软考——操作系统知识之文件管理

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翟文彪 发表于 2022/01/29 20:47:15 2022/01/29
【摘要】 文件管理文件结构索引文件结构树形文件目录相对路径:从当前路径开始的路径绝对路径:从根目录开始的路径全文件名:绝对路径+文件名。注意,绝对路径和相对路径是不加最后的文件名的。空闲存储空间管理位示图法:对每个物理空间用一位标识,为1则使用,为0则空闲,形成一张位示图设备管理设备的分类方式:按数据组织分类:块设备资源分配角度分类:独占设备、共享设备和虚拟设备数据传输速率分类:低速设备、中速设备、高...

文件管理

文件结构

索引文件结构

树形文件目录

相对路径:从当前路径开始的路径

绝对路径:从根目录开始的路径

全文件名:绝对路径+文件名。注意,绝对路径和相对路径是不加最后的文件名的。

空闲存储空间管理

位示图法:对每个物理空间用一位标识,为1则使用,为0则空闲,形成一张位示图

设备管理

设备的分类方式:

  • 按数据组织分类:块设备
  • 资源分配角度分类:独占设备、共享设备和虚拟设备
  • 数据传输速率分类:低速设备、中速设备、高速设备


I/O软件层次结构:


输入输出技术

程序控制(查询)方式:CPU主动查询外设是否完成数据传输,效率极低


程序中断方式:外设完成数据传输后,向CPU发送中断,等待CPU处理数据,效率相对较高。适用于键盘等实时性较高的场景

中断响应时间:从发出中断请求到开始进入中断处理程序

中断处理时间:从中断处理开始到中断处理结束

中断向量提供中断服务程序的入口地址。

多级中断嵌套,使用堆栈来保护断点和现场


DMA方式(直接主存存取):CPU只需完成必要的初始化等操作,数据传输的整个过程都由DMA控制器来完成,在主存和外设之间建立直接的数据通路,效率很高。适用于硬盘

在一个总线周期结束后,CPU会相应DMA请求开始读取数据;

CPU响应程序中断方式请求是在一条指令执行结束时;

区分指令执行结束和总线周期结束


虚设备和SPOOLING技术

  • 一台实际的物理设备,例如打印机,在同一时间只能由一个进程使用,其他进程只能等待,且不知道什么时候打印机空闲,此时,极大地浪费了外设的工作效率
  • 引入SPOOLING技术,在外设上建立两个数据缓冲区,分别称为输入井和输出井,这样,无论多少进程,都可以公用这一台打印机,只需要将打印命令发出,数据就会排队存储在缓冲区中,打印机会按顺序打印,实现了物理外设的共享,使得每个进程都感觉在使用一个打印机,这就是物理设备的虚拟化。

磁盘结构

寻道时间+等待时间


寻道时间的调度算法:

先来先服务FCFS:根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。

最短寻道时间优先SSTF:请求访问的磁道与当前磁道最近的进程优先调度

扫描算法SCAN:电梯算法,磁头在磁盘上双向移动。会选择离磁头当前所在此岛最近的请求访问的磁道,并且与磁头方向一致,磁头永远是从里向外或者从外向里一直移动完才掉头

单向扫描算法CSCAN:只做单向移动,只能从里向外或者从外向里。


微内核操作系统


嵌入式操作系统

特点:微型化、代码质量高、专业化、实时性强、可裁剪可配置

实时嵌入式操作系统的内核服务:异常和中断、计时器、I/O管理

常见的嵌入式RTOS(实时操作系统):VxWorks、RT-Linux、QNX、pSOS


嵌入式系统初始化按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为:

片级初始化->板级初始化->系统初始化

芯片级是微处理器、板卡级是其他硬件的初始化、系统级初始化就是软件及操作系统初始化

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