第4章 Windows文件系统

操作系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本概念、功能、类型和结构，掌握操作系统的五大核心功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）；2. 掌握操作系统的发展历程、主要操作系统（如Windows、Linux、Mac OS）的特点及应用场景；3. 了解操作系统的设计与实现原理，包括进程管理、内存管理、设备管理、文件系统等关键技术；4. 学会使用操作系统提供的命令行或图形界面进行基本的系统操作与维护。

技能目标：1. 培养学生对操作系统的实际操作能力，能够熟练使用至少一种操作系统进行日常管理与维护；2. 培养学生运用操作系统原理解决实际问题的能力，如分析系统性能、诊断故障、优化配置等；3. 提高学生的编程能力，使其能够编写简单的系统程序或脚本，实现特定功能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统的兴趣，激发学生学习计算机科学的热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在讨论、分析、解决问题的过程中学会倾听、交流、协作；3. 培养学生具备良好的信息素养，关注操作系统领域的最新发展，增强信息安全意识。

课程性质：本课程为计算机科学与技术专业（或相关领域）的必修课，具有较强的理论性和实践性。

学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但可能对操作系统原理的理解和应用尚有不足。

教学要求：注重理论与实践相结合，以案例驱动、任务导向的方式进行教学，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握操作系统的基本原理，提高实际应用水平，为后续专业课程学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、功能、类型，比较不同操作系统的特点，分析操作系统的发展趋势。

教材章节：第一章 操作系统概述2. 进程与线程管理：讲解进程与线程的概念、状态与转换，进程调度算法，同步与互斥，死锁与饥饿问题。

教材章节：第二章 进程管理3. 存储管理：介绍内存分配与回收策略，虚拟内存技术，页面置换算法，内存保护机制。

第4章文件系统-习题集参考答案一、选择题1. D2. A3. D4. A5. B6. A //一个文件对应一个文件控制块，所有文件控制块构成目录文件7. A //在文件系统中，为每个文件建立一个文件目录，作为目录文件的一个目录项，包含文件的名称及其属性。

8. C9. C //在设置当前工作目录后，文件查找在默认情况下是查当前目录，从而提高查找速度。

10. D11. C12. B13. C //如UNIX中，采用了把文件名与文件描述信息分开的方法，即使文件描述信息单独形成一个称为索引节点的数据结构，简称i节点（索引节点），这样文件目录中仅由文件名各指向该文件所对应的i节点的指针所构成，这样目录项仅有16个字节，其中14个字节为文件名，2个字节为i节点指针。

在1KB的盘块中可做1KB/16B=64个目录项，这样，为找到一个文件，可以大小减少读入内在的信息量。

14. B //只有索引分配方式中的FCB才包含索引表地址15. B16. B17. D //1K/64=1618. C //本注：每块能存放的目录项=1K/64=16个；3200个目录项占用盘块数=3200/16=200。

因为一级目录平均访问盘次数=1/2盘块数（顺序查找目录表中所有目录项，每个目录项为一个FCB），所以平均访问磁盘次数=200/2=100次。

19. C//本注：1.用的是称做“混合索引”的方式。

2.思路很简单，只是要用些专用概念3.三类地址项：1）直接地址项，每个地址直接管理一个“文件块”，而每个“块”是256字节。

共4个这种地址，所以管理：4*256=1KB2）一级间接地址项，每个地址项管理一个“索引块”，而索引块的大小也是256字节，其中可放置:256/4=64个地址项，而每个地址项管理256字节文件。

所以，2个一级间址可管理文件大小：2*64*256=32KB3)二级间接地址项，地址项→索引块→索引块→文件数据块。

所以可管理文件数据：1*64*64*256=1024KB.4.综合上面可管理的文件大小为：1+32+1024=1057KB20. B21. B22. B //每个盘面物理块=200*4=800块，盘面数=8000/800=10，互盘有两个盘面。

《操作系统》习题集第4章文件系统第1页共4页2013-5，2014-10 北理珠“操作系统”课题组第4章文件系统-习题集一、选择题1.文件系统是指（）。

【＊，联考】A. 文件的集合B. 文件的目录C. 实现文件管理的一组软件D. 文件、管理文件的软件及数据结构的总体2.文件系统的主要目的是（）。

【＊，★，联考】A. 实现对文件的按名存取 B. 实现虚拟存储C. 提高外存的读写速度D. 用于存储系统文件3.目录文件所存放的信息是（）。

【＊＊，★，联考】A. 某一文件存放的数据信息B. 某一文件的文件目录C. 该目录中所有数据文件目录D. 该目录中所有子目录文件和数据文件的目录4.在文件系统中，文件访问控制信息存储的合理位置是（）。

【＊＊，★，09考研】A. 文件控制块B. 文件分配表C. 用户口令表D. 系统注册表5.索引文件由逻辑文件和（）组成。

【＊＊，联考】A. 符号表 B. 索引表 C. 交叉访问表D. 链接表6.文件系统在创建一个文件时，为它建立一个（）。

【＊＊，联考】A. 文件目录项B. 目录文件C. 逻辑结构D. 逻辑空间7.通常对文件系统来说，文件名及属性可以集中在（）中，以便查找。

【＊＊，★，联考】A. 目录文件 B. 索引文件C. 字典D. 作业控制块8.文件绝对路径名是指（）。

【＊，★，联考】A. 文件名和文件扩展名 B. 一系列的目录文件名和该文件的文件名C. 从根目录到该文件所经历的路径中各符号名的集合 D. 目录文件名和文件名的集合9.设置当前工作目录的主要目的是（）。

【＊＊，★，10考研】A. 节省外存空间B. 节省内存空间C. 加快文件的检索速度D. 加快文件的读写速度10.文件系统可以采用两级目录结构，这样可以（）。

【＊，★，联考】A. 缩短访问文件存储器的时间B. 实现文件共享C. 节省内存空间D. 解决不同用户之间的文件名冲突问题11.文件系统采用多级目录结构后，对于不同用户的文件，其文件名（）。

第四章文件系统习题Q1: 给出文件/etc/passwd的五种不同的路径名。

（提示：考虑目录项”.”和”…”。

）A:/etc/passwd/./etc/passwd/././etc/passwd/./././etc/passwd/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwd/etc/…/etc/…/etc/…/etc/…/etc/passwdQ2：在Windows中，当用户双击资源管理器中列出的一个文件时，就会运行一个程序，并以这个文件作为参数。

操作系统要知道运行的是哪个程序，请给出两种不同的方法。

A:Windows使用文件扩展名。

每种文件扩展名对应一种文件类型和某些能处理这种类型的程序。

另一种方式时记住哪个程序创建了该文件，并运行那个程序。

Macintosh以这种方式工作。

Q3：在早期的UNIX系统中，可执行文件（a.out）以一个非常特別的魔数开始，这个数不是随机选择的。

这些文件都有文件头，后面是正文段和数据段。

为什么要为可执行文件挑选一个非常特别的魔数，而其他类型文件的第一个字反而有一个或多或少是随机选择的魔数？A：这些系统直接把程序载入内存，并且从word0（魔数）开始执行。

为了避免将header作为代码执行，魔数是一条branch指令，其目标地址正好在header之上。

按这种方法，就可能把二进制文件直接读取到新的进程地址空间，并且从0 开始运行。

Q4: 在UNIX中open系统调用绝对需要吗？如果没有会产生什么结果？A: open调用的目的是：把文件属性和磁盘地址表装入内存，便与后续调用的快速访问。

首先，如果没有open系统调用，每次读取文件都需要指定要打开的文件的名称。

系统将必须获取其i节点，虽然可以缓存它，但面临一个问题是何时将i节点写回磁盘。

可以在超时后写回磁盘，虽然这有点笨拙，但它可能起作用。

操作系统课程设计背景一、课程目标知识目标：使学生掌握操作系统的基本原理与概念，理解操作系统在计算机系统中的作用；熟悉操作系统的五大功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）的工作原理及相互关系；掌握至少一种操作系统（如Windows、Linux）的基本使用和管理方法。

技能目标：培养学生具备安装、配置及优化操作系统的能力；能够使用操作系统提供的命令和工具进行简单的系统维护和故障排查；提高学生在团队中协作解决问题的能力，通过小组项目实践，学会操作系统级别的编程和调试技巧。

情感态度价值观目标：激发学生对操作系统知识的学习兴趣，培养学生主动探究、积极创新的科学态度；通过学习操作系统的历史发展，使学生认识到科技进步对人类社会的重要性，增强社会责任感和集体荣誉感；引导学生树立正确的网络安全意识，遵守网络道德规范。

针对课程性质，本课程设计将侧重于理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

考虑到学生特点，即高中二年级学生已具备一定的计算机基础和逻辑思维能力，但操作系统知识尚属初涉，教学要求将兼顾基础知识的传授与实践技能的培养。

通过课程学习，学生将能够具体实现以下学习成果：1. 解释操作系统的基本原理和概念；2. 识别并描述操作系统的五大功能模块；3. 独立完成操作系统的安装、配置及优化；4. 运用操作系统命令和工具进行系统维护；5. 参与小组项目，协作解决实际问题；6. 遵守网络安全规范，传播网络正能量。

二、教学内容本课程教学内容紧密围绕课程目标，以《操作系统原理与应用》教材为蓝本，科学系统地组织以下内容：1. 操作系统概述：包括操作系统的基本概念、功能、发展历程及分类。

- 教材章节：第1章 操作系统引论2. 进程与线程管理：涉及进程管理、线程管理、进程调度算法等。

- 教材章节：第2章 进程管理3. 存储管理：包括内存分配、页面置换、虚拟内存等。

- 教材章节：第3章 存储管理4. 文件系统与磁盘管理：介绍文件系统概念、磁盘空间分配、文件操作等。