黑龙江大学操作系统读书工程

1、 操作系统课程设计读书工程报告 学期 20012-2023学年第一学期 学院 计算机科学技术学院 学号 20230990 姓名 张宁 2023年 12月 24日根本理论阐述 1.文件、目录和数据项数据项：在文件系统中，数据项是最低级的数据组织形式，可把它分为两种类型，即根本数据项和组合数据项。记录：记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。一个记录应包含哪些数据项，取决于需要描述对象的哪个方面。文件：文件是指由创立者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。文件应具有自己的属性，属性可以包括文件类型，文件长度，文件的物理位置和文件的建立时间。

2、 2.文件类型和文件系统模型文件类型：为了便于管理和控制文件分成假设干种类型。按用途分类分为系统文件、用户文件和库文件。按文件中数据的形式分类分为源文件、目标文件和可执行文件。按存取控制属性分类分为只执行文件、只读文件和读写文件。按组织形式和处理方式分类分为普通文件、目录文件和特殊文件。文件系统模型：可分为三层，其最底层是对象及其属性；中间层是对对象进行操纵和管理的软件集合；最高层是文件系统提供应用户的接口。3.根本的文件操作创立文件：在创立一个新文件时，系统首先要为新文件分配必要的外存空间，并在文件系统的目录中，为之建立一个目录项。目录项中应记录文件的文件名及其在外存的地址等属性。删除文件：

3、当已不再需要某文件时，可将它从文件系统中删除。在删除时，系统应先从目录中找到要删除文件的目录项，是指成为空项，然后回收该文件所占用的存储空间。读文件：在读一个文件时，须在相应系统调用中给出该文件名和应读入的内存目标地址。此外，系统同样要查找目录，找到指定的目录项，从中得到被读文件在外存中的位置。在目录项中，还有一个指针用于对文件的读/写。写文件：在写一个文件时，须在相应系统调用中给出该文件在内存中的源地址。应先查找目标，找到指定文件的目录项，再利用目录中的写指针进行写操作。截断文件：将原有文件的长度设置为0，或者说是放弃原有的文件内容。设置文件的读/写位置：用于设置文件读/写指针的位置，以便每

4、次读/写文件时，不是从其始端而是从所设置的位置开始操作。文件的“翻开和“关闭操作为了防止屡次重复的检索目录，在大多数OS中都引入了“翻开这一文件系统调用，当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用open系统调用该文件翻开。所谓的“翻开，是指系统将指名文件的属性从外存拷贝到内存翻开文件表的一个表目中，并将该表目的编号返回给用户。以后，当用户在要求对该文件进行相应的操作时，便可利用系统所返回的索引号向系统提出操作请求。系统这时便可直接利用该索引号到翻开文件表中去查找，从而防止了对该文件的再次检索。这样不仅节省了大量的检索开销，也显著提高了文件操作速度。当用户不再需要对该文件实施相应的操作时，可利

5、用“关闭系统调用来关闭此文件，OS将会把该文件从翻开文件表中删除掉。5.目录管理目录管理的要求：实现“按名存取，提高文件检索速度，允许不同子目录下的文件重名，允许文件共享。文件控制块FCB：为了能使一个文件进行正确存储，为文件设置的用于描述和控制文件的数据结构。包含根本信息、存取控制信息及使用信息三类。目录结构：目录结构的组织，关系到文件系统的存取速度，也关系到文件的共享性和平安性。目前常用的目录结构形式有单级目录、两级目录和多级目录。文件的结构任何一个文件都存在逻辑结构和物理结构两种形式的结构。文件的逻辑结构：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，他独立

6、于文件的物理特征，又称为文件组织。分为有结构文件即记录式文件和无结构文件即流式文件。文件的物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式，这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。无论是文件的逻辑结构，还是其物理结构，都会影响对文件的检索速度。7.文件存储空间的管理空闲区表法：属于连续分配方式，与内存的分配方式雷同，它为每个文件分配一块连续的存储空间，即系统也为外存上的所有空闲区建立一张空闲表，每个空闲区对应于一个空闲表项。再将所有空闲区按其起始盘块号递增的次序排列。空闲链表法：将所有空闲盘区拉成一条空闲链。根据构成连所用根本元素的不同，可把链表分成两类：

7、空闲表块链和空闲盘区链。位示图法：利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。为“0时，表示对应的盘块空闲；为“1时，表示已分配。成组链接法：将空闲区表法和空闲链表法相结合而形成的一种空闲盘块管理方法，兼备两者的优点而克服了两种方法均有的表太长的缺点。当前理论及实践应用现状在现代计算机系统中，要用到大量的程序和数据，因内存容量有限，且不能长期保存，固而平时总是把它们以文件的形式存放在外存中，需要时再随即将它们调入内存，如果由用户直接管理外存上的文件，不仅要求用户熟悉外存特征，了解各种文件的属性，以及它们在外存上的位置，而且在多用户的环境下，还必须保持数据的平安性和一致性。显然，这是用户所不

8、能胜任且也不愿承当的工作。于是，取而代之的便是在操作系统中又增加了文件管理功能，即构成了一个文件系统，负责管理在外存上的文件，并把对文件的存取、共享和保护等手段提供应用户。这不仅方便了用户，保证了文件的平安性，还可有效地提高系统资源的利用率。因此，在现代OS中，几乎毫无例外地是通过文件系统来组织和管理在计算机中所存储的大量程序和数据的；或者说，文件的管理功能，是通过把它所管理的程序和数据组织成一系列文件的方法来实现的。而文件那么是指具有文件名的假设干相关元素的集合。元素通常是记录，而记录又是一组有意义的数据项的集合。可见，基于文件系统的概念，可以把数据组成分为数据项、记录和文件三级。对文件管理

9、局部的体会当前计算机管理中，总是把程序和数据以文件的形式存储在磁盘和磁带上，供所有的或指定的用户使用。为此，在操作系统中必须配置文件管理机构。文件管理的主要任务是对用户和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的平安性。为此，文件管理具有对文件的管理、目录管理、文件的读写管理，以及文件的共享与保护等功能。文件存储空间的管理为了方便用户的使用，对于一些当前需要使用的系统文件和用户文件，都必须放在可随机存取的磁盘上。在所用户的环境下，假设由用户自己对文件的存储进行管理，会非常难且低效。因而，需要由文件系统对组多文件及文件的存储空间实现统一的管理。其主要任务是为每一个文件分配必要的外存空间，提高

10、外存的利用率，并能有效地提高文件系统的存、取速度。为此，系统应设置相应的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供分配存储空间时参考：系统还应具有对存储空间进行分配和回收的功能。为了提高存储空间的利用率，对存储空间的分配，通常采用离散分配方式的，以减少外存零头，并以磁盘块为根本的分配单位。目录管理为了使用户方便地在外存上找到自己的所需的文件，通常由系统为每个文件建立了一个目录项。目录项包括文件名、文件属性、文件在磁盘上的物理位置等。有假设干个目录项又可以构成一个目录文件。目录管理的主要任务是为每一个文件建立目录项，并对众多的目录项加以有效的组织，以实现方便的目录存取。其次，目录管理还应能实

11、现文件共享。此外，还应能提供快速的目录查询手段，以提高文件的检索速度。文件的读/写管理文件的读/写管理功能是根据用户的请求，从外存中读取数据，或将数据写入外存。在进行文件读写时，系统先根据用户给出的文件名去检索文件目录，从中取得文件在外存中的位置。然后，利用文件读写指针，对文件进行读写操作。一旦读写完成，边修改读写指针，为下一次读写做好准备。由于读和写操作不会同时进行，固可合用读/写指针。文件保护文件保护是为了防止系统中的文件被非法窃取和破坏，在文件系统中必须提供有效地存取控制功能，可实现防止未经标准的用户存取文件，冒名顶替存取文件，以不确定的方式使用文件的目的。课程设计过程中对文件管理的设计

12、与实现思路建立结构体FCB，创立FCB类型的对象node来存储目录及文件的名称、创立时间、双亲、占用的内存块数及类型。创立整型对象n和nownow分别代表当前目录和文件的总个数及当前所在文件或目录的下标。并分别定义了如下九个函数：1.利用memory()函数生成随机的8*8的位示图，来模拟当前的外存空间，利用二进制的一位来表示磁盘中一个盘块的使用情况。为“0时，表示对应的盘块空闲；为“1时，表示已分配。2.利用waicun()函数输出当前的磁盘中盘块的使用情况，“0代表盘块空闲，“1代表盘块已分配。3.利用cd(char j20)函数来进入指定的目录或文件，例如：cd j1 即进入j1目录。4

13、.利用see(int now)函数来输出当前所在的位置，例如：现在在C盘下的j1目录下的j2目录下，那么显示C:j1j2。5.利用md(int now,char j20)函数来实现创立新目录的功能，对新目录按操作进行初始化加到node数组中，同时n加1。6.利用dir(int now)函数来实现显示当前所在的目录或文件的相关信息，首先显示“.代表其自身，其次显示“.代表其双亲结点；其次，显示该目录下包含的目录和文件；最后显示该目录或文件下有几个文件及其占用的字节数和该文件中有几个目录及其可用字节。7.利用rd(int now,char j20)函数来实现删除一个目录的功能，对待删除的目录进行删

14、除操作，同时n减1。8.利用mk(int now,char j20,int f_mem)函数来创立一个文件，首先利用waicun()函数输出当前的磁盘中盘块的使用情况，然后对要创立的文件进行初始化操作，再次利用waicun()函数输出当前的磁盘中盘块的使用情况。同时n加1。9.利用del(int now,char j20)函数来删除一个文件，首先利用waicun()函数输出当前的磁盘中盘块的使用情况，然后对要删除的文件进行删除操作，再次利用waicun()函数输出当前的磁盘中盘块的使用情况。同时n减1。读书工程心得总结通过一学期时间的不断学习，我认识到操作系统是最重要的计算机系统软件，同时也是

15、最活泼的学科之一，其开展极为迅速。优秀的操作系统对计算机技术的开展和普及起着重要的作用。让我深刻的认识到操作系统作为计算机科学技术专业与软件工程专业的必修课程，也是该专业核心理论课程的重要性。同时，在根底知识的根底上我模拟了操作系统的实现。该操作系统包括进程控制、进程调度、请求分页存储管理、设备管理、文件管理五局部。其中的进程管理主要包括进程调度，进程的创立和撤销、进程的阻塞和唤醒；进程管理主要包括先来先效劳FCFS、短作业优先SJF以及时间片轮转调度算法；存储管理局部主要实现内存空间的分配和回收；设备管理主要包括设备的分配和回收及设备独立性；文件管理局部实现的主要是利用交互式命令实现树型目录

16、结构和文件管理,同时利用位示图表示外存的分配情况，新建文件时分配必要的空间。在完成读书工程期间，我对课程设计的五个局部进程控制、进程调度、请求分页存储管理、设备管理、文件管理中的文件管理局部进行了深入的分析探讨和总结。对文件管理局部从根本理论阐述、当前理论及实践应用现状、本人对其体会、课程设计过程中对其设计与实现思路几方面进行了阐述和剖析。同时，通过这一段时间的不断编写程序和改良程序的过程，我也更加深刻的认识到课程设计并不仅仅是对理论知识有了根本掌握之后就可以完成的。在编程过程中还要融入自己的思想，针对程序进行不断的思考和反复的改良。同时更要有不懂就问的精神，因为有时一个人在过多的沉浸在做一件事情时，容易局限在自己的思维中，容易钻牛角尖。这时可能思索的方向已经有了问题，再拼命思索也无济于事。只有积极的向他人请教，倾听他人的观点，才对解决问题有更大的帮助。同时，大家互相讨论也可让自己产生一些灵感，对编程很有帮助。通过这次课程设计及进一步完成这次读书工程，使我能更深刻地领会到操作系统工作原理和操作系统实现方法，并提高了程序设计能力和动手能力，使我在具备了初步的独立