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计算机软硬件基础知识及网络安全常识.pdf
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计算机软硬件基础知识及网络安全常识
1.计算机系统组成
硬件系统
软件系统
2.处理机
运算器:对数据进行加工处理的部件,主要完成算术运算和逻辑运算
组成
控制器:从内存中取出指令,并指出下一条指令的存储位置
功能
3.基本输入出设备
4.存储系统
存储器结
构
按位置分:内存(主存)、外存(辅存) 按访问方式分:按地址访问和按内容
访问
分类 按材料分:磁存储器、半导体存储器、光存储器 按寻址方式分:随机存储器和直接
存储器
按工作方式分:读写存储器、只读存储器
相连存储
器
是一种按内容访问的存储器,把数据或数据的一部分作为关键字,将该关键字与存储器中
的每一个单比较,找出存储器中所有与关键字相关的数据字
组成:控制部分和 cache 部分
高速存储
器
地址映象方法:直接映象、全相连映象、组相连映象
替换算法:随机替换算法,先进先出算法、近期最少使用算法、优化替换算法
性能分析:主存的访问时间/ 计算机实际访问时间
虚拟存储
器
外存储器
由主存、辅存、存储管理单元及操作系统中的存储管理软件组成,分类页式、段式、段页
式虚拟存储器
用来存放暂时不用的程序和数据,并且以文件的形式存储。CPU 不能直接访问外存中的数
高速缓存(cache),主存储器(MM)和辅助存储器(外存储器)
程序控制,操作控制,时间控制,数据处理
由中央处理单元 CPU(运算器、控制器)、存储器、输入设备和输出设备组成;分为单总线
结构、双总线结构
由应用软件和系统软件给成
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85531515/bg2.jpg)
据,只有将其以文件为单位调入主存方可访问;由磁表面存储器及光盘存储器构成;磁盘
存储器、光盘存储器
磁盘阵列
技术
5.操作系统的中断控制、进程管理、线程管理
中断控制
作用
处理方法
中断优先级
控制
6.处理机管理,存储管理,设备管理,文件管理,作业管理
处理机管理
存储管理
对象及目
的
功能 主存储器的分配和回收;提高主存储器的利用率;存储保护;主存扩充
固定分区:静态分区方式,系统生成时将主存划分大小不等的区域,易形成碎片
分区存
储管理
可变分区:动态分区方式,作业装入时划分,个数可变,大小等于作业的大小,
也容易形成碎片
可重定位分区:移动所有已分配好的分区,使之成为连续的区域,有效解决磁盘
碎片的问题
对象:主存储器;目的:保存数据
CPU 可以不用等待 I/O 的状态,直接去处理其他业务,I/O 系统使用中断信号通知 CPU,
CPU 转入中断处理程序中,完成与 I/O 系统的数据交换,提交了 CPU 的效率
多中断信号线法、中断软件查询法、雏菊链法、总线仲载法,中断向量表法
当不同优先级的多个中断源同时提出中断请求时,CPU 应优先响应高优先级的中断源,最
先响应高优先级
由多台磁盘存储器组成的,一个快速大容量高可靠的外存子系统,常见为廉冗余磁盘阵列
(RAID),RAID 分为 6 级
分类
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原理:进程的地址空间划分为大小相等的区域(页),主存空间划分为与页相同
大小的物理块(块或页框),为进程分配主存时,将进程中若干页分别装入多个
分页存
储管理
不邻接的块中
地址结构:由页号 P,偏移量 W(页内地址)
页表:为保证能在主存中找到每个页面所对应的物理块,为每个进程建立一张页
面映射表,简称为页表,实现从页号到物理块号的地址映射
分段存
储管理
段页式
存储管
理
将作业的地址空间划分为若干个段,进程的各个段可以分配到主存的不同分区
中,为每个进程建立一张段映射表,实现逻辑段到物理主存区的映射
结合分页、分段存储管理方式,将主存划分成大小相等的存储块(页框),将进
程按程序的逻辑关系分为若干段,并为每个段赋予一个段名,将每个段划分成若
干页,以页架为单位离散分配,利用段表和页表实现逻辑地址到物理地址的映射
定义:主存可以将暂时不用的页(段)调出至磁盘,有足够的空间将要访问的页
(段)装入主存,系统具有的主存容量比实际主存容量大得多,称这样的存储器
为虚拟存储器;
实现:请求分页系统、请求分段系统;请求段页式系统(在原存储形式上增加请
虚拟存
储管理
求和置换功能)
特征:离散性、多次性、对换性、虚拟性
页面置换算法:最佳置换算法(将永久不用或长时间内不再访问的页置换出
去)、先进先出置换算法(将最先进入主存的页置换出去)、最近最久未使用置
换算法 LRU(选择最上次访问以来所经历的时间最大页置换出去)、最近未用置
换算法 NUR(通过访问标志,将未使用过的页面置换出去,)
设备管理
按数据组织分类:块设备、字符设备
从资源分配角度分类:独占设备、共享设备、虚拟设备
分类 按数据传输率分类:低速设备、中速设备、高速设备
按输入输出对象分类:人机通信和机机通信息设备
按是否可交互分类:非交设备和交互设备
目标
提高设备的利用率(提高 CPU 与输入输出设备之间的并行操作程度),为用户提供方便统一
的界面,
动态地掌握并记录设备的状态、设备分配和释放、缓冲区管理、实现物理 I/O 设备的操作、
提供设备使用的用户接口、设备的访问和控制、I/O 缓冲和调度
任务
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软件
文件管理
分为四层:中断处理程序、设备驱动程序、与设备无关的系统软件、用户级软件
文件 :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;信息项是构成文件
内容的基本单位
定义
文件系统:操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合,专门负责管理和存取
文件信息的软件机构。
按性质和用途:系统文件、库文件、用户文件
按信息保存期限:临时文件、档案文件、永久文件
文件类
型
按保护方式:只读文件、读写文件、可执行文件、不保护文件
UNIX 系统分为普通文件、目录文件、设备文件(特殊文件)
文件系统类型:FAT,Vfat,NTFS,Ext2,HPFS
文件结
构
逻辑结构:用户角度 分为具有结构的记录式文件(定长、可变长) 、无结构的流式文件
物理结构:存储器存储方式 分为连续结构、链接结构、索引结构
文件控制块 FCB:每个文件设置用于描述和控制文件的数据结构,包括文件名和存放文件的物
文件目
录
文件目录:文件控制块的有序集合,用于文件的检索,分为一级、二级、多级目录结构
存取方
法
存储空
间管理
文件系统通过用户给出的文件名,查出对应文件的存放位置,读出文件内容
文件使
用
操作系统在操作级(命令级)和编程级(系统调用和函数)向用户提供文件服务
操作级提供命令:目录管理类、文件操作类、文件管理类
编程级提供调用:创建文件、撤销文件、打开文件、关闭文件、读文件、写文件
文件共
享
文件保
护
采用存取控制方式进行保护,涉及存取控制矩阵、存取控制表、用户权限表、密码
不同用户进程使用同一文件,常见文件链接分为硬链接和符号链接
管理方法:空闲区表、位示图、空闲块链、成组链接法(UNIX 系统)
指读写文件存储器上的一个物理块方法;包括顺序存取、直接存取、按键存取
理地址,包含基本信息类、存取控制信息类、使用信息类
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文件安
全性可
靠性
在系统级、用户级、目录级、文件级四个级别上对文件进行安全性管理
通过转储和恢复、日志文件、文件系统的一致性实现文件的可靠性
作业管理
定义 系统为完成一个用户的计算任务(或一次事务处理)所做的工作总和
组成 由程序、数据和作业说明书组成;作业说明书包括作业基本情况、作业控制、作业资源要求的
描述,体现用户控制意图
管理 作业控制:采用脱机和联机两种控制方式
作业状态:提交、后备、执行、完成
作业控制块 JCB:记录作业各种有关信息的登记表,是作业存在的唯一标志,包括用户名、作
业名、状态标志等信息
作业后备队列:将作业控制块排列成一个或多个队列,即队列由 JCB 组成
调度 算法:先来先服务、短作业优先、响应比高优先、优先级调度算法、均衡调度算法
衡量指标:平均周转时间或平均带权周转时间
用户界
面
定义:用户接入口或人机界面,是计算机中实现用户与计算机通信息的软件和硬件部分的总称
组成:硬件部分(输入、输出装置)、软件部分(协议、操作纵命令及处理软件)
发展阶段:控制面板式用户界面、字符用户界面、图形用户界面、新一代用户界面
7.网络操作系统和嵌入式操作系统基础知识
网络操作系统
功能
除具备基本功能外,还应有联网功能,支持网络体系结构和各种网络通信协议,提供网络互联
功能,支持有效、安全可靠的数据传送
硬件独立性、多用户支持、支持网络实用程序及其管理功能、多种客户端支持、提供目录服
务、支持多种增值服务
集中模式、客户机/服务器模式、对等模式
特征
分类
嵌入式操作系统
概念 运行在嵌入式智能芯片环境中,对整个智能芯片以及其控制的各种部件和装置等资源进行统一
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