软件设计师学习笔记11-磁盘管理+IO管理软件+文件管理+作业管理

目录

1.磁盘管理

1.1磁盘(了解一下)

1.2读取磁盘数据的时间

[1.3 磁盘调度算法](#1.3 磁盘调度算法)

1.3.1常见的磁盘调度

[1.3.2 先来先服务(FCFS)](#1.3.2 先来先服务(FCFS))

[1.3.3 最短寻道时间优先(SSTF)](#1.3.3 最短寻道时间优先(SSTF))

[1.4 例题补充(均来自希赛软考)](#1.4 例题补充(均来自希赛软考))

[1.4.1 单/双缓冲区花销时间的计算](#1.4.1 单/双缓冲区花销时间的计算)

[1.4.2 SSTF](#1.4.2 SSTF)

[1.4.3 磁道物理块花销时间计算](#1.4.3 磁道物理块花销时间计算)

[2. IO管理软件](#2. IO管理软件)

3.文件管理

3.1文件的相关概念(了解一下基本概念,考的非常零散,需自行拓展)

3.2树形目录结构(图片均来自希赛软考)

3.2.1树形目录结构示意图

3.2.2绝对路径、相对路径和全文件名

3.2.3例题

3.3位示图

3.3.1位示图示意图

3.3.2例题

3.3.2.1字个数的计算(考的较多)

3.3.2.2磁盘位置的计算

3.4索引文件

3.4.1索引文件结构

3.4.2例题

4.作业管理(了解一下,近乎不考)

4.1作业管理的过程

4.2常见作业调度算法

4.3作业调度例题(非真题)


1.磁盘管理

1.1磁盘(了解一下)

(1)磁盘示意图(该图片来自希赛软考):

盘面示意图(该图片来自希赛软考):

磁道:磁面上的同心圆,从外向内编号依次递增

扇区:磁道上每个角度的区域可以被定义为一个扇区

柱面:磁盘是有多个盘面的,磁道的公共面就是柱面

(2)存取时间=寻道时间+等待时间,寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间;等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间

1.2读取磁盘数据的时间

(1)读取磁盘数据的时间应包括以下三个部分:

找磁道的时间

找块(扇区)的时间,即旋转延迟时间

传输时间

(2)例题

某磁盘磁头从一个磁道移至另一个磁道需要10 ms。文件在磁盘上非连续存放,逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道,每块的

旋转延迟时间及传输时间分别为100 ms和2 ms,则读取一个100块的文件需要(20200)ms时间。

解析:(10 * 10 + 100 + 2) * 100

1.3 磁盘调度算法

1.3.1常见的磁盘调度

①先来先服务(FCFS):谁先申请就先响应谁

②最短寻道时间优先(SSTF):选择剩下申请中,响应距离目前磁道数最近的申请

③扫描算法(SCAN):也叫电梯算法,双向扫描的过程,扫描从最外到最内,从最内到最为的所有请求。往返移动

④循环扫描(CSCAN)算法:单向,固定由外向内或由内向外扫描

1.3.2 先来先服务(FCFS)

示意图如下(该图片来自希赛软考):

1.3.3 最短寻道时间优先(SSTF)

示意图如下(该图片来自希赛软考):

1.4 例题补充(均来自希赛软考)

1.4.1 单/双缓冲区花销时间的计算

(1)题目

(2)图解

(3)文字解析

1.4.2 SSTF

磁头号,扇区号不用管,考试不要求掌握,仅看柱面号就行(把其当做磁道号来看),根据SSTF,选B,①⑤和⑤①都是对的,只不过题目中没有①⑤相关选项,②④和④②也一样

1.4.3 磁道物理块花销时间计算

(1)题目

(2)图解

左边为最长时间的情况,右边为优化后的情况

(3)文字解析

①最长的情况:当R0读取和处理完成后花了6 ms,已经错过了R1,只能花30 ms绕过来,再花6 ms读取和处理,后面的也一样,所以,6 + 10 * (30 + 3 + 3) = 366

②优化后的情况:读取和处理一个物理块后又能直接顺序读取下一个物理块,只花两圈即可,33 * 2 = 66

2. IO管理软件

该图片来自希赛软考

考点:①清楚上图的分层关系②了解中间三层的作用是为了屏蔽硬件,使其能与用户进程中的上层软件做交互

3.文件管理

3.1文件的相关概念(了解一下基本概念,考的非常零散,需自行拓展)

(1)文件

文件:具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合。

逻辑结构:有结构的记录式文件、无结构的流式文件。

物理结构:连续结构、链接结构、索引结构、多个物理块的索引表。

(2)文件目录

(3)例题

答案:A

因为目录涉及多个文件,影响范围最广

3.2树形目录结构(图片均来自希赛软考)

3.2.1树形目录结构示意图

注:其中的"/"为盘符

3.2.2绝对路径、相对路径和全文件名

以上图为例

3.2.3例题

答案:C和B

3.3位示图

3.3.1位示图示意图

注:字默认从1开始,位默认从0开始,题目一般也会有说明

3.3.2例题
3.3.2.1字个数的计算(考的较多)

该图片来自希赛软考

答案:D

解析:①求磁盘的个数:300 GB/1 MB = 300 * (2 ^ 10)

②求字的个数:字长为32位,可表示32个磁盘,那么字的个数 = (300 * (2 ^ 10)) / 32 = 9600

3.3.2.2磁盘位置的计算

题目:基于3.3.2.1,求第2054个磁盘的位置,给出的位示图如下:

答案:第65个字的位置(编号64),第6个比特位(编号5)

解析:①2054 ÷ 32 = 64 ...... 6

②由于余数不为0,故第64个字容不下它,磁盘位于第65个字,编号从0开始,因此编号为64

③余数为6,故位于第6个比特位,编号从0开始,因此编号为5

3.4索引文件

3.4.1索引文件结构

如下图,该图片来自希赛软考:

注:①unix系统的默认索引节点个数为13

②索引节点默认从0开始

③索引最后指向的每个物理块代表一个逻辑页,且从上到下逻辑页是顺序的,虽然物理块是任意的

③指向物理块的索引是要占空间的,假设一个物理块的容量是1 KB,索引的大小为4 B,那么一个物理块包含256个索引

④磁盘访问次数:直接索引一次,一级索引两次,以此类推

⑤类似下图:

3.4.2例题

答案:D,D

解析:①第一个空,题目直接白给,因为0到4为直接索引,所以0到4号逻辑页由直接索引访问,逻辑块5同样的道理

②第二个空:

已知物理块/磁盘数据块大小为1 KB

前五个直接索引贡献5个逻辑页:5 * 1 KB

中间两个一级索引贡献2 * 256个逻辑页:2 * 256 * 1 KB

最后一个二级索引贡献256 * 256个逻辑页:256 * 256 * 1 KB

所以可表示的最大文件长度为三者相加

4.作业管理(了解一下,近乎不考)

4.1作业管理的过程
4.2常见作业调度算法

①先来先服务法:谁先申请就先执行谁

②时间片轮转法:将CPU按时间划分成一些资源,按时间片来轮转执行,当时间片到就执行下一个作业

③短作业优先法:会将作业的时间记录下来,谁的时间短就先执行谁

④最高优先权优先法:给作业标注优先权,优先响应优先权高的作业,默认所有作业的优先权是一样的

⑤高响应比优先法:会将相应作业的响应比求出来,谁的响应比高就执行谁

4.3作业调度例题(非真题)

以下均来自希赛软考

(1)题目

答案:B

(2)题解

在6 : 00时,J1已经提交执行,由于其需要运行30分钟,所以6 : 30之后才能让其它程序执行(优先级默认一样,不会出现其它作业抢占的情况),然而在6 : 20和6 : 25的时候,J2和J3,提出了申请,J2的响应比为(10 + 20) / 20 = 1.5,而J3的响应比为(5 + 6) / 5 > 1.5,故J3先执行

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