2025年操作系統(tǒng)考研專業(yè)課真題解析試卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述操作系統(tǒng)的定義、功能及其設(shè)計(jì)目標(biāo)。二、比較進(jìn)程與線程的區(qū)別，并說明引入線程的優(yōu)勢。三、描述進(jìn)程的基本狀態(tài)及其之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并說明引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因。四、簡要說明什么是臨界資源，并闡述解決臨界問題常用的方法。五、P、V操作是什么？請解釋它們在進(jìn)程同步中的基本作用。六、什么是死鎖？請列出死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件。七、說明操作系統(tǒng)如何通過資源分配圖來檢測死鎖。八、簡述銀行家算法的基本思想及其在死鎖避免中的作用。九、什么是進(jìn)程調(diào)度？簡述調(diào)度算法需要考慮的主要目標(biāo)。十、比較先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法和短作業(yè)優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法的優(yōu)缺點(diǎn)。十一、簡述時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的基本原理，并說明時(shí)間片大小對系統(tǒng)性能的影響。十二、說明優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的種類（非搶占式和搶占式），并分析其可能帶來的問題（如饑餓）。十三、什么是進(jìn)程上下文？進(jìn)程切換需要保存和恢復(fù)哪些信息？十四、內(nèi)存管理的目的是什么？簡述連續(xù)內(nèi)存分配和離散內(nèi)存分配的主要方式。十五、什么是碎片？內(nèi)部碎片和外部碎片分別指的是什么？十六、簡述動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式中，首次適應(yīng)（FF）和最佳適應(yīng)（BF）算法的特點(diǎn)。十七、什么是分頁存儲(chǔ)管理？說明頁表的作用及其實(shí)現(xiàn)方式。十八、解釋請求分頁存儲(chǔ)管理的原理，并說明為何需要頁面置換機(jī)制。十九、比較LRU、FIFO和OPT三種頁面置換算法，說明各自的優(yōu)缺點(diǎn)。二十、什么是快表（TLB）？它在內(nèi)存管理中起什么作用？二十一、什么是虛擬內(nèi)存？它有什么優(yōu)勢？實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存需要哪些關(guān)鍵技術(shù)？二十二、簡述請求分頁中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能的影響。二十三、文件系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)哪些基本功能？二十四、解釋文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，并說明單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)和兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)的區(qū)別。二十五、什么是文件共享？操作系統(tǒng)通常提供哪些文件共享機(jī)制？二十六、磁盤調(diào)度算法的目的是什么？比較FCFS和SSTF磁盤調(diào)度算法。二十七、什么是磁盤碎片？簡述磁盤碎片整理的基本思路。二十八、I/O控制方式有哪些？簡述中斷驅(qū)動(dòng)I/O控制方式的工作過程。二十九、什么是SPOOLing技術(shù)？它有什么作用？三十、緩沖技術(shù)有哪些種類？簡述緩沖池的工作原理及其優(yōu)點(diǎn)。試卷答案一、操作系統(tǒng)是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的程序集合，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件。其功能主要包括：處理機(jī)管理（進(jìn)程管理）、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備管理和提供用戶接口。操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)通常包括：資源利用率高、系統(tǒng)吞吐量大、響應(yīng)時(shí)間短、用戶使用方便、系統(tǒng)可靠性高、安全性強(qiáng)等。二、進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。線程是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行流，是CPU調(diào)度的基本單位。一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)線程。區(qū)別在于：進(jìn)程擁有獨(dú)立的地址空間，線程共享所屬進(jìn)程的地址空間；進(jìn)程切換通常比線程切換開銷大；線程創(chuàng)建、銷毀、切換的速度通常比進(jìn)程快。引入線程的優(yōu)勢包括：提高并發(fā)性，一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程可以同時(shí)執(zhí)行；減少上下文切換開銷；更好地利用多核處理器。三、進(jìn)程的基本狀態(tài)包括：就緒狀態(tài)（Ready）、運(yùn)行狀態(tài)（Running）、阻塞狀態(tài)（Waiting/Blocked）。狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：進(jìn)程從就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)（由調(diào)度器選中執(zhí)行）；從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)（時(shí)間片用完、高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程就緒等）；從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)（等待I/O或事件發(fā)生）；從阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)（等待的事件發(fā)生）。引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因主要是由于進(jìn)程執(zhí)行的內(nèi)部邏輯（如程序執(zhí)行到某個(gè)點(diǎn)需要等待）或外部事件（如I/O完成、調(diào)度器調(diào)度決策）。四、臨界資源是指一次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問的共享資源。臨界問題是指當(dāng)多個(gè)進(jìn)程需要訪問同一臨界資源時(shí)，如何保證每次只有一個(gè)進(jìn)程能進(jìn)入臨界區(qū)訪問，且進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的總時(shí)間盡可能短，同時(shí)不允許任何進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的次數(shù)超過一次，以保證系統(tǒng)其他部分不受影響。解決臨界問題常用的方法有：軟件方法（如用P、V操作實(shí)現(xiàn)的解決方案）、硬件方法（如Test-and-Set指令、Swap指令）、鎖（Mutex）等。五、P、V操作是操作系統(tǒng)用于進(jìn)程同步的信號(hào)量機(jī)制中的兩個(gè)原子操作。P操作（或Wait操作）是：申請一個(gè)資源，若資源可用，則占用該資源并將信號(hào)量S的值減1；若資源不可用，則進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待資源。V操作（或Signal操作）是：釋放一個(gè)資源，并將信號(hào)量S的值加1；若S的值小于等于0，則從等待該信號(hào)量的阻塞隊(duì)列中喚醒一個(gè)進(jìn)程，使其進(jìn)入就緒狀態(tài)。它們在進(jìn)程同步中的基本作用是：P操作用于進(jìn)程申請資源前或進(jìn)入臨界區(qū)前，V操作用于進(jìn)程釋放資源后或離開臨界區(qū)后，通過P、V操作的配對使用來控制對臨界資源的訪問順序和進(jìn)程間的協(xié)調(diào)。六、死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種相互等待的現(xiàn)象，若無外力作用，這些進(jìn)程都將無法向前推進(jìn)。死鎖產(chǎn)生的四個(gè)必要條件是：互斥（Mutex）——資源不能被共享，一次只有一個(gè)進(jìn)程能使用；占有并等待（HoldandWait）——進(jìn)程至少占有一個(gè)資源，并請求其他進(jìn)程占有的資源；非搶占（NoPreemption）——資源不能被強(qiáng)制剝奪，只能由占有它的進(jìn)程自愿釋放；循環(huán)等待（CircularWait）——存在一個(gè)進(jìn)程資源的循環(huán)等待鏈，每個(gè)進(jìn)程等待下一個(gè)進(jìn)程占有的資源。七、操作系統(tǒng)可以通過資源分配圖來檢測死鎖。資源分配圖由兩部分組成：節(jié)點(diǎn)集合（進(jìn)程節(jié)點(diǎn)和資源節(jié)點(diǎn)）以及邊集合（請求邊和占有邊）。其中，請求邊表示一個(gè)進(jìn)程P正在請求資源R，占有邊表示一個(gè)進(jìn)程P已經(jīng)占有了資源R。檢測死鎖的方法是：在資源分配圖中尋找一個(gè)有向環(huán)，環(huán)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的有向邊。如果存在這樣的有向環(huán)，則表明系統(tǒng)中存在死鎖，環(huán)中的進(jìn)程均處于等待狀態(tài)。八、銀行家算法是一種死鎖避免算法。其基本思想是：系統(tǒng)在分配資源前，先檢查該分配是否能使系統(tǒng)仍處于安全狀態(tài)。一個(gè)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)是指系統(tǒng)能找到一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行序列（安全序列），使得每個(gè)進(jìn)程P_i在獲得它所需要的一切資源后，還能分配出足夠資源給其他進(jìn)程。如果分配后系統(tǒng)能達(dá)到安全狀態(tài)，則批準(zhǔn)分配；否則，拒絕分配，以避免死鎖的發(fā)生。銀行家算法通過維護(hù)可用資源向量、最大需求矩陣、已分配矩陣和需求矩陣，并使用資源分配圖或算法判斷安全狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。九、進(jìn)程調(diào)度是指操作系統(tǒng)根據(jù)一定的調(diào)度算法，從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程，將CPU的使用權(quán)分配給它。調(diào)度算法需要考慮的主要目標(biāo)包括：提高CPU利用率，使CPU盡可能忙碌；提高系統(tǒng)吞吐量，單位時(shí)間內(nèi)完成的作業(yè)數(shù)量；減少平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，從作業(yè)提交到完成的時(shí)間；減少平均等待時(shí)間，進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待的時(shí)間；降低響應(yīng)時(shí)間，交互式系統(tǒng)對用戶請求的響應(yīng)速度；提高優(yōu)先級(jí)響應(yīng)，優(yōu)先處理重要或緊急的進(jìn)程。十、FCFS（First-Come,First-Served）調(diào)度算法按進(jìn)程到達(dá)就緒隊(duì)列的先后順序依次分配CPU。優(yōu)點(diǎn)是公平、簡單易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是平均等待時(shí)間可能很長，特別是長作業(yè)會(huì)阻塞短作業(yè)，導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐量低，缺乏優(yōu)先考慮。SJF（ShortestJobFirst）調(diào)度算法優(yōu)先選擇預(yù)計(jì)執(zhí)行時(shí)間最短的進(jìn)程。優(yōu)點(diǎn)是平均等待時(shí)間最短，能提高系統(tǒng)吞吐量。缺點(diǎn)是難以準(zhǔn)確預(yù)測執(zhí)行時(shí)間，可能對長作業(yè)不友好，存在饑餓問題（短作業(yè)總是被優(yōu)先執(zhí)行，長作業(yè)可能永遠(yuǎn)得不到CPU）。十一、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法是分時(shí)系統(tǒng)中使用的一種調(diào)度算法，它將所有就緒進(jìn)程按FCFS原則排成一個(gè)隊(duì)列，調(diào)度器每次從隊(duì)列中選取一個(gè)進(jìn)程，讓其執(zhí)行一個(gè)固定時(shí)間長度的時(shí)間片。時(shí)間片用完后，若進(jìn)程未完成，則被移至就緒隊(duì)列末尾，由下一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。若進(jìn)程在時(shí)間片內(nèi)完成或需要I/O，則立即切換。時(shí)間片大小對系統(tǒng)性能影響顯著：時(shí)間片過長，則接近FCFS，響應(yīng)時(shí)間變長；時(shí)間片過短，上下文切換過于頻繁，系統(tǒng)開銷增大，CPU利用率可能降低。存在一個(gè)較優(yōu)的時(shí)間片長度。十二、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)來選擇下一個(gè)執(zhí)行的進(jìn)程。分為非搶占式和搶占式兩種。非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程不會(huì)被搶占，繼續(xù)執(zhí)行直到自身完成或阻塞。搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行的低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程會(huì)被立即搶占，被迫切換到就緒狀態(tài)，等待CPU?？赡軒淼膯栴}是饑餓（或稱循環(huán)等待），即低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可能長時(shí)間得不到CPU，即使系統(tǒng)中有資源。十三、進(jìn)程上下文是指進(jìn)程在內(nèi)存中運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。主要包括：程序計(jì)數(shù)器（PC），指向下一條要執(zhí)行的指令；處理器寄存器集合，包含程序執(zhí)行過程中的各種臨時(shí)數(shù)據(jù)；內(nèi)存映像，即進(jìn)程的地址空間，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆、棧等；進(jìn)程控制塊（PCB），記錄進(jìn)程的管理信息，如進(jìn)程ID、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、資源清單、上下文數(shù)據(jù)等。進(jìn)程切換需要保存當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的上下文（主要是寄存器和PC）到其PCB中，并從另一個(gè)就緒進(jìn)程的PCB中恢復(fù)其上下文（主要是寄存器和PC）到處理器中。十四、內(nèi)存管理的目的是為了有效地管理計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器資源，提高主存利用率，為每個(gè)需要運(yùn)行的進(jìn)程提供足夠的內(nèi)存空間，并保證內(nèi)存分配的合理性和安全性。內(nèi)存管理方式主要分為兩大類：連續(xù)內(nèi)存分配和非連續(xù)內(nèi)存分配。連續(xù)內(nèi)存分配方式要求每個(gè)進(jìn)程在內(nèi)存中占用一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域，主要方式有單一連續(xù)分配、固定分區(qū)分配、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配（首次適應(yīng)、最佳適應(yīng)、最壞適應(yīng)）。非連續(xù)內(nèi)存分配方式允許一個(gè)進(jìn)程的地址空間分布在內(nèi)存中多個(gè)不連續(xù)的分區(qū)中，主要方式有分頁存儲(chǔ)管理和分段存儲(chǔ)管理。十五、碎片是指內(nèi)存空間被分割成許多小的、不連續(xù)的部分后產(chǎn)生的空間利用率不高的問題。內(nèi)部碎片是指進(jìn)程被分配到的內(nèi)存區(qū)域比其實(shí)際需求空間要大，導(dǎo)致內(nèi)存區(qū)域內(nèi)部存在無法利用的、小的空閑空間。外部碎片是指內(nèi)存中存在許多分散的小空閑區(qū)域，它們的總和可能足以分配給一個(gè)進(jìn)程，但由于不連續(xù)，無法滿足進(jìn)程對連續(xù)空間的需求。十六、動(dòng)態(tài)分區(qū)分配方式中，內(nèi)存空間在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)動(dòng)態(tài)分配，并在進(jìn)程結(jié)束或退出時(shí)回收。首次適應(yīng)（FF）算法掃描內(nèi)存空閑分區(qū)列表，找到第一個(gè)能滿足進(jìn)程大小要求的分區(qū)進(jìn)行分配，分配后該分區(qū)從列表中移除或標(biāo)記為已占用。優(yōu)點(diǎn)是分配速度快。缺點(diǎn)是可能產(chǎn)生許多小的空閑碎片，尤其是當(dāng)多個(gè)小進(jìn)程請求分配時(shí)。最佳適應(yīng)（BF）算法掃描整個(gè)內(nèi)存空閑分區(qū)列表，找到能夠滿足進(jìn)程大小要求且大小最接近進(jìn)程需求的分區(qū)進(jìn)行分配。優(yōu)點(diǎn)是能最大限度減少外部碎片，浪費(fèi)的內(nèi)空間最小。缺點(diǎn)是搜索時(shí)間較長，可能留下許多難以利用的小碎片。十七、分頁存儲(chǔ)管理是一種離散內(nèi)存分配方式。它將進(jìn)程的地址空間和內(nèi)存物理空間都劃分成大小相等的固定大小的塊，分別稱為頁（Page）和頁框（Frame）。地址空間是邏輯上的，由頁號(hào)和頁內(nèi)偏移量組成；物理內(nèi)存是物理上的，由頁框號(hào)和頁內(nèi)偏移量組成。通過頁表（PageTable）進(jìn)行地址映射，頁表記錄了進(jìn)程每個(gè)頁在內(nèi)存物理空間中對應(yīng)的頁框號(hào)。實(shí)現(xiàn)方式依賴于硬件支持，需要頁表寄存器、快表（TLB）等。十八、請求分頁存儲(chǔ)管理是在基本分頁存儲(chǔ)管理的基礎(chǔ)上，允許進(jìn)程在開始執(zhí)行時(shí)只裝入部分頁到內(nèi)存，當(dāng)執(zhí)行到尚未裝入內(nèi)存的頁時(shí)，發(fā)生頁中斷，操作系統(tǒng)再從外存（通常是交換空間）中調(diào)入所需頁。請求分頁存儲(chǔ)管理的原理是：利用頁表記錄頁的物理位置信息，當(dāng)發(fā)生缺頁中斷時(shí)，通過缺頁中斷處理程序查找替換算法，選擇一個(gè)頁框進(jìn)行替換，并將所需頁從外存調(diào)入該頁框。需要頁面置換機(jī)制是因?yàn)楫?dāng)內(nèi)存中所有頁框都被占用，而進(jìn)程又需要訪問新的頁時(shí)，必須從內(nèi)存中移出一頁到外存，才能為新的頁騰出空間，否則會(huì)導(dǎo)致缺頁中斷處理程序無法執(zhí)行。十九、LRU（LeastRecentlyUsed）頁面置換算法選擇最近最少使用過的頁進(jìn)行替換。其思想是認(rèn)為最近被訪問過的頁，在不久的將來可能再次被訪問。實(shí)現(xiàn)LRU需要維護(hù)一個(gè)頁面的使用記錄，常用的實(shí)現(xiàn)方法有棧和隊(duì)列（如LRU隊(duì)列）。優(yōu)點(diǎn)是相對公平，能較好地保留最近的使用模式。缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，需要硬件支持或復(fù)雜的軟件模擬。FIFO（First-In,First-Out）頁面置換算法選擇最先進(jìn)入內(nèi)存的頁進(jìn)行替換，不考慮使用頻率。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單。缺點(diǎn)是可能錯(cuò)誤地替換掉經(jīng)常被使用的頁（如循環(huán)訪問模式下的第一個(gè)頁）。OPT（Optimal）頁面置換算法選擇未來最長時(shí)間內(nèi)不再被訪問的頁進(jìn)行替換。它是理論上的最優(yōu)算法，但需要預(yù)知未來訪問序列，實(shí)際中無法實(shí)現(xiàn)。比較：LRU相對最優(yōu)，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜；FIFO最簡單，但性能較差；OPT理論上最好，但不可行。二十、快表（TLB，TranslationLookasideBuffer）是CPU高速緩存中的一部分，用于緩存近期訪問的頁表項(xiàng)（即虛擬頁號(hào)到物理頁框號(hào)的映射關(guān)系）。當(dāng)CPU要進(jìn)行虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換時(shí)，首先在TLB中查找。如果找到匹配項(xiàng)（稱為TLB命中），則直接使用映射結(jié)果，無需訪問主存的頁表，速度非?？臁Ｈ绻凑业狡ヅ漤?xiàng)（稱為TLB未命中），則需要訪問主存中的頁表進(jìn)行查找，并將查找到的映射項(xiàng)加載到TLB中（如果TLB空間滿，可能需要替換掉某個(gè)舊的項(xiàng)）?？毂碓趦?nèi)存管理中起作用是極大地提高了地址轉(zhuǎn)換速度，彌補(bǔ)了頁表查找速度慢的缺點(diǎn)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中提高內(nèi)存訪問性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。二十一、虛擬內(nèi)存是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供給用戶的、比實(shí)際物理內(nèi)存更大的內(nèi)存空間。它通過組合使用主存和外存（通常是硬盤上的交換空間）來模擬一個(gè)連續(xù)的、巨大的地址空間。優(yōu)勢包括：允許用戶運(yùn)行比物理內(nèi)存容量大的程序；提高了內(nèi)存的利用率，通過只將當(dāng)前活躍部分裝入內(nèi)存；提供了內(nèi)存保護(hù)，進(jìn)程之間不會(huì)互相干擾；簡化了內(nèi)存管理。實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存需要關(guān)鍵技術(shù)：請求分頁（或請求分段）、頁面置換算法、交換空間（SwapSpace）管理、地址映射機(jī)制（頁表、TLB）。二十二、請求分頁中，頁面置換算法的選擇對系統(tǒng)性能影響很大。不同的算法對缺頁率、CPU利用率、系統(tǒng)吞吐量等指標(biāo)有不同的影響。例如，LRU算法能較好地適應(yīng)程序訪問模式，通常能獲得較低的缺頁率，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。FIFO算法實(shí)現(xiàn)簡單，但在某些情況下缺頁率可能很高。OPT算法理論最優(yōu)，但無法實(shí)現(xiàn)。實(shí)際選擇時(shí)，需要權(quán)衡算法的復(fù)雜度、實(shí)現(xiàn)的難度以及預(yù)期的性能表現(xiàn)。沒有一種算法能在所有情況下都是最優(yōu)的，選擇哪種算法取決于具體的應(yīng)用場景和對性能的要求。二十三、文件系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的基本功能包括：文件的創(chuàng)建、刪除、讀寫、重命名等操作管理；文件目錄管理（創(chuàng)建、刪除、查找目錄項(xiàng)）；文件存儲(chǔ)空間管理（分配和回收磁盤塊）；文件的存取控制和安全保護(hù)（權(quán)限管理）；文件的備份與恢復(fù)；提供用戶接口（命令接口或圖形接口）供用戶或應(yīng)用程序訪問文件。二十四、文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)通常指其邏輯組織結(jié)構(gòu)，如UNIX文件系統(tǒng)采用樹形結(jié)構(gòu)，整個(gè)文件系統(tǒng)被視為一棵目錄樹，根目錄為“/”，每個(gè)文件或目錄都有一個(gè)唯一的路徑名來標(biāo)識(shí)。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)目錄，所有文件直接存放在這個(gè)目錄下，通過文件名區(qū)分。優(yōu)點(diǎn)是簡單。缺點(diǎn)是文件命名沖突，缺乏組織性，不便于文件共享和保護(hù)。兩級(jí)目錄結(jié)構(gòu)：在根目錄下建立多個(gè)子目錄（一級(jí)目錄），每個(gè)子目錄下再存放文件（二級(jí)目錄）。優(yōu)點(diǎn)是解決了單級(jí)目錄的命名沖突和文件組織問題，可以按用戶或項(xiàng)目建立不同的目錄。缺點(diǎn)是查找文件可能需要遍歷多個(gè)目錄層。二十五、文件共享是指允許多個(gè)用戶或進(jìn)程同時(shí)訪問同一個(gè)文件。操作系統(tǒng)通常提供以下文件共享機(jī)制：利用文件系統(tǒng)本身的目錄結(jié)構(gòu)（如UNIX的硬鏈接、符號(hào)鏈接）；使用文件系統(tǒng)提供的共享命令或系統(tǒng)調(diào)用（如Windows的共享文件夾，UNIX的mount命令）；利用緩存機(jī)制（如NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)跨主機(jī)的文件共享；利用分布式文件系統(tǒng)。共享機(jī)制需要考慮同步問題，避免多個(gè)進(jìn)程同時(shí)修改同一文件導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。二十六、磁盤調(diào)度算法的目的是為了減少磁盤I/O等待時(shí)間，提高磁盤利用率。FCFS（First-Come,First-Served）算法按請求順序服務(wù)，簡單但可能導(dǎo)致平均尋道時(shí)間很長，特別是當(dāng)請求集中在一個(gè)區(qū)域時(shí)。SSTF（ShortestSeekTimeFirst）算法選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請求先服務(wù)。優(yōu)點(diǎn)是能快速響應(yīng)最近請求，平均尋道時(shí)間短。缺點(diǎn)是可能引起“饑餓”現(xiàn)象，即離磁頭較遠(yuǎn)的請求可能長時(shí)間得不到服務(wù)。SSTF算法對磁盤壽命也可能不利，因?yàn)榇蓬^頻繁移動(dòng)。二十七、磁盤碎片是指磁盤上的可用空間被分割成許多不連續(xù)的小塊，分布在磁盤的不同位置。這通常發(fā)生在文件頻繁創(chuàng)建、刪除和修改后。碎片分為兩種：邏輯碎片（文件本身的數(shù)據(jù)塊在磁盤上不連續(xù)存放）和物理碎片（可用空閑空間在磁盤上不連續(xù)存放）。磁盤碎片整理的基本思路是將文件的數(shù)據(jù)塊重新組織，使同一個(gè)文件的數(shù)據(jù)塊連續(xù)存放（解決邏輯碎片），并將不連續(xù)的空閑空間合并成連續(xù)的大塊（解決物理碎片），從而提高磁盤讀寫效率。二十八、I/O控制方