2023-2024-1 20231306 《计算机基础与程序设计》第九周学习总结

作业信息

这个作业属于哪个课程	2023-2024-1-计算机基础与程序设计
这个作业要求在哪里	2023-2024-1计算机基础与程序设计第九周作业
这个作业的目标	操作系统责任、内存与进程管理、分时系统、CPU调度、文件、文件系统、文件保护、磁盘调度
作业正文

教材学习内容总结

《计算机科学概论》第10章——操作系统：

• 分时系统
  分时系统允许多个用户同时与计算机进行交互，多道程序设计法允许同时有多个活动进程，从而给了程序员直接与计算机系统交互且仍然共享其资源的能力。
  以下是分时系统的特点：
  1.时间片轮转调度： 在分时系统中，操作系统将处理器时间分割成小的时间片，每个时间片被分配给一个任务。当一个任务的时间片用完后，操作系统将切换到下一个任务。这种调度方式使得多个任务可以看起来同时运行。
  2.多用户支持： 分时系统支持多用户同时登录并使用计算机资源。每个用户感觉自己在独占地使用计算机，而实际上，计算机资源在不同用户之间共享。
  3.交互性： 分时系统注重用户交互性，允许用户通过终端或其他输入设备与系统进行实时交互。这与批处理系统不同，批处理系统一般是批量地处理作业而不需要实时用户输入。
  资源共享： 分时系统实现了对计算机资源的高效共享，包括处理器时间、内存、设备等。这使得计算机能够更加灵活地满足不同用户的需求。
  4.响应时间： 分时系统追求较短的响应时间，以提供用户良好的交互体验。这是通过及时地切换任务、合理分配时间片等方式实现的。
  任务切换开销： 由于需要频繁地切换任务，分时系统通常需要考虑任务切换的开销。这包括保存和恢复任务的上下文信息等操作。

• 分区内存管理

1.有两种主要的分区内存管理策略：定长分区和可变长分区。

定长分区：

等长分区： 将物理内存划分为固定大小的区域，每个分区都有相同的大小。这种方法通常简单，但可能导致内存浪费，因为某些分区可能无法完全利用。
动态分区： 将物理内存划分为固定大小的区域，但这些分区的数量可以根据程序的需要而动态变化。这种方式更灵活，但需要更复杂的管理机制来动态分配和释放内存。

可变长分区：

分区页式： 将物理内存和逻辑内存划分为固定大小的页，进程的地址空间也被划分为相同大小的页面。这样，物理内存中的页面可以根据需要被映射到逻辑内存中，从而实现更灵活的内存管理。
分区段式： 将逻辑内存划分为若干段，每个段表示一个逻辑单位（如代码段、数据段），每个段的大小可以不同。物理内存中的分区也相应地分成不同大小的块，以匹配逻辑内存的段。

3.三种常用的分区选择法：
最先匹配：把第一个足够容纳程序分区分配给它。
最佳匹配：把最小的能够容纳程序的分区分配给它。
最差匹配：把最大的能够容纳程序的分区分配给它。

• CPU调度
  1.分为抢先调度和非抢先调度。
  2.周转周期：从进程进入准备就绪状态到它退出运行状态到时间间隔。
  3.三大调度方法：

先到先服务 (FCFS):
原理： 按照任务到达的先后顺序进行调度，最早到达的任务先被执行。
特点： 简单、易实现，但可能导致"等待时间长"的问题，即先到达的任务占用处理器时间过长，后面到达的任务需要等待。

最短作业优先 (SJF)：
原理： 选择下一个执行的任务时，选择执行时间最短的任务。这可以通过提前知道每个任务的执行时间，或者根据历史执行时间来估算。
特点： 可以减少平均等待时间，但需要准确估算或预测每个任务的执行时间，对于长任务可能导致饥饿问题（长任务一直等不到执行机会）。

轮询法 (RR):
原理： 将处理器时间划分成固定大小的时间片（时间量子），每个任务按照到达的顺序轮流执行一个时间片。如果任务没有执行完，它会被放到队列的末尾等待下一次轮到。
特点： 公平、简单，避免了FCFS的"等待时间长"问题。但可能导致上下文切换频繁，影响系统性能。合适的时间片大小可以平衡公平性和性能。

总结：CPU的轮询算法可能是应用最广泛的。它一般支持所有的作业，被认为是最公平的算法。

《计算机科学概论》第11章——文件系统和目录：

1.文本文件和二进制文件
文本文件：
字符编码： 存储的数据是由字符组成的，通常使用 ASCII 或 Unicode 等字符编码表示。
可读性： 文本文件内容是以人类可读的形式呈现的，可以使用文本编辑器打开查看。
换行符： 换行通常由回车符（CR，Carriage Return）和换行符（LF，Line Feed）组成，不同操作系统使用不同的方式表示换行（例如，Windows使用CRLF，Unix/Linux使用LF）。
文件大小： 由于文本文件存储的是字符，文件大小通常较小。
编辑： 可以使用文本编辑器直接编辑文本文件，对文件内容进行修改。
示例： .txt 文件、.html 文件、.csv 文件等。
二进制文件：
数据表示： 存储的数据不是以字符形式，而是以二进制形式表示。可以包含任意的数据，包括图像、音频、视频等。
可读性： 二进制文件内容通常不是人类可读的，需要特定的程序或工具进行解析和处理。
换行符： 二进制文件没有特定的换行符概念，数据的组织形式取决于文件的类型和格式。
文件大小： 由于二进制文件可以包含任意类型的数据，文件大小通常较大。
编辑： 直接编辑二进制文件可能会破坏文件结构，通常需要使用专门的工具。
示例： 图片文件（如.jpg、.png）、音频文件（如.mp3）、可执行文件（如.exe）等。

2.顺序文件访问和直接文件访问
顺序文件访问：
数据按照存储的顺序一个接一个地读取或写入。
文件指针在文件中按照顺序移动，一般只能前进不能后退。
适用于以线性方式处理数据的场景，例如文本文件或者记录顺序固定的文件。

直接文件访问（或随机文件访问）：
允许通过记录的关键字或位置直接访问文件中的数据，而不需要按照顺序逐个读取。
文件指针可以在文件中随意移动，支持随机读写。

《C语言程序设计》第8章

• 数组
  1.把数组的长度用宏常量或const常量来定义。
  2.在定义数组时不能使用变量定义数组的大小。
  3.编译程序不检查下标值是否越界，一旦下标越界，将访问数组以外的空间。

• 二维数组
  1.定义和声明：

在许多编程语言中，二维数组的定义类似于一维数组，但需要指定两个维度的大小。
例如，在C语言中，可以使用 int arr[3][4]; 定义一个3行4列的整数型二维数组。
2.访问元素：

通过使用两个索引可以访问二维数组中的元素，一个索引表示行，另一个表示列。
例如，arr[1][2] 表示第2行第3列的元素。
3.内存布局：

二维数组在内存中通常是按行存储或按列存储的，具体取决于编程语言和编译器。
4.应用场景：

二维数组常用于表示矩阵、图像、地图等具有二维结构的数据。
在算法和数据分析中，二维数组也经常用于处理表格数据。
5.初始化：

二维数组可以在声明的同时初始化，或者在后续的代码中进行初始化。