本章考点出现在上午的选择题部分,知识点中需要理解计算的比重较大,难点主要集中在索引文件结构、段页式存储、主存和Cache的置换算法、Cache存储器。需要记忆的比重较小,高频考点包含RAID独立磁盘冗余阵列、资源进程、死锁问题、输入输出系统中的输入输出方式、复杂指令系统计算机CISC和精简指令系统计算机RISC。
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以下内容汇总了真题中的高频考点。
1、索引文件结构,直接点击查看。
2、段页式存储管理,直接点击查看。
3、内存页面置换算法和cache置换算法,直接点击查看。
4、Cache存储器,直接点击查看。
5、RAID:独立磁盘冗余阵列
将多块独立的硬盘(物理硬盘)按照不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘),作为逻辑上的硬盘驱动器来使用。多个磁盘驱动器可以同时传输数据,可以增加存储的I/O性能。如果磁盘上存储的数据一旦发生损坏,可以利用备份信息使损坏数据得到回复,从而保障了数据的安全性。RAID机制中共分8个级别。
6、输入输出方式
1)、程序控制方式,也称程序查询方式。在无条件传送方式中,I/O端口总是准备好接收主机的输出数据,或者总是准备好向主机输入数据。那么也要求CPU也随时待命能接收和处理I/O端口传送的数据。问题是许多外设的工作状态难以预料,比如用户何时打印键盘,打印机何时要打印文件。程序查询方式就要求CPU一直等待处理外设传入数据,而不能处理其它任务,这严重影响了CPU的利用率。其优点是软、硬件结构简单,实现起来容易。
2)、程序中断方式。程序中断是指CPU正常执行甲程序的时候,出现急需处理的乙程序,那么CPU暂时中止甲程序,保护现场,去执行乙程序。把乙程序处理完成后,返回甲程序继续执行(恢复现场)。比较程序控制方式,程序中断方式不要求CPU一直等待I/O系统,当I/O系统准备好以后向CPU发出中断信号,CPU启动中断方式来响应I/O系统。中断方式提高了CPU的利用率。
3)、DMA工作方式。为了在主存和外设之间实现高速、批量数据交换而设置的,使用DMAC(DMA控制器)来控制和管理数据传输。DMAC和CPU共享系统总线,并且具有独立访问存储器的能力。在进行DMA时,CPU放弃对系统总线的控制而由DMAC控制总线,由DMAC实现外设与存储器之间的数据交换。DMAC可以访问主存,与主存进行数据块传输时,由
硬件电路直接实现。
4)、通道方式。通道是一种高级的I/O控制部件,它是在一定的硬件基础上利用软件手段实现对I/O的控制和传送,更多的免去了CPU的接入。从而使主机和外设的并行工作程度更高。通道方式是DMA工作方式的进一步发展,是实现外设和主存之间的直接交换数据的控制器。
5)、I/O处理机。也成为外围处理机,它是一个专用的处理机,也可以是一个通用的处理机,具有丰富的指令系统和完善的中断系统。与通道相比,更加强大。
7、复杂指令系统计算机CISC和精简指令系统计算机RISC对比图
分区存储管理
一、固定分区:作业在装入之前内存就被分成若干个区,系统运行期间,分区个数和大小不变。优点是实现技术简单,缺点是内存利用率不高,内部碎片多。
二、可变分区:也称动态分区。
分区管理中,内存分配算法的目标是有效利用内存,减少碎片,提高分配效率。以下是几种常见的可变分区分配策略:
1.首次适配(FirstFit):按空闲区表地址递增的顺序记录空闲区域,遇到第一个满足分配需求的空闲区后立即分配
优点:操作简单:缺点:容易产生外部碎片。
2.最佳适配(BestFit):按空闲区表长度递增的顺序记录空闲区域,从最小的满足需求的空闲区开始分配。
优点:减少浪费:缺点:可能产生更多的小碎片。
3.最坏适配(WorstFit):按空闲区表长度递减的顺序记录空闲区域,从最大的空闲区开始分配,尽量保留大的连续内存块。
优点:适合大数据分配:缺点:容易浪费内存。
实践证明,首次适应算法可能比最佳适应算法好,而首次适应算法和最佳适应算法一定比最坏适应算法好。
文件系统
文件系统是计算机存储信息的基本单位,其组织结构可以从两个角度来理解:逻辑结构和物理结构。
1、文件的逻辑结构是指用户视角下文件的组织形式,已决定了用户如何访可和理解又件中的数据。逻辑结构土要分为两种类型:
·记录式文件:由多个记录组成,其基本单位是逻辑记录,每个记录包含数据和可能的记录标识符,适用于需要随机访问的场景。
·流式又件:由一系列连续的字符流构成,其基本单位是字节,没有明确的记录分隔,适用于顺序访问,如文本文件。
2.文件的物理结构是指又件在存储设备上的实际存放方式,它影响又件的存储效率和访可速度。物理结构的组织方式决定了逻辑块号到物理块号的映射,常见的物理结构包括:
·连续结构(顺序结构):文件的所有块在存储设备上连续存放,易于顺序访问,但不利于文件的动态增长和缩减。
·链接结构:又件的每个块通过指针链接到下一个块,支持又件的动态变化,但可能增加访问时间。
·索引结构:使用索引表来记录文件块的位置,可以快速定位文件块,但需要额外的存储空间。
多个物理块的索引表:类似于索引结构,但索引表可能分散在多个物理块中,提供了更灵活的文件管理。