2012年自考工學類“操作系統原理”復習資料(4)
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本章的考核知識點：1、文件和文件名；2、文件的存儲介質；3、文件的存取方法；4、文件目錄；5、文件的邏輯結構；6、文件的物理結構；7、記錄的組成與分解；8、存儲空間的分配與回收；9、文件操作；10、文件的保護與保密。
本章自學要求：文件管理必須對用戶按名存取功能，要求考生理解為實現按名存取文件管理應該做哪些工作；文件管理怎樣管理用戶信息的存儲和檢索、怎樣實現文件的保護和保密；文件操作的作用以及用戶如何使用文件操作。
重點是：邏輯文件與物理文件間的轉換；文件目錄操作的作用及使用。
一、文件和文件名（識記）
文件和文件名：在計算機系統中，把邏輯上具有完整意義的信息集合稱為“文件”，每個文件都要用一個名字作標識，稱為“文件名”。
文件可以按各種方法進行分類：
| 按用途 | 系統文件、庫文件、用戶文件 |
| 按保護級別 | 可執行文件、只讀文件、讀寫文件 |
| 按信息流向 | 輸入文件、輸出文件、輸入輸出文件 |
| 按存放時限 | 臨時文件、永久文件、檔案文件 |
| 按設備類型 | 磁盤文件、磁帶文件、卡片文件、打印文件 |
| 按文件組織結構 | 邏輯文件、物理文件（順序文件、鏈接文件、索引文件） |
二、文件存儲介質（領會）
1、存儲介質不等于存儲設備，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的存儲設備。
2、存儲介質的物理單位定義為“卷”。文件與卷的關系（存在卷中）可以是一對一也可以是一對多或多對一。
3、存儲介質上連續信息所組成的一個區域稱為“塊”（物理記錄）塊是存儲設備與主存之間進行信息交換的物理單位。
4、磁盤的結構：磁盤格式化時盤面存儲空間劃分扇區，每個扇區中各磁道都有相同長度的連續信息區，每個區就是磁盤上的塊。
三、文件的存取方式（領會）
文件的存取方式有順序存取和隨機存取兩種。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方式存取。
四、文件目錄（簡單應用）
1、文件目錄的主要內容和作用：文件目錄由若干目錄項組成，每個目錄項記錄一個文件的有關信息。包括：
有關文件存取控制信息。例如用戶名、文件名、文件類型、文件屬性（可讀寫、只讀、只執行等）
有關文件結構的信息。例如文件的邏輯結構、物理結構、記錄個數和在存儲介質上的位置等。
有關文件管理的信息。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、目錄結構：包括一級目錄結構、二級目錄結構和樹形（多級）目錄結構。
一級目錄結構要求所有的文件名均不相同，一般只適用于微機的單用戶系統。
二級目錄結構則增加一級主文件目錄，此目錄是為用戶建立的獨立文件目錄，用戶訪問文件時先要找到用戶自己的目錄再查找該目錄下的指定文件。實際上，二級目錄結構中，文件系統把用戶名和文件名合起來作為文件標識。
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：是從當前目錄到指定文件的路徑。如上例，當前目錄為22時，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
樹形目錄的優點：
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）能進行存取權限的控制。
關于本節的內容可以在MS-DOS或UNIX操作系統中進行練習，以理解目錄結構。可用的命令有：dir、tree、md、cd、rd、del等。
五、文件的邏輯結構（領會）
前面講的是目錄，現在講的是文件。文件的結構是指文件的構造方式。
什么是文件的邏輯結構：由用戶構造的文件稱為文件的邏輯結構。如一篇文檔、一個數據庫記錄文件等，在用戶看來是一些文字和數字或多媒體信息的有機組合。
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信息不再劃分的可獨立的單位，如我們的word文件，圖片文件等。整個文件是以順序的一串信息組成。
記錄式文件：是指用戶對文件內信息按邏輯上獨立的含義再劃分信息單位，每個單位為一個邏輯記錄。每個記錄可以獨立存取。這個在數據庫中我們學得比較多，容易理解。
六、文件的物理結構（領會）
1、什么是文件的物理結構：由文件系統在存儲介質上的文件構造方式稱為文件的物理結構。不論用戶看來是什么文件，在存儲介質上存儲時，按何種構造方式記錄呢，因為介質上的存儲單位是物理塊，那么這些物理快是順序存放，還是鏈式結構，或者索引結構，都要由文件系統結構來實現。
2、邏輯文件在磁盤上的組織方式：
1）順序結構：顧名思義，順序結構就是指，把邏輯文件的記錄（內容）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的塊中。讀取時也從第一個記錄開始按順序進行。在文件目錄中指出文件名，存放的起始塊號和占用塊數。
順序文件的最大優點是存取速度快（可以連續訪問）。而問題主要是存儲空間利用率不高、輸出文件時難以估計需要多少磁盤塊、影響文件擴展。
2）鏈接結構：如果邏輯文件中的各個邏輯記錄任意存放到一些磁盤塊中，再用指針把各個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構。
鏈接結構解決了順序結構中的所有問題，所有空閑塊都可以被利用，在順序讀取時效率較高但需要隨機存取時效率低下（因為要從第一個記錄開始讀取查找）。此外，對于鏈接結構，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。總之鏈式結構會使用于存放文件信息的空間減少。
3）索引結構：索引結構是實現非連續存儲的另一種方法，索引結構為每個文件建立一張“索引表”，把指示每個邏輯記錄存放位置的指針集中在索引表中。（最直觀的索引結構就比如我們的網站，首頁就相當于一個索引表，每個鏈接記錄了一個文件的位置，當我們點擊時，就可以找到那個文件）
文件目錄中指出文件名的索引表位置，而索引表中每個項指出一個邏輯記錄的存放位置。存取文件時根據索引表中的登記項來查找磁盤上的邏輯記錄。
索引結構既適合順序存取記錄，也可以方便地隨機存取記錄，并且容易實現記錄的增刪和插入，所以索引結構被廣泛應用。但是索引結構增加了索引表，要占用部分空間并增加讀寫索引表的時間。當索引項很多時，還要考慮采用多級索引結構。
七、記錄的成組與分解（簡單應用）
1、什么是記錄的成組與分解：由于磁盤塊的大小是預先劃分好的，大小固定，而邏輯記錄的大小是用戶文件性質決定的，不一定和塊大小一致，如果邏輯記錄比物理塊小得多時，可以把多個邏輯記錄存放在一個塊中，這就是記錄的成組，用戶使用時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數稱“塊因子”
利用主存緩沖區可以把多個邏輯記錄一次性保存到磁盤塊上。也就是當記錄要求存盤時，先存入主存緩沖區，緩沖區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。
在緩沖區未存滿時，不啟動磁盤寫，這樣就提高了存儲空間的利用率，減少啟動外設的次數，提高了系統的工作效率。
3、記錄的分解：這是記錄成組的一個逆過程，先從磁盤中找到記錄所在的塊，并將本塊讀入主存緩沖區，再從緩沖區取出所需要的記錄送到用戶工作區。如果用戶所需的記錄已經在緩沖區中，則不需要啟動外設讀塊信息，這也可以提高系統工作效率。
八、存儲空間的分配與回收（簡單應用）
1、用位示圖進行磁盤存儲空間的分配與回收：和主存頁式管理的存儲空間分配回收方法類似，位示圖用一個位的信息（0/1）來表示磁盤上一個塊空間是否空閑，所不同的是，主存空間直接以塊號表示，而磁盤塊位置則由柱面號、磁頭號和扇區號三段組成。
2、用空閑塊表進行磁盤存儲空間的分配與回收：如同主存管理中的空閑區表，表每一行記錄一組連續空閑塊的首塊號和空閑塊數，空閑塊數為“0”的登記項為“空”登記項。
九、文件操作（領會）
1、文件操作主要有以下六種
建立文件：建立文件操作的主要工作是檢查文件目錄，確認無重名時尋找空登記項進行登錄；尋找空閑存儲塊以備存儲文件信息或存放索引表。
打開文件：打開文件操作的主要工作是找目錄、檢索文件名，核對存取方式；讀索引表；登記已打開文件的有關信息。
讀文件：查看是否已經打開，是否打開者請求讀文件。得到存放地址后讀出文件。
寫文件：主要工作是查文件目錄核對文件是否已建立，已建立則可寫入。
關閉文件：核實只有文件的建立者或者打開者才有權關閉文件；檢查讀入主存的文件目錄或索引表，如修改過則要寫回存儲介質上；在已打開文件表中清除該文件。
刪除文件：在用戶指定的文件從目錄中除去并收加文件所占用的存儲空間。
這些操作均由文件系統提供相關的功能模塊。每個一操作調用模塊時均要提供用戶名、文件名等參數。
2、用戶請求使用文件的操作步驟
1）讀文件：打開文件→讀文件→關閉文件
2）寫文件：建立文件→寫文件→關閉文件
3）刪除文件：關閉文件→刪除文件
十、文件的保護與保密（領會）
1、區分文件的保護與保密：文件的保護是防止文件被破壞。文件 的保密是防止不經文件擁有者授權而竊取文件。
2、文件的共享：文件共享是指一個文件可以讓指定的某些用戶共同使用。包括不允許同時使用的共享文件和允許同時使用的共享文件。一般不允許同時讀和寫或同時寫文件。
3、文件的保護措施：
為了防止系統故障造成文件被壞，可以采用建立復本和定時轉儲的辦法；為了防止用戶共享文件可能造成的文件破壞，可以采用樹形目錄結構、存取控制表和規定文件使用權限的方法。
4、文件的保密措施：常用的措施有：隱藏文件目錄、設置口令和使用密碼（加密）等。
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