自考工學(xué)類2010年“操作系統(tǒng)原理”復(fù)習(xí)資料(4)

　本章的考核知識(shí)點(diǎn)：1、文件和文件名；2、文件的存儲(chǔ)介質(zhì)；3、文件的存取方法；4、文件目錄；5、文件的邏輯結(jié)構(gòu)；6、文件的物理結(jié)構(gòu)；7、記錄的組成與分解；8、存儲(chǔ)空間的分配與回收；9、文件操作；10、文件的保護(hù)與保密。

　　本章自學(xué)要求：文件管理必須對用戶按名存取功能，要求考生理解為實(shí)現(xiàn)按名存取文件管理應(yīng)該做哪些工作；文件管理怎樣管理用戶信息的存儲(chǔ)和檢索、怎樣實(shí)現(xiàn)文件的保護(hù)和保密；文件操作的作用以及用戶如何使用文件操作。

　　重點(diǎn)是：邏輯文件與物理文件間的轉(zhuǎn)換；文件目錄操作的作用及使用。

　　一、文件和文件名（識(shí)記）

　　文件和文件名：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”，每個(gè)文件都要用一個(gè)名字作標(biāo)識(shí)，稱為“文件名”。

　　文件可以按各種方法進(jìn)行分類：

　　二、文件存儲(chǔ)介質(zhì)（領(lǐng)會(huì)）

　　1、存儲(chǔ)介質(zhì)不等于存儲(chǔ)設(shè)備，它是指用來記錄信息的磁帶、硬磁盤組、軟磁盤片、卡片等。使用它們要通過相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備。

　　2、存儲(chǔ)介質(zhì)的物理單位定義為“卷”。文件與卷的關(guān)系（存在卷中）可以是一對一也可以是一對多或多對一。

　　3、存儲(chǔ)介質(zhì)上連續(xù)信息所組成的一個(gè)區(qū)域稱為“塊”（物理記錄）塊是存儲(chǔ)設(shè)備與主存之間進(jìn)行信息交換的物理單位。

　　4、磁盤的結(jié)構(gòu)：磁盤格式化時(shí)盤面存儲(chǔ)空間劃分扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)中各磁道都有相同長度的連續(xù)信息區(qū)，每個(gè)區(qū)就是磁盤上的塊。

　　三、文件的存取方式（領(lǐng)會(huì)）

　　文件的存取方式有順序存取和隨機(jī)存取兩種。磁帶上的文件只能順序存取，磁盤上的文件既可采用順序方式也可用隨機(jī)方式存取。

　　四、文件目錄（簡單應(yīng)用）

　　1、文件目錄的主要內(nèi)容和作用：文件目錄由若干目錄項(xiàng)組成，每個(gè)目錄項(xiàng)記錄一個(gè)文件的有關(guān)信息。包括：

　　有關(guān)文件存取控制信息。例如用戶名、文件名、文件類型、文件屬性（可讀寫、只讀、只執(zhí)行等）

　　有關(guān)文件結(jié)構(gòu)的信息。例如文件的邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、記錄個(gè)數(shù)和在存儲(chǔ)介質(zhì)上的位置等。

　　有關(guān)文件管理的信息。例如文件建立的日期、修改日期、保留期限等。

　　文件目錄的作用是用于檢索文件。

　　2、目錄結(jié)構(gòu)：包括一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)和樹形（多級(jí)）目錄結(jié)構(gòu)。

　　一級(jí)目錄結(jié)構(gòu)要求所有的文件名均不相同，一般只適用于微機(jī)的單用戶系統(tǒng)。

　　二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)則增加一級(jí)主文件目錄，此目錄是為用戶建立的獨(dú)立文件目錄，用戶訪問文件時(shí)先要找到用戶自己的目錄再查找該目錄下的指定文件。實(shí)際上，二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，文件系統(tǒng)把用戶名和文件名合起來作為文件標(biāo)識(shí)。

　　樹形目錄允許用戶在自己的文件中再建立子目錄。從根目錄到文件之間所有各級(jí)子目錄名和該文件名的順序組合稱為文件的“路徑名”

　　絕對路徑：是從根目錄到指定文件的路徑。如MS-DOS下從C盤到某一文件的路徑：C：/first///file.exp

　　相對路徑：是從當(dāng)前目錄到指定文件的路徑。如上例，當(dāng)前目錄為22時(shí)，訪問file.exp的相對路徑是：33/file.exp，訪問根目錄下的文件路徑是：……/……/command.com

　　樹形目錄的優(yōu)點(diǎn)：

　　1）解決了重名問題。

　　2）有利于文件分類3）提高檢索文件的速度4）能進(jìn)行存取權(quán)限的控制。

　　關(guān)于本節(jié)的內(nèi)容可以在MS-DOS或UNIX操作系統(tǒng)中進(jìn)行練習(xí)，以理解目錄結(jié)構(gòu)?？捎玫拿钣校篸ir、tree、md、cd、rd、del等。

　　五、文件的邏輯結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)）

　　前面講的是目錄，現(xiàn)在講的是文件。文件的結(jié)構(gòu)是指文件的構(gòu)造方式。

　　什么是文件的邏輯結(jié)構(gòu)：由用戶構(gòu)造的文件稱為文件的邏輯結(jié)構(gòu)。如一篇文檔、一個(gè)數(shù)據(jù)庫記錄文件等，在用戶看來是一些文字和數(shù)字或多媒體信息的有機(jī)組合。

　　邏輯文件有兩種形式：流式文件和記錄式文件。

　　流式文件是指用戶對文件內(nèi)信息不再劃分的可獨(dú)立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個(gè)文件是以順序的一串信息組成。

　　記錄式文件：是指用戶對文件內(nèi)信息按邏輯上獨(dú)立的含義再劃分信息單位，每個(gè)單位為一個(gè)邏輯記錄。每個(gè)記錄可以獨(dú)立存取。這個(gè)在數(shù)據(jù)庫中我們學(xué)得比較多，容易理解。

　　六、文件的物理結(jié)構(gòu)（領(lǐng)會(huì)）

　　1、什么是文件的物理結(jié)構(gòu)：由文件系統(tǒng)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的文件構(gòu)造方式稱為文件的物理結(jié)構(gòu)。不論用戶看來是什么文件，在存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)時(shí)，按何種構(gòu)造方式記錄呢，因?yàn)榻橘|(zhì)上的存儲(chǔ)單位是物理塊，那么這些物理快是順序存放，還是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，或者索引結(jié)構(gòu)，都要由文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

　　2、邏輯文件在磁盤上的組織方式：

　　1）順序結(jié)構(gòu)：顧名思義，順序結(jié)構(gòu)就是指，把邏輯文件的記錄（內(nèi)容）按其本身的順序（邏輯記錄的順序）在磁盤上也按序存放在連續(xù)的塊中。讀取時(shí)也從第一個(gè)記錄開始按順序進(jìn)行。在文件目錄中指出文件名，存放的起始?jí)K號(hào)和占用塊數(shù)。

　　順序文件的最大優(yōu)點(diǎn)是存取速度快（可以連續(xù)訪問）。而問題主要是存儲(chǔ)空間利用率不高、輸出文件時(shí)難以估計(jì)需要多少磁盤塊、影響文件擴(kuò)展。

　　2）鏈接結(jié)構(gòu)：如果邏輯文件中的各個(gè)邏輯記錄任意存放到一些磁盤塊中，再用指針把各個(gè)塊按邏輯記錄的順序鏈接起來，在文件目錄中只記錄第一塊的地址和最后一塊的地址，那么這種文件組織方式就是鏈接結(jié)構(gòu)。

　　鏈接結(jié)構(gòu)解決了順序結(jié)構(gòu)中的所有問題，所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時(shí)效率較高但需要隨機(jī)存取時(shí)效率低下（因?yàn)橐獜牡谝粋€(gè)記錄開始讀取查找）。此外，對于鏈接結(jié)構(gòu)，也有一些問題要注意：由于塊中要存放指針信息，因此一部分空間被占用；讀出信息時(shí)要把指針信息分離出來；還要防止指針丟失或破壞造成的混亂，所以又要增加一些管理的信息?？傊?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)會(huì)使用于存放文件信息的空間減少。

　　3）索引結(jié)構(gòu)：索引結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)非連續(xù)存儲(chǔ)的另一種方法，索引結(jié)構(gòu)為每個(gè)文件建立一張“索引表”，把指示每個(gè)邏輯記錄存放位置的指針集中在索引表中。（最直觀的索引結(jié)構(gòu)就比如我們的網(wǎng)站，首頁就相當(dāng)于一個(gè)索引表，每個(gè)鏈接記錄了一個(gè)文件的位置，當(dāng)我們點(diǎn)擊時(shí)，就可以找到那個(gè)文件）

　　文件目錄中指出文件名的索引表位置，而索引表中每個(gè)項(xiàng)指出一個(gè)邏輯記錄的存放位置。存取文件時(shí)根據(jù)索引表中的登記項(xiàng)來查找磁盤上的邏輯記錄。

　　索引結(jié)構(gòu)既適合順序存取記錄，也可以方便地隨機(jī)存取記錄，并且容易實(shí)現(xiàn)記錄的增刪和插入，所以索引結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用。但是索引結(jié)構(gòu)增加了索引表，要占用部分空間并增加讀寫索引表的時(shí)間。當(dāng)索引項(xiàng)很多時(shí)，還要考慮采用多級(jí)索引結(jié)構(gòu)。

　　七、記錄的成組與分解（簡單應(yīng)用）

　　1、什么是記錄的成組與分解：由于磁盤塊的大小是預(yù)先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質(zhì)決定的，不一定和塊大小一致，如果邏輯記錄比物理塊小得多時(shí)，可以把多個(gè)邏輯記錄存放在一個(gè)塊中，這就是記錄的成組，用戶使用時(shí)再把讀取的一塊信息中分離出所需的記錄，這就是記錄的分解。

　　2、記錄的成組：把若干個(gè)邏輯記錄合成一組存入一塊的工作稱為“記錄的成組”，每塊中邏輯記錄的個(gè)數(shù)稱“塊因子”

　　利用主存緩沖區(qū)可以把多個(gè)邏輯記錄一次性保存到磁盤塊上。也就是當(dāng)記錄要求存盤時(shí)，先存入主存緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的大小等于最大邏輯長度乘以成組的塊因子，就是塊的大小。

　　在緩沖區(qū)未存滿時(shí)，不啟動(dòng)磁盤寫，這樣就提高了存儲(chǔ)空間的利用率，減少啟動(dòng)外設(shè)的次數(shù)，提高了系統(tǒng)的工作效率。

　　3、記錄的分解：這是記錄成組的一個(gè)逆過程，先從磁盤中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區(qū)，再從緩沖區(qū)取出所需要的記錄送到用戶工作區(qū)。如果用戶所需的記錄已經(jīng)在緩沖區(qū)中，則不需要啟動(dòng)外設(shè)讀塊信息，這也可以提高系統(tǒng)工作效率。

　　八、存儲(chǔ)空間的分配與回收（簡單應(yīng)用）

　　1、用位示圖進(jìn)行磁盤存儲(chǔ)空間的分配與回收：和主存頁式管理的存儲(chǔ)空間分配回收方法類似，位示圖用一個(gè)位的信息（0/1）來表示磁盤上一個(gè)塊空間是否空閑，所不同的是，主存空間直接以塊號(hào)表示，而磁盤塊位置則由柱面號(hào)、磁頭號(hào)和扇區(qū)號(hào)三段組成。

　　2、用空閑塊表進(jìn)行磁盤存儲(chǔ)空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區(qū)表，表每一行記錄一組連續(xù)空閑塊的首塊號(hào)和空閑塊數(shù)，空閑塊數(shù)為“0”的