境与平台。

软件  -->操作系统 -->硬件

操作系统的主要部分是频繁用到的,因此是常驻内存的(Reside)。计算机加电以后,首先引导操作系统。不引导操作系统,计算机不能做任何事情。

操作系统的主要功能是组织管理软件、硬件资源以及计算机系统中的工作流程,并控制程序的执行,向用户提供接口。

操作系统的种类

批处理操作系统-->  分时操作系统--> 分布式操作系统

1.批处理操作系统是脱机处理系统,即东作业运行期间无须人工干预,由操作系统根据作业说明书控制作业运行。

2.分时操作系统是将CPU的时间划分成时间片,轮流为各个用户服务,其设计目标是多用户的通用操作系统,交互能力强。

3.分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式,它保持网络系统所拥有的全部功能,同时又有透明性、可靠性和高性能等特性。 实时操作系统的设计目标是专用系统,其主要特征是实时性强及可靠性高。 

嵌入式操作系统

嵌入式操作系统运行在嵌入式智能芯片环境中,对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制。其主要特点: ①微型化。 ②可定制。 ③实时性。④可靠性。 ⑤易移植性。

为了提高系统的易移植性,通常采用硬件抽象层(Hardware Abstraction Level;HAL)和板级支持包(Board Support Package,BSP)的底层设计技术。



进程

进程具有三种基本状态:运行态、就绪态和阻塞态。处于这三种状态的进程在一定条件下,其状态可以转换。

当CPU空闲时,系统将选择处于就绪态的一个进程进入运行态;

而当CPU的一个时间片用完时,当前处于运行态的进程就进入了就绪态;

进程从运行到阻塞状态通常是由于进程释放CPU,等待系统分配资源或等待某些事件的发生。



已知有n个进程共享一个互斥资源R,

信号量的取值范围为-(n-R)~R



软件相对于具体计算机的独立性,是指可移植软件应独立于计算机的硬件环境;

接口的改造容易与否,是衡量一个软件可移植性高低的主要标志之一。           


在操作系统的进程管理中,由于多个进程竞争同一资源可能会发生死锁,若无外力作用,这些进程都将永远不能再向前推进。为此,最常用的方法是采用信号量(Semaphore) 及有关的P、V操作。

信号量是表示资源的实体,是一个与队列有关的整型变量,其值仅能由P、V操作改变。

“P操作”用于检测信号量是否为正值,若不是,则阻塞调用进程;“V操作”用于唤醒一个阻塞进程恢复执行。根据用途不同,信号量分为公用信号量 和私用信号量。

公用信号量用于实现进程间的互斥,初值通常设为1,它所联系的一组并行进程均可对它实施P、V操作;私用信号量用于实现进程间的同步,初始值通常设为0或n。



页式虚拟存储管理把作业信息作为副本存放在磁盘上,作业执行时,把作业信息的部分页面装入主存储器,作业执行时若所访问的页面已在主存中,则按页式存储管理方式进行地址转换,得到欲访问的主存绝对地址,若页面不存在,则产生一个"缺页中断"。当主存中无空闲块时,为了装入一个页面而必须按某种算法从已在主存的页中选择一页,将它暂时调出主存,让出主存空间,用来存放所需装入的页面,这个工作成为页面调度。一个好的页面调度算法能防止"抖动"和"颠簸"。所谓"抖动"和"颠簸",是指有些作业刚被调出主存可能又要调进来。经常使用的调度算法有:先进先出调度算法,最近最少使用调度算法和最近最不常用调度算法等。因此,不管使用什么调度策略,若进程访问的页面不在主存,系统应该先产生缺页中断,然后依次按照决定淘汰页一页面调出一页面调入的顺序进行处理。           



    设备驱动程序(Device Driver),是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口,操作系统只有通过这个接口,才能控制硬件设备的工作,假如某设备的驱动程序未能正确安装,便不能正常工作。因此,驱动程序被比作“ 硬件的灵魂”、“硬件的主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁”等。           

    Windows系统中定义了些用户组,不同的用户组具有不同的权限,其中拥有完全访问权的用户组是Administrators。           

文件在磁盘上一般是以块(或扇区)的形式存储的。磁盘文件可能存储在一个连续的区域内,或者被分割成若干个“片”存储在磁盘中不连续的多个区域。后一种情况对文件的完整性没有影响,但由于文件过于分散,将增加计算机读盘的时间,从而降低了计算机的效率。

磁盘碎片整理程序可以在整个磁盘系统范围内对文件重新安排,将各个文件碎片在保证文件完整性的前提下转换到连续的存储区内,提高对文件的读取速度。整理是要花费时间的,所以应该定期对磁盘进行碎片整理,而不是每小时对磁盘进行碎片整理。

系统文件是计算机上运行Windows所必需的任意文件。系统文件通常位于“Windows”文件夹或“ProgramFiles”文件夹中。

默认情况下,系统文件是隐藏的。最好让系统文件保持隐藏状态,以避兔将其意外修改或删除。 

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