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計算機作業系統-檔案管理 知識點歸納

1.在作業系統的引論部分介紹過作業系統的主要功能有:處理機管理功能、儲存器管理功能、裝置管理功能、檔案管理功能。

2.檔案管理功能:專門管理在外存上的檔案,並把對檔案的存取、共享和保護等手段提供給使用者。檔案系統的功能大多在中間層-對物件操縱和管理的軟體集合上實現,包括:①對檔案儲存空間的管理;②對檔案目錄的管理;③用於將檔案的邏輯地址轉換為實體地址的機制;④對檔案的讀和寫的管理;⑤對檔案的共享與保護等功能。在實現這些功能時,OS通常採取層次組織結構(即在每一層中包含了一定的功能,處於某個層次的軟體只能呼叫同層或更低層次中的功能模組)

3.檔案管理功能的優點:方便了使用者,保證了檔案的安全性,有效地提高了系統資源的利用率。

4.實現方式:將其管理的程式和資料通過組織為一系列檔案的方式實現。

5.檔案:具有檔名的若干相關元素的集合。

6.元素:通常是記錄。

7.記錄:一組有意義的資料項的集合。

8.基於檔案系統的概念,把資料組成分為三級:資料項、記錄、檔案

9.資料項:最低階的資料組織形式。有基本資料項和組合資料項兩種型別。

(1)基本資料項:用於描述一個物件的某種屬性的字符集,是資料組織中可以命名的最小邏輯資料單位,又稱欄位。

(2)組合資料項:由若干個基本資料項組成,簡稱組項。例如“工資”是一個組項,可由“基本工資”、“工齡工資”、“獎勵工資”等基本項組成。

10.記錄:一組相關資料項的集合,用於描述一個物件在某方面的屬性。為了能唯一地標識一個記錄,須在一個記錄的各個資料項中確定出一個或幾個資料項,把它們的集合稱為關鍵字,即關鍵字

是唯一能標識一個記錄的資料項。

11.檔案:由建立者所定義的、具有檔名的一組相關元素的集合。檔案在檔案系統中是一個最大的資料單位。分有結構檔案和無結構檔案。

12.有結構檔案:檔案由若干個相關記錄組成。

13.無結構檔案:被看成是一個字元流。

14.檔案的屬性:檔案型別、檔案長度、檔案的物理位置、檔案的建立時間。

(1)檔案型別

①按用途分類:系統檔案、使用者檔案、庫檔案。

②按檔案中資料的形式分類:原始檔、目標檔案、可執行檔案。

③按存取控制屬性分類:只執行檔案、只讀檔案、讀寫檔案。

④按組織形式和處理方式分類:普通檔案、目錄檔案、特殊檔案。

(2)檔案長度:長度單位可以是位元組、字、塊等。

(3)檔案的物理位置:檔案所在的裝置及所在裝置中地址的指標。

(4)檔案的建立時間:最後一次的修改時間等。

15.檔名&副檔名

(1)檔名:不同的系統對檔名的規定不同,例如在UNIX和Linux系統中是區分大小寫的。

(2)副檔名:又稱字尾名,是新增在檔名後的若干個附加字元,用於指示檔案的型別,長度一般為1~4個字元。例如副檔名bin表示該檔案是一個可執行的二進位制檔案。

16.檔案系統的模型由低到高分為三個層次:物件及其屬性、對物件操縱和管理的軟體集合、檔案系統的介面。

(1)物件及其屬性:檔案系統管理的物件有:檔案、目錄、磁碟(磁帶)儲存空間。

(2)對物件操縱和管理的軟體集合:檔案管理系統的核心部分。一般把與檔案系統有關的軟體分為四個層次

I/O控制層:也稱裝置驅動程式層,是檔案系統的最低層,主要由磁碟驅動程式等組成。

基本檔案系統層:處理記憶體與磁碟間資料塊的交換。

基本I/O管理程式:完成與磁碟I/O有關的事務——將檔案的邏輯塊號轉換為物理塊號、管理磁碟中的空閒盤塊、I/O緩衝的指定等。

邏輯檔案系統:處理與記錄和檔案相關的操作——允許使用者和應用程式使用符號檔名訪問檔案及記錄、實現對檔案和記錄的保護等。

(3)檔案系統的介面:為方便使用者使用,檔案系統以介面的形式提供了一組對檔案和記錄操作的方法和手段,分兩種型別的介面:命令介面、程式介面。

①命令介面:使用者與檔案系統直接互動的介面。

②程式介面:使用者程式與檔案系統的介面。例如creat、open。

17.檔案操作

(1)基本檔案操作:建立檔案、刪除檔案、讀檔案、寫檔案、設定檔案的讀/寫位置(可以改順序存取為隨機存取)

(2)檔案的“開啟”“關閉”操作:

①開啟:系統將指名檔案的屬性從外存拷貝到記憶體開啟檔案表的一個表目中,並將該表目的編號(索引號)返回給使用者。即在使用者和指定檔案之間建立一個連線。

②關閉:斷開使用者與指定檔案之間的連線。

(3)其他檔案操作:允許使用者直接設定和獲得檔案的屬性、進行有關目錄的操作等。

18.使用者看到的檔案稱為邏輯檔案,由一系列邏輯記錄組成。

19.檔案結構分為:邏輯結構、物理結構。

(1)檔案的邏輯結構:即檔案組織,從使用者觀點出發所觀察到的檔案組織形式。

(2)檔案的物理結構:即檔案的儲存結構,指系統將檔案儲存在外存上所形成的一種儲存組織形式,使用者不可見。

20.檔案邏輯結構分類:檔案是否有結構、檔案的組織方式。

(1)是否有結構:有結構檔案、無結構檔案。

有結構檔案:定長記錄(相同的順序和長度)、變長記錄(長度不同:資料項數目不同、資料項本身長度不定)。

無結構檔案:即流式檔案,檔案的長度以位元組為單位,一個記錄僅有一個位元組。舉例:源程式、可執行檔案、庫函式等採用流式檔案。

(2)檔案的組織方式:順序、索引、索引順序。

①順序檔案:由一系列記錄按某種順序排列所形成的的檔案,可定長記錄可變長記錄。

②索引檔案:為可變長記錄檔案建立一張索引表,為每個記錄設定一個表項,加速對記錄的檢索速度。

③索引順序檔案:順序檔案與索引檔案相結合,為一組記錄中的第一個建立索引表項。

21.順序檔案:順序檔案按排列方式分串結構(按存入時間先後排序)和順序結構(按關鍵字排序)。順序檔案的優點是適用於記錄的批量存取,所有邏輯檔案中順序檔案存取效率最高;缺點是增刪記錄困難以及應用互動時效能差。順序檔案查詢記錄地址的方式有:隱式定址方式和顯式定址方式,後者可實現對定長記錄檔案的直接或隨機訪問,卻不適用於定長記錄。

22.索引檔案:按關鍵字建立索引,把對變長記錄順序檔案的順序檢索轉變為對定長記錄索引檔案的隨機檢索。

23.索引順序檔案特徵:克服了變長記錄的順序檔案不能隨機訪問及記錄不便刪插的缺點;記錄是按關鍵字的順序組織的;引入檔案索引表實現對索引順序檔案的隨機訪問;增加了溢位檔案來記錄新的增刪改記錄。

24.如果在一個順序檔案中所含有的記錄數為N,則為檢索到具有指定關鍵字的記錄,平均須查詢N/2個記錄。換成索引順序檔案平均須查詢N½個記錄。索引順序檔案的效率比順序檔案約提高N½/2倍。

25.目錄管理的功能:實現“按名存取”;提高對目錄的檢索速度;檔案共享;允許檔案重名。

26檔案控制塊(FCB)的組成:基本資訊類(檔名、檔案物理位置、檔案邏輯結構、檔案物理結構)、存取控制資訊類、使用資訊類。

注:程序實體(程序)的組成:程式、相關資料段、程序控制塊(PCB)。

程序控制塊(PCB)的組成:程序識別符號、處理機狀態、程序控制資訊、程序排程資訊。

作業控制塊(JCB)的組成:作業標識、使用者名稱稱、使用者賬號、作業型別、作業狀態、排程資訊、資源需求、資源使用情況等。

27.單級檔案目錄(按名存取):查詢速度慢、不允許重名、不便於實現檔案共享。

28.兩級檔案目錄:使用者檔案目錄(UFD)、主檔案目錄(MFD)。優點是檢索速度提高、不同使用者目錄中可重名、不同使用者可用不同檔名訪問同一個共享檔案。

29.樹形目錄:相對路徑、絕對路徑(從樹根開始的路徑)。UNIX、Linux、Windows採用樹形檔案目錄。