计算机操作系统

1. 计算机操作系统 中央广播电视大学开放教育试点课程

2. 计算机操作系统 第一章 操作系统引论 第二章 作业管理 第三章 文件管理 第四章 存储管理 第五章 设备管理 第六章 进程及处理机管理 第七章 操作系统结构和程序实现

3. 3.1 文件管理任务与功能 一、文件管理的任务 任务：把存储、检索、共享和保护文件的手段，提供给本身和用户，以方便用户及资源利用 二、文件管理的功能 • 分配与管理外存 • 提供合适的存储方法 • 文件共享和保护，解决冲突和存取权限的控制

4. 三、文件的组织机构 • 文件（File） • 文件元素(File Element) • 文件系统(File System)

5. 文件 • 文件是软件机构，软件资源的管理方式 • 具有符号名的一组相关元素的有序序列，是一段程序或数据的集合 • 一组赋名的相关联字符流的集合，或者是相关联记录。而记录是有意义的信息集合

6. 文件元素 • 物理上: 由位（bit）、字节（byte）、块（block）、页（page）、盘(disk)等组成 • 逻辑上: 有字（word）、字段（segment）、记录（record）、虚拟块（virtual block）、文件（file）、文件目录(file directory) 、文件夹（Folder）和文件卷（volume）等

7. 文件系统 • 文件系统 = 文件管理程序（文件和目录的集合）+ 它所管理的全部文件 • 是用户与外存的接口 • 系统软件为用户提供统一方法（以数据记录的逻辑单位），访问存储在物理介质上的信息

8. 文件系统特点 • 使用方便，灵活，用户按名存取 • 安全可靠， 保护系统和用户 • 提供保密与共享 • UNIX文件系统特点 • 分层“倒树”型文件系统 • 每一用户可以是树的一个分支，分支独立，可以与别的“叶”重名 • 文件权限保护性能较好

9. OS中文件特点 • 本身作成文件，系统启动后引导入内存常驻 • 仅涉及简单逻辑组织 • 把慢速I/O设备也看成一文件 比较 结构 解释 O S无 无 D S有 无 D B有 有

10. 3.2 文件分类 • 文件分类原因 • 分类 • 按文件性质与用途分类 • 按操作保护分类 • 按使用情况分类 • 按用户观点分类(UNIX或Linux操作系统) • 按存取的物理结构分类 • 按文件中的数据形式分类

11. 文件分类原因 • 文件的分类是为了更好地管理和使用，要科学地分门别类，对不同的文件进行不同的管理。这样，不仅提高了文件的存取速度，对文件的共享和保护也有利 • 一般系统级与用户级要进行不同的管理，例如，一个系统文件工作时要读入内存，放在内存的某一固定区，有较高的保护级别，一般用户不允许进入。而一般用户的用户文件是在另外管辖的可用区，有空闲时才能被调入指定的内存用户区

12. 按文件性质与用途分类 系统文件 库文件 用户文件

13. 按操作保护分类 只读文件 可读可写文件 可执行文件 各个操作系统的保护方法和级别有所不同 • DOS操作系统三种保护：系统、隐藏、可写 • UNIX或Linux操作系统有九个级别的保护

14. 按使用情况分类 临时文件 永久文件 档案文件

15. 按用户观点分类 • 普通文件(常规文件) • 是指系统中最一般组织格式的文件，一般是字符流组成的无结构文件 • 用ls -l命令列文件清单，首项特征为： “-”，即 -rwxrwxrwx • 目录文件 • 是由文件的目录信息构成的特殊文件，操作系统将目录也做成文件，便于统一管理 • 用ls -l命令列文件清单时，可见到首项特征为“d”（directory）： drw-rw-rw-

16. 特殊文件（设备驱动程序） • 在UNIX或Linux操作系统中，所有的输入输出外部设备都被看作特殊文件便于统一管理 • 操作系统会把对特殊文件的操作转接指向相应的设备操作，真正的设备驱动程序不包含在这特殊文件中，而是指向与链接到操作系统核心中。（存放在内存高端部分） • 用ls -l命令列文件清单，首项特征为： “c” ，即crw-rw-rw- （character,字符型）以及“b”，即 brw-rwrw-（block,块型）

17. 按存取的物理结构分类 顺序（连续）文件 链接文件 索引文件 多重索引文件

18. 按文件的逻辑存储结构分类 • 有结构文件 由若干个记录所构成的文件，故又称为记录式文件 • 无结构文件 这是直接由字符序列所构成的文件，故又祢为流式文件

19. 按文件中的数据形式分类 • 源文件 • 由源程序和数据构成的文件 • 一般是由美国信息交换标准码（ASCII）、EBCD码或汉字编码组成 • 目标文件 • 由源程序经过相应的计算机语言编译程序编译，但尚未经过链接程序链接的目标代码所形成的文件（一般地址从零开始） • 后缀名为“.OBJ”（DOS系统）或“.o”（UNIX或Linux操作系统）

20. 3.3 文件的物理结构和逻辑结构 一、文件的逻辑结构 • 从用户观点看，文件的逻辑结构是用户所观察到的文件组织形式，是用户可直接处理的数据及结构，它独立于物理特性，又称为文件组织 • 按文件名及记录号存取，文件是一维,连续,字符,序列等为存储检索或加工方便 • 文件分为流式和记录式

21. 二、文件的物理结构 • 又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式，是与存储介质的存储性能有关 • 操作系统在各项管理中主要采用大量的表格数据结构 • 空闲表法 为每个文件分配一个连续的存储空间

22. 空闲(自由)链表法 增加一项存放指向空闲块的指针 • 成组链接法 在UNIX或Linux操作系统中采用,兼备了两种方法的优点而克服了两种方法表格太长的缺点

23. 成组链接法

24. 3.4 文件目录 • 是文件系统中主要数据结构之一,文件存储后用户通过用户文件逻辑结构的索引链接找到对应的物理结构

25. 文件目录分类 一级文件目录 • DOS2.0版本以下采用，一个磁盘一个目录，一个文件一个说明表目 • 优点是简单，缺点是无法防止重名或被刪，安全保密性差，目前已淘汰 二级文件目录 • 产生于多用户分时系统，DOS2.0版本以上采用，文件主目录（MFD）的表目按用户分，每个用户有一个用户文件目录（UFD）

26. 优点是允许重名，提高搜索速度，缺点是不太适合大量用户和大量文件的大系统优点是允许重名，提高搜索速度，缺点是不太适合大量用户和大量文件的大系统 多级文件目录 • 产生于UNIX操作系统，已被现代操作系统广泛采用。目录与文件在一起，目录也做成文件 • UNIX操作系统中每一名字由“全路径”能确定唯一文件，有根/茎/叶（端头）层次关系概念，目录数据结构等价于一个具有命名边的有向图 P64

27. 文件目录的管理 • 目录做成文件，文件系统便于内部统一管理,目录文件在使用时调入内存 • 在操作系统中，大量采用“表格”管理 • 在DOS操作系统中，有系统打开文件表，其表项和缓冲区个数可以由config.sys文件中FILES= 和BUFFER= 表项设定 • 在UNIX或Linux操作系统中，有系统打开文件表和用户打开文件表两类，均是i节点（node）内码表格的统一管理

28. 3.5 文件存取控制 • 解决文件保护、保密和共享 • 用存取控制矩阵和存取控制表 • 用二维空间，一维列出系统全部用户，另一维列出系统全部文件 • 用户权限表 • 使用口令 • 使用密码

29. 用户权限表 • 以用户为单位或以文件为单位 • UNIX或Linux操作系统中对每一个文件的使用权限有文件主（owner）、同组人（group）和其他人（other）三类，每一类又分可读（r）、可写(w)和可执行(x)，共有九个状态控制 Rwx Rwx Rwx 文件主 同组用户 其他用户 如：111 110 100 • DOS系统只有三个，系统（s）隐藏（h）和可写（w）

30. 使用口令 • 使用口令优点是占存储空间少、方便，缺点是保护能力弱 • 口令应选择包含有大小写字母，甚至包含控制字符 • 口令至少有八位字长 • 不要使用陈旧的口令，而且口令应经常变化

31. 使用密码 • 存储时用“密钥” （“密码钥匙”）对文件进行编码，取时译码 • 优点是保密性强 • 例如在UNIX操作系统中有一条简单的命令crypt可以对文件进行简单的加密

32. 3.6 文件系统的数据结构和表示 一、磁盘文件系统结构 • UNIX或Linux操作系统的文件系统可采用磁盘和磁带（它们统称为块设备）作为自己的存储介质 • 在文件系统中，给每一物理块一个对应的逻辑块号．在一般不涉及物理存取的操作中只用逻辑块号，在涉及到物理存取时，再将逻辑块号转变为物理块号

33. 二、 UNIX或Linux操作系统中文件系统的主要特点 • 操作系统文件的目录组织是一个树形结构，从根结点到叶子称为文件的全路径名，文件可以由其全路径名唯一确定 • 文件本身是无结构的字符流 • 把外部设备的特殊文件和普通文件以及目录文件都统一在文件这一概念上,对于一般文件的访问、共享和保护方式也可以适用于外部设备