2019-2020-1学期20202407钱虹全《网络空间安全专业导论》第五周学习总结
第10章 操作系统
10.1 操作系统的角色
应用软件（Application software)：帮助我们解决现实世界问题的程序
系统软件(System software):管理计算机系统并与硬件进行交互的程序。
操作系统（Operating system):管理计算机资源并为系统交互提供界面的系统软件。
10.1.1 内存、进程与CPU管理
多道程序设计（multiprogramming):同时在主存中驻留多个程序，由他们竞争CPU的技术。
内存管理（memory management）：了解主存中载有多少个程序以及它们的位置的动作。
进程（process）：程序执行过程中的动态表示法。
进程管理（process management）：了解活动进程中的信息的动作。
CPU调度（CPU scheduling）：确定主存中的哪个进程可以访问CPU以便执行的动作。
10.1.2 批处理
程序与系统指令集合在一起，称为作业。
10.1.3 分时
分时（timesharing）：多个交互用户同时共享CPU时间的系统。
虚拟机（virtual machine）：分时系统创建的每个用户都有专有机器的假象。
主机（mainframe）：一个大型的多用户计算机，通常与早期的分时系统相关。
哑终端（dumb terminal）：在早期的分时系统中用户用于访问主机的一套显示器和键盘。
10.1.4 其他OS要素
实时系统（real-time system）：应用程序的特性决定了响应时间至关重要的系统。
响应时间（response time）：收到信号和生成响应之间的延迟时间。
10.2 内存管理
逻辑地址（logical address）：对一个存储值的引用，是相对于引用它的程序的。
物理地址（physical address）：主存储设备中的真实地址。
逻辑地址又称虚拟地址或相对地址。
地址联编（address binding）：逻辑地址和物理地址间的映射。
10.2.1 单块内存管理
单块内存管理（single contiguous memory management）：把应用程序载入一段连续的内存区域的内存管理方法。
载入起始地址为A，逻辑地址L对应的物理地址就是A+L。
单块内存管理法的优点在于实现和管理都很简单，但却大大浪费了内存空间和CPU时间。
10.2.2 分区内存管理
固定分区法（fixed-partition technique）：把内存分成特定数目的分区以载入程序的内存管理方法。
动态分区法（dynamic-partition technique）：根据容纳程序的需要对内存分区的内存管理方法。
基址寄存器（base register）：存放当前分区的起始地址的寄存器。
界限寄存器（bounds register）：存放当前分区的长度的寄存器。
有三种常用分区选择法：
最先匹配（first fit）：把第一个足够存放程序的分区分配给它。
最佳匹配（best fit）：把最小的能够容纳程序的分区分配给它。
最差匹配（worst fit）：把最大的能够容纳程序的分区分配给它。
在固定分区法中，最差匹配没有意义，因为它浪费较大的分区，最佳匹配和最先匹配适合于固定分区；但是在动态分区中，最差匹配常常是最有用的，因为它留下了最大可能的空白分区，可以容纳之后的其他程序。
在动态分区中，作业可以在内存中移动以创建较大的空白分区，这个过程叫做压缩。
10.2.3 页式内存管理
页式内存管理法（paged memory technique）：把进程划分为大小固定的页，载入内存时存储在帧中的内存管理方法。
帧（frame）：大小固定的一部分主存，用于存放进程页。
页（page）：大小固定的一部分进程，存储在内存帧中。
页映射表（Page Map Table，PMT）：操作系统用于记录页和帧之间关系的表。
分页的优点在于不必再把进程存储在连续的内存空间中。
请求分页（demand paging）：页式内存管理法的扩展，只有当页面被引用（请求）时才会被载入内存。
页面交换（page swap）：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。
虚拟内存（virtual memory）：由于整个程序不必同时处于内存而造成的程序大小没有限制的假象。
系统颠簸（thrashing）：连续的页面交换造成的低效处理。
10.3 进程管理
10.3.1 进程状态
进程状态（process state）：在操作系统的管理下，进程历经的概念性阶段。
准备就绪状态中,进程没有任何执行障碍。也就是说,准备就绪状态下的进程并不是在等待某个事件发生,也不是在等待从二级存储设备载入数据,而只是等待使用CPU的机会。 运行状态下的进程是当前CPU执行的进程。它的指令将按照读取-执行周期被处理。 等待状态下的进程是当前在等待资源(除了CPU以外的资源)的进程。例如,一个处于等待状态的进程可能在等待从二级存储设备载入一个页面,也可能在等待另一个进程给它发送信号,以便继续执行。 终止状态下的进程已经完成了它的执行,不再是活动进程。此时,操作系统不再需要维护有关这个进程的信息。
10.3.2 进程控制块
进程控制块（Process Control Block，PCB）：操作系统管理进程信息使用的数据结构。
上下文切换（context switch）：当一个进程移出CPU，另一个进程取代它时发生的寄存器信息交换。
10.4 CPU调度
CPU调度就是确定把哪个处于准备就绪状态的进程移入运行状态。
非抢先调度（nonpreemptive scheduling）：当当前执行的进程自愿放弃了CPU时发生的CPU调度。
抢先调度（preemptive scheduling）：当操作系统决定照顾另一个进程而抢占当前执行进程的CPU资源时发生的CPU调度。
周转周期（turnaround time）：从进程进入准备就绪状态到它最终完成之间的时间间隔，是评估CPU调度算法的标准。
10.4.1 先到先服务
先到先服务（FCFS）是非抢先的，一旦获得访问权，除非强制请求转入等待状态，否则将一直占用CPU。
10.4.2 最短作业优先
最短作业优先（SJN）CPU调度算法将查看所有处于准备就绪状态的进程，并分派一个具有最短服务时间的，它也是通常被实现为非抢先算法。
10.4.3 轮询法
时间片（time slice）：在CPU轮询算法中分配给每个进程的时间量。
CPU的轮询法将把处理时间平均分配给所有准备就绪的过程。该算法建立单独的时间片。
轮询算法是抢先的。时间片到期进程就会被强制移出CPU。它可能是应用最广泛的，被认为是最公平的算法。
第11章 文件系统和目录
11.1 文件系统
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。
可以把文件看作位序列、字节序列、行序列或记录序列。
11.1.1 文本文件和二进制文件
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。
11.1.2 文件类型
文件类型（file type ）：文件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。
11.1.3 文件操作
对文件可以进行的操作：创建文件，打开文件，删除文件，关闭文件，从文件中读取数据，把数据写入文件，重定位文件中当前文件指针，把数据附加到文件结尾，删减文件，重命名文件，复制文件
11.1.4 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。
11.1.5 文件保护
11.2 目录
11.2.1 目录树
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。
工作目录（working directory）：当前活动的子目录。
11.2.2 路径名
路径（path）：文件或子目录在文件系统中的位置的文本名称。
绝对路径（absolute path）：从根目录开始，包括所有后继子目录的路径。
相对路径（relative path）：从当前工作目录开始的路径。
11.3 磁盘调度
磁盘调度（disk scheduling）：决定先满足哪个磁盘I/O请求的操作。
11.3.1 先到先服务磁盘调度法
11.3.2 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。
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。
11.3.3 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。
