软考系统架构师知识点集锦七：计算机系统基础知识

一、考情分析

二、考点精讲

2.1计算机系统概述

2.1.1计算机系统组成

2.1.2 存储系统

        时间局部性:指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行,典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作。

        空间局部性:指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。

        工作集理论:工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合。

2.2操作系统概述

2.2.1操作系统概述

(1)软件分层

(2)操作系统作用

• 管理系统的硬件、软件、数据资源
• 控制程序运行
• 人机之间的接口
• 应用软件与硬件之间的接口
   

(3)特殊的操作系统

2.2.2存储管理

(1)页式存储:将程序与内存均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

(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

(3)段页式存储:段式与页式的综合体。先分段，再分页。1个程序有若干个段,每个段中可以有若干页，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容也有所增加，使得执行速度大大下降

2.2.3磁盘管理

(1)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。

(2)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。

(3)磁盘移臂调度算法:

• 先来先服务FCFS (谁先申请先服务谁) ;
• 最短寻道时间优先SSTF(申请时判断与磁头当前位置的距离，谁短先服务谁);
• 扫描算法SCAN (电梯算法，双向扫描) ;
• 循环扫描CSCAN (单向扫描)。
   

2.3文件系统

2.3.1文件概念

(1) 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。

一个文件包括文件体和文件说明。

• 文件体是文件真实的内容;
• 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

• 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。
• 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。
• 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。

2.3.2索引文件

(1)索引结点对应的索引方式一般题干会给出,没有给出的默认按照如图所示方式理解，下面的文件大小依图给出计算过程。

(2)根据物理块大小(假设1KB)和地址项长度(假设4B)，可以计算存放间接索引的物理块可以存放的地址项个数:物理块大小地址项长度，向下取整(1KB/4B=256， 注意单位和进制转换)。

(3)直接索引(即索引结点直接指向实际存储文件的物理块)， 能够表示的逻辑页号范围是0~9,能够表示的文件大小是10*1KB。
(对于直接索引方式，直接通过索引结点访问1次对应磁盘即可找到数据)

(4) 一级间接索引(即索引结点指向的物理块存放的是地址项，对应地址项个数256个，可以指向256个实际存储文件的物理块)，能够表示的逻辑页号范围是10~265，能够表示的文件大小是256*1KB。

(对于一级间接索引，需要先访问1次索引磁盘，再通过对应索引访问第2次数据磁盘,从而找到对应数据位置)

(5)二级间接索引(即索引结点指向的物理块存放的是间接索引的地址项，共256个，可以指向256个存放地址项的物理块，每个物理块指向实际存储文件的地址项有256个，最终指向的物理块共有256*256个)，能够表示的逻辑页号范围是266~65801,能够表示的文件大小是65536KB。
(对于二级间接索引，需要先访问1次二级地址索引表所在磁盘，再通过对应索引访问第2次一级
地址索引表，然后第3次访问数据磁盘,从而找到对应数据位置)