2021-2022-1学期 20212324《网络空间安全导论》第五周学习总结

20212324 晋博 2021/10/17

一 我所学习到的

第十章：操作系统

为了实现管理和协调各个部件，使硬件和软件紧密结合，同时提供人机交互，操作系统应运而生。

一、操作系统的角色

计算机系统软件的核心，负责管理计算机的资源，提供人机交互界面。

引导计算机：
硬件在初始时载入ROM中储存的系统指令，这些指令载入大部分系统软件，最终载入操作系统，提供用户界面。

1)主要角色：良好的共享

操作系统负责管理由程序共享的资源，如主存、cpu、输入输出等。以实现多道程序设计。操作系统实现这一角色的主要方式为内存管理、进程管理和cpu调度三种方式。

• 多道程序设计：同时在主存中主流多个程序，由它们竞争cpu的技术
• 进程：正在执行的程序
• 内存管理：了解主存中载有多少个程序译解他们的位置的动作
• 进程管理：了解活动进程的信息的动作
• cpu调度：确定主存中的哪个进程可以访问CPU以便执行的动作

2)主要OS元素：

一、批处理

将相同或相似类型的作业分批避免同一个资源反复被调用

二、分时

多个交互用户同时与计算机交互，共享cpu时间

三、个人计算机（也可具有分时系统性质）

四、网络

五、设备驱动程序（其他系统软件）

六、实时系统

二、内存管理

• 跟踪一个程序驻留在内存的什么位置以及驻留方式
• 将逻辑地址转换成实际的内存地址
  • 逻辑地址：相对于引用它的程序的储存值的引用
  • 物理地址：主储存设备的真实地址
  • 地址联编：逻辑地址和物理地址间的映射

一、单块地址联编

定义：把应用程序载入一段连续的内存区域内
地址联编：设程序开始的位置（0起始点）为A，逻辑地址L，则物理地址为A+L

二、分区内存管理

管理方法：

• 固定分区法：将主存分为特定数目的分区。将作业载入分区。
• 动态分区法：根据程序的需要创建分区
  地址联编：逻辑地址是相对于0起始点的整数

其中一种方法：将程序的分区起始地址存入基址寄存器中，将分区长度存入界限寄存器中

分区方法：

• 最先匹配（固）
• 最佳匹配（固）
• 最差匹配（动）

三、页式内存管理

主存被分成小弟大小固定的储存块（帧），进程被分成页，程序执行时进程的页将被载入未使用的帧中。帧与页通过页映射表形成映射（从0开始编号）

地址联编：从相对于程序起始点的整数值开始，分为页编号与偏移量。逻辑地址除以页面大小得到页编号，余数为偏移量逻辑地址便表示为<页编号，偏移量>。
页面交换：把一个页面从二级存储设备载入内存，通常会使另一个页面从内存中删除。这一概念带来了虚拟内存这一概念，但页面交换过多也会导致系统颠簸。

三、进程管理

即管理每个进程使用cpu的时间。

一、进程状态

• 创建阶段
• 准备就绪阶段
• 运行状态
• 等待状态
• 终止状态

二、进程控制块PCB

每个状态对应一个PCB列表，处于该状态的每个进程对应一个PCB。
其中储存了程序计数器的当前值，同时通过上下文切换与寄存器交换被取代的进程的信息，另外也维护关于CPU的调度。

四、cpu调度

一、分类

• 非抢先调度：当前执行的程序主动放弃CPU时发生的调度
• 抢先调度：当操作系统决定照顾另一个进程而抢占了当前进程的CPU资源时发生的CPU调度

二、方法

• 先到先服务：链式结构，较为机械
• 最短作业优先：估算一个最短服务来排序执行，理论上等待时间最短，但可能出现一个进程始终无法被执行的情况
• 轮询法：碎片化处理进程，建立一个时间片，进程依次使用这样的时间片调用CPU，最为公平。

第11章：文件系统和目录

一、文件、文件系统和目录的用途

文件就是相关数据的有名集合。从用户的角度来看，文件是可以写人二级存储设备的最小数据量。用文件组织所有信息呈现出一个统一的数据存储视图。文件系统是操作系统提供的一个逻辑视图，使用户能够按照文件集合的方式管理数据。文件系统通常用目录组织文件。
文件(file);数据的有名集合，用于组织二级存储设备。
文件系统(file system):操作系统为它管理的文件提供的逻辑视图。
目录(directory): 文件的有名分组。

二、文本文件与二进制文件

文本文件（text file）：包含字符的文件。
二进制文件（binary file）：包含特定格式的数据的文件，要求给位串一个特定的解释。

三、文件类型为何能改进对文件的使用？

文件类型(file type):文件(如Java程序或Micrsot文档)中存放的关于类型的信息。
文件扩展名(file extension):文件名中说明文件类型的部分。

根据文件类型，操作系统可以按照对文件有效的方式操作它，这样就大大简化了用户的操作。操作系统具有一个能识别的文件类型的清单，而且会把每种类型关联到特定的应用程序。在具有图形用户界面(GUI)的操作系统中，每种文件类型还有一个特定的图标。在文件夹中看到的文件都具有相应的图标，这使用户更容易识别二个文件，因为用户看到的不止文件名，还有说明文件类型的图标。当双击这个图标后，操作系统会启动与这种类型的文件相关的程序以载人该文件。

四、顺序文件访问和直接文件访问

• 顺序文件访问(sequential file access):以线性方式访问文件中的数据的方法。
• 直接文件访问(direct file access): 通过指定逻辑记录编号直接访问文件中的数据的方法。

前者要求用户从文件指针按顺序访问文件，后者允许用户从任意编号开始访问文件。
直接文件访问实现起来比较复杂，但在需要即刻使用大量数据的某个特定部分的情况下，这种方法很有用。

五、目录树

一个文件目录还可以包含另一个目录。 包含其他目录的目录叫作父目录，被包含的目录叫作子目录。只要需要，就可以建立这种嵌套的目录来帮助组织文件系统。一个目录可以包含多个子目录。另外，子目录也可以有自己的子目录，这样就形成了一种分级结构。因此，文件系统通常被看作目录树( directory tree),展示了每个目录中的目录和文件。最高层的目录叫作根目录(root directory)。这些术语和第8章讨论程序结构树时所进行的讨论是-致的。

• 目录树(directory tree):展示文件系统的嵌套目录组织的结构。
• 根目录(root directory):包含其他所有目录的最高层目录。

六、磁盘调度法

• 先到先服务磁盘调度法
  FCFS算法按照请求到达的顺序处理它们，并不考虑读写头的当前位置。

• 最短寻道时间优先磁盘调度法
  通过尽可能少的读写头移动满足所有未解决的请求。
  但是存在问题！
  源源不断的请求过来，那么早期的请求有可能永远得不到满足，就会“饿死”，但是先到先服务磁盘调度法中不会饿死。

• SCAN磁盘调度法
  读写头向轴心移动，再向盘片边缘移动。
  不可能出现饿死现象，因为每个柱面都会被依次处理到。
  类似于“电梯”