大工21春《操作系统概论》复习资料十五
《操作系统概论》辅导资料十五主 题：第6章文件管理（第1—2节）学习时间：2020年7月6日--7月12日“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：信仰、信念、信心，任何时候都至关重要。小到一个人、一个集体，大到一个政党、一个民族、一个国家，只要有信仰、信念、信心，就会愈挫愈奋、愈战愈勇，否则就会不战自败、不打自垮。无论过去、现在还是将来，对马克思主义的信仰，对中国特色社会主义的信念，对实现中华民族伟大复兴中国梦的信心，都是指引和支撑中国人民站起来、富起来、强起来的强大精神力量。
摘选自《在庆祝改革开放40周年大会上的讲话》习近平《论全面深化改革》内 容：
第6章文件管理
这周我们将学习课件第6章中的第1—2节，下面整理出的理念框架供同学们学习。
本篇的基本要求：
1．了解文件及文件系统的定义
2. 掌握文件的分类和操作
重点掌握内容：
1. 文件、文件系统
2. 文件的具体操作6.1 概述
现代计算机系统使用多种物理设备（磁盘、磁带、光盘、闪存等）存储信息，不同的物理设备具有不同的物理特性和结构，管理保存在这些设备上的信息十分繁琐且超过了一般用户的技术能力，因此只能由操作系统进行管理。操作系统为管理和存取信息配备了专门的程序模块，这些负责管理和存取信息的程序模块称为文件系统。文件系统将信息组织成文件形式进行存储、检索、更新、共享和保护，并为用户提供了一套标准的信息使用和操作方法
一、文件和文件系统
文件是一组相关信息的集合，它是文件系统管理的基本对象。每个文件有一个文件名，用户通过文件名来访问和区分文件。
文件具有自己的属性，常见的文件属性包括：
（1）文件名
（2）文件类型
（3）文件长度
（4）文件属主
（5）文件权限
（6）文件的物理位置
（7）文件时间
文件系统是操作系统中负责管理和存取文件的程序模块，由管理文件所需的数据结构（如文件控制块、存储分配表等）、相应的管理软件和被管理的文件组成。
文件系统功能：
（1）文件存储空间管理。为文件分配和回收外存空间，提高外存的利用率和文件系统的运行速度。
（2）文件名到外存物理地址的映射。文件系统对用户透明地实现了文件名到文件物理地址的映射。实现“按名存取”。
（3）文件和目录的操作管理。实现文件系统的基本功能。文件系统有相应的程序模块来完成这些功能的具体操作。
（4）实现文件的共享、保护和保密。
（5）文件和目录的用户接口。二、文件分类
1．按文件的性质和用途分类
（1）系统文件：指由操作系统内核、各种系统程序和数据构成的文件。大多数系统文件只允许用户调用，不允许用户读/写和修改。有的系统文件不直接对用户开放。
（2）库文件：指由各种标准子程序和函数构成的文件（如：各种高级语言的函数库）。库文件只允许用户调用，不允许修改。
（3）用户文件：由用户的程序和数据组成的文件。
2．按文件的存取控制属性分类
（1）只读文件：只允许文件主和核准用户对该文件进行读操作，不允许进行写操作。
（2）读写文件：允许文件主和核准用户对该文件进行读或写操作
（3）只执行文件：只允许核准用户调用该文件执行，不允许读和写该文件。
3．按文件是否经过编译和链接分类
（1）源文件
由源程序和数据组成的文件。源文件属于字符文件，文件中的信息由ASCⅡ码或其他字符编码组成。
（2）目标文件
由源程序经过编译程序编译，但尚未经过链接程序链接的目标代码构成的文件。目标文件属于二进制文件。
（3）可执行文件
目标代码再经链接程序链接后形成的二进制文件。可执行文件允许授权用户调用执行。
3．按文件是否经过编译和链接分类
（1）源文件
由源程序和数据组成的文件。源文件属于字符文件，文件中的信息由ASCⅡ码或其他字符编码组成。
（2）目标文件
由源程序经过编译程序编译，但尚未经过链接程序链接的目标代码构成的文件。目标文件属于二进制文件。
（3）可执行文件
目标代码再经链接程序链接后形成的二进制文件。可执行文件允许授权用户调用执行。
4．按组织文件方式分类
（1）普通文件
指人们平常所说的文件。上述几类文件都属于普通文件。
（2）目录文件
指由若干文件的目录信息构成的特殊文件。一个文件目录，实际上就是一个目录文件。目录文件用于检索文件。
（3）设备文件
也称为特殊文件。有一些操作系统是通过文件方式管理I/O设备，在这种情况下，每个设备对应一个设备文件，系统对设备文件进行读/写操作，就是对相应设备进行输入/输出操作。
除了上述文件分类方案以外，根据应用需要，还存在许多其他分类方法，例如，按照信息流向可以将文件分为输入文件和输出文件，按照文件中的信息是否存在结构可以将文件分成无结构文件（流式文件）和有结构文件（记录式文件），等等。
三、文件操作
1．打开文件
指系统将指名文件的属性（包括该文件在外存上的物理位置）从外存复制到内存中“打开文件表”的一个表目中，并将该表目的索引号（编号）返回给用户。以后，当用户对该文件提出访问请求时，便可以利用这个返回的索引号向系统提出操作请求，系统收到操作请求后，直接使用该索引号在“打开文件表”中找到要访问文件的属性，从而避免了对该文件进行再次检索。这种方法既节省了检索开销，又提高了对文件操作的速度。
2．关闭文件
若不需要再对文件实施任何操作，可以使用“关闭文件”系统调用将文件关闭。关闭文件操作就是操作系统将被关闭文件的所有属性信息从内存“打开文件表”的相应表目中删除。
3．创建文件
系统创建一个新文件将进行下述操作：为新文件分配外存空间；在文件系统的目录中为新文件建立一个目录项；在该目录项中记录新文件的文件名、外存地址以及其他属性。
4．删除文件
当某文件不再需要时，可以将它从文件系统中删除。删除文件时系统将进行下述操作：在文件目录中找到要删除文件的目录项，使之成为空白项；回收被删除文件占用的存储空间。
5．读文件
用户读取文件需要提供文件名、读入的内存地址、读取的字节数等信息。在读取文件时，系统调用首先根据用户提供的文件名在文件目录中找到指定的目录项，再根据目录项中记录的信息找到文件存放的外存位置，然后从文件“读/写指针”指示处开始读取指定数量的数据到指定内存位置。
6．写文件
用户写文件需要提供文件名、写数据的内存地址、写的字节数等信息。相关系统调用执行时同样要查找目录，获得文件在外存上的位置，然后根据文件的读/写指针，将内存指定单元的数据写到指定的文件内。写数据过程中，若有必要的话，系统会为该文件分配新的外存物理块，以便记录写入文件中的信息。
7．设置文件读/写指针位置
文件的“读/写指针”用于指示文件中当前读/写的位置。文件打开后，可以通过相关系统调用将读/写指针定位到文件的任意位置上。该系统调用首先通过打开文件时获得的文件索引号在内存的打开文件表中找到相应文件的表目，然后将该文件的读/写指针位置修改为新的读/写指针位置。6.2文件数据的组织和存储
文件是信息的集合。文件中信息的组织方式称为文件的组织结构，简称文件的结构。对任意一个文件，存在两种形式的组织结构：
（1）逻辑结构
文件的逻辑结构指文件在用户面前呈现出的组织形式。文件的逻辑结构独立于存放文件的物理介质，其组织目的是为用户提供一种结构清晰、操作方便的信息组织形式，以方便用户使用文件。
（2）物理结构
文件的物理结构指文件在外存上具体的存储方式，其存储方式与存放文件的物理介质有关。为文件设计物理结构的出发点是有利于提高外存的利用率，有利于提高文件的存取速度。
一、文件的逻辑结构
文件的逻辑结构有两大类：
无结构文件：文件中的信息不存在结构，可以将该文件看成是由字符流组成，因此无结构文件又称为流式文件。
有结构文件：有结构文件由若干个记录构成，所以又称为纪录式文件。二、文件的物理结构
呈现在用户面前的文件是逻辑文件，其组织方式是文件的逻辑结构。逻辑文件总要按照一定的方法保存在存储介质上，它在存储介质上具体的存储和组织方法称为文件的物理结构，而这时的文件称为物理文件。
物理文件是相关物理块的集合，这些物理块按照一定的方式组织起来，其组织结构涉及物理块的划分、记录和索引的组织、信息搜索方式等多方面问题。
文件物理结构组织的好坏，直接影响着文件存取的速度和外存空间的利用率，设计文件的物理结构必须综合考虑存储介质特性、存储空间大小、应用目标等多方面因素。
文件的物理结构----顺序文件、索引顺序文件、索引文件、散列或哈希文件。
顺序文件：/
连续结构又称为顺序结构，其特点是逻辑上连续的文件信息依次存放在物理上相邻接的若干物理块中。具有连续结构的文件称为连续文件（或顺序文件）。
磁带上的文件只能采用顺序结构。每个磁带文件包括文件头标、文件信息、文件尾标三部分。文件头标包含文件名、文件的物理块数、物理块长度等文件属性并标志文件开始，文件尾标标志文件结束，文件信息夹在文件头标和文件尾标之间。要访问磁带上的某个文件，必须从第一个文件开始查找；即首先读出第一个文件的头标，比较文件名，若不是用户欲访问的文件，则磁头前进到下一个文件的头标处，继续进行文件名比较，直至找到用户指定的文件为止。找到指定文件后，就可以进行读/写操作。索引顺序文件：/
文件的所有盘块可以离散地分散在磁盘空间中，系统为每个文件建立一张索引表，用于依次存放该文件占用的所有盘块的盘块号；索引表或者保存在文件的目录项（即文件控制块FCB）中；或者保存在一个专门分配的盘块（索引块）内，这时，文件目录项中只包含指向索引块的指针（即索引块的盘块号）。具有索引结构的文件称为索引文件。散列或哈希文件：/
散列结构是针对记录式文件存储在直接存取设备上的一种物理结构。采用该结构时，记录的关键字与记录存储的物理位置之间通过散列函数（或哈希函数）建立起某种对应关系，换句话说，记录的关键字决定了记录存放的物理位置。具有散列结构的文件称为直接文件、散列文件或哈希文件。
重要考点
一、名词解释
1.文件：是一组相关信息的集合。
2.文件系统：是操作系统中负责管理和存取文件的程序模块。二、单选题
1、文件按照操作保护来进行分类，可以分为只读文件、读写文件和不保护文件。（）
A．正确
B．错误
答案：A3、文件类型是区分文件的惟一手段。（）
A．正确
B．错误
答案：B
解析：文件的区分有时候仅仅依靠文件名也能区分，所有题目所述不够详细。
南开答案可以联系QQ 761296021
页:
[1]