系统架构设计师-计算机系统基础知识（2）

目录

一、存储管理

        1、页式存储

        2、段式存储

        3、段页式存储

二、磁盘管理 

        1、先来先服务FCFS

        2、最短寻道时间优先SSTF

三、文件系统

        1、文件基本概念

        2、文件的类型：

        3、索引文件结构

        4、位示图

四、性能指标

五、性能设计

        1、阿姆达尔定律

六、性能评估

        1、Web服务器性能评估

        2、系统监视

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一、存储管理

        1、页式存储

                将程序与内存划分为同样大小的块，以页为单位将程序调入内存。

                【优点】利用率高，碎片小，分配及管理简单。

                【缺点】增加了系统开销；可能产生抖动现象。

                高级程序语言使用逻辑地址；

                运行状态，内存中使用物理地址。

                逻辑地址 = 页号 + 页内地址

                物理地址 = 页帧号(块号) + 页内地址

                例如：页内存储系统中，每个页的大小为4KB。

                        逻辑地址是：10 1100 1101 1110

                        对应的物理地址应该是？

                        答：因为每个页大小为4KB，等于2的12次方，所以逻辑地址的后12位是页内地址，前两位是也号，10是二进制转为十进制是2，对应上图6号块，6转换为二进制为110，所以物理地址是 110 1100 1101 1110。

         因为有6个页号，但内存中之分配了4个页帧号，所以会有页面淘汰问题，页面淘汰时优先淘汰状态位为1且访问位为0（最近未被访问）的页面，如果访问位筛选出多个为0页面，此时考虑修改位为0的优先淘汰。

        2、段式存储

                按用户作业中的自然段来划分逻辑空间，然后调入内存，段的长度可以不一样。

                【优点】多道程序共享内存，各段程序修改互不影响。

                【缺点】内存利用率低，内存碎片浪费大。

                逻辑地址转物理地址：

                        合法段地址：（0，25K）

                        非法段地址：（0，35K）

                        因为0号段的段长只有30K，35K会溢出。

        3、段页式存储

                段式与页式的综合体。先分段，再分页。1个程序可以有若干个段，每个段中可以有若干个页，每个页的大小相同，但每个段的大小不同。

                【优点】空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接。

                【缺点】由于管理软件的增加，复杂性和开销也随之增加，需要的硬件以及占用的内存也有所增加

二、磁盘管理 

         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。

         读取磁盘数据的时间应该包括以下三个部分：

        （1）找磁道的时间。

        （2）找块（扇区）的时间，即旋转延迟时间。

        （3）传输时间。

        例题：

        答：（（10 * 10）+ 100 + 2）* 100 = 20200

                选择 D 

        1、先来先服务FCFS

                按顺序访问磁道。

        2、最短寻道时间优先SSTF

                优先访问移动距离最短的磁道号，如果距离相同则判断扇区号，小的优先，不需要关注磁头号。

         例题：

        答案：C

三、文件系统

        1、文件基本概念

                文件（File）是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合，例如，一个源程序、一个目标程序、编译程序、一批待加工的数据和各种文档等都可以各自组成一个文件。

                一个文件包括文本体和文件说明。

                （1）文件体是文件真实的内容。

                （2）文件说明是操作系统为了管理文件所用到的信息，包括文件名、文件内部标识、文件类型、文件存储地址、文件长度、访问权限、建立时间和访问时间等。

        2、文件的类型：

        （1）按文件的性质和用途分类可将文件分为系统文件、库文件和用户文件。

        （2）按信息保存期限分类可将文件分为临时文件、档案文件和永久文件。

        （3）按文件的保护方式分类可将文件分为只读文件、读/写文件、可执行文件和不保护文件。

        （4）UNIX系统将文件分为普通文件、目录文件和设备文件（特殊文件）。

                例题：

                 答案：A

        3、索引文件结构

                默认有13个节点，前10个存放数据盘，为直接索引，后3个存放索引盘，分别为一级间接索引、二级间接索引、三级间接索引。

        例题：

         答：1KB = 1024B，1024 / 4 = 256

                因为数组0 - 5为直接地址索引，所以一级简介索引范围应该是6 - 261.

                所以答案（1）应该为 A。因为含有二级索引，二级索引的长度为256的平方，也就是65536，再加上一级索引的256，再加直接地址索引的6，等于65798，答案（2）选D。

        4、位示图

                 利用二进制的一位来表示磁盘中的一个盘块的使用情况。当其值为“0”时，表示对应的盘块空闲；为“1”时，表示已经分配。

                例题： 

                 答：1GB = 1024MB，300GB = 300 * 1024 = 307200

                        307200 / 32 = 9600，答难选D。

                拓展问题：若物理块从0号开始编号，某页面放置在1023号物理块，则它在几号字，几号位？

                答：因为物理块从0号开始编号，且放置在1023块，所以是放在第1024个物理块，1024 / 32 = 32，所以是放在了第32个字，的最后一号位，因为是从0开始编号，所以是第31个字的第31号位。

四、性能指标

五、性能设计

        1、阿姆达尔定律

        答案：B

六、性能评估

        1、Web服务器性能评估

        （1）在Web服务器的测试中，反映其性能的指标主要有：最大并发连接数、响应延迟和吞吐量等。

        （2）常见的Web服务器性能评测方法有基准性能测试、压力测试和可靠性测试。

        2、系统监视

                进行系统监视通常有3种方式：一是通过系统本身提供的命令，如UNIX/Linux系统中的W、ps、last、Windows中的netstat等；二是通过系统记录文件查阅系统在特定时间内的运行状态；三是集成命令、文件记录和可视化技术的监控工具，如Windows的perfmon应用程序。