王道操作系统 4.1 文件系统基础

4.文件管理

4.1 文件系统基础

4.1.1 文件的基本概念

1.定义

文件是以计算机硬盘为载体的存储在计算机上的信息集合，在用户进行的输入、输出中，以文件位基本单位。

文件管理系统是实现的文件的访问、修改和保存，对文件维护管理的系统。

文件的结构

• 数据项：是文件系统中最低级的数据组织形式，可分为以下两种类型：

  • 基本数据项：用于描述一个对象的某种属性的一个值，是数据中的最小逻辑单位。
  • 组合数据项：由多个基本数据项组成。

• 记录：是一组相关的数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。

• 文件：是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，分为有结构文件和无结构文件两种。

  • 在有结构的文件中，文件由若干个相似的记录组成，如一个班的学生记录；

4.1.2 文件控制块和索引结点

• 文件控制块

  

  文件控制块（FCB）是用来存放控制文件需要的各种信息的数据结构，以实现“按名存取”。

  操作系统通过文件控制块（FCB）来维护文件元数据。FCB的有序集合称为文件目录，一个FCB就是一个文件目录项。下图为一个典型的FCB。

  

  FCB包含以下信息：

  • 基本信息：如文件名、文件的物理位置、文件的逻辑结构、文件的物理结构等。
  • 存取控制信息：包括文件主的存取权限、核准用户的存取权限以及一般用户的存取权限。
  • 使用信息：如文件建立时间、上次修改时间等。

  一个文件目录也被视为一个文件，称为目录文件。

  最重要的是文件名和物理地址，因为要实现按名存取就要实现文件名到物理地址的映射关系

• 索引节点

  在检索目录时，只用到了文件名，因此有的系统采用文件名与文件描述分开的方法，使文件描述信息单独形成一个称为索引结点的数据结构，简称 i 结点（inode)。

  在文件目录中的每个目录项仅由文件名和指向该文件所对应的i结点的指针构成。

  

  

• 磁盘索引结点

  它是指存放在磁盘上的索引结点。每个文件有一个唯一的磁盘索引结点，主要包括以下内容：

  • 文件主标识符，拥有该文件的个人或小组的标识符。
  • 文件类型，包括普通文件、目录文件或特别文件。
  • 文件存取权限，各类用户对该文件的存取权限。
  • 文件物理地址，每个索引结点中含有13个地址项，即iaddr(0)～iaddr(12)，它们以直接或间接方式给出数据文件所在盘块的编号。
  • 文件长度，指以字节为单位的文件长度。
  • 文件链接计教，在本文件系统中所有指向该文件的文件名的指针计数。
  • 文件存取时间，本文件最近被进程存取的时间、最近被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。

• 内存索引结点

  它是指存放在内存中的索引结点。当文件被打开时，要将磁盘索引结点复制到内存的索引结点中，便于以后使用。在内存索引结点中增加了以下内容：

  • 索引结点编号，用于标识内存索引结点。
  • 状态，指示 i 结点是否上锁或被修改。
  • 访问计数，每当有一进程要访问此 i 结点时，计数加1；访问结束减1。
  • 逻辑设备号，文件所属文件系统的逻辑设备号。
  • 链接指针，设置分别指向空闲链表和散列队列的指针。

4.1.3 文件的操作

1. 文件的基本操作

   文件属于抽象数据类型。为了正确地定义文件，需要考虑可以对文件执行的操作。操作系统提供系统调用，它对文件进行创建、写、读、重定位、删除和截断等操作。

   • 创建文件（create系统调用）

     • 为新文件分配必要的外存空间；
     • 在目录 中为之创建一个目录项，目录项记录了新文件名、在外存中的地址及其他可能的信息。

     

   • 删除文件（delete系统调用）

     • 先从目录中检索指定文件名的目录项
     • 然后释放该文件所占的存储空间，以便可被其他文件重复使用，并删除目录条目。

     

   • 读文件（read系统调用）（读指针）

     • 对于给定文件名，搜索目录以查找文件位置。
     • 系统维护一个读位置的指针。
     • 每当发生读操作时，更新读指针。

     

   • 写文件（write系统调用）

     • 对于给定文件名，搜索目录以查找文件位置。
     • 系统必须为该文件维护一个写位置的指针。
     • 每当发生写操作时，便更新写指针。

     

     一个进程通常只对一个文件读或写，因此当前操作位置可作为每个进程当前文件位置的指针。

     由于读和写操作都使用同一指针，因此节省了空间，也降低了系统复杂度。

   • 重新定位文件

     也称文件定位。搜索目录以找到适当的条目，并将当前文件位置指针重新定位到给定值。

     重新定位文件不涉及读、写文件。

   • 截断文件

     允许文件所有属性不变，并删除文件内容，将其长度置为0并释放其空间。

   这6个基本操作可以组合起来执行其他文件操作。例如，一个文件的复制，可以创建新文件、从旧文件读出并写入新文件。

2. 文件的打开与关闭

   • 打开文件（open系统调用）

     • 过程：调用open根据文件名搜索目录，将指明文件的属性（包括该文件在外存上的物理位置)，从外存复制到内存打开文件表的一个表目中，并将该表目的编号（也称索引）返回给用户。

     打开文件时并不会把文件数据直接读入内存。“索引号”也称“文件描述符”。

     打开以后，所有的read，write都是对文件描述符进行操作，而不是文件名

     打开文件之后，对文件的操作不再需要每次都查询目录，可以根据内存中的打开文件表进行操作。

     

     如上图所示，在多个不同进程同时打开文件的操作系统中，通常采用两级表：整个系统表和每个进程表。

     • 整个系统的打开文件表包含FCB的副本及其他信息。
     • 每个进程的打开文件表根据它打开的所有文件，包含指向系统表中适当条目的指针。

     一旦有进程打开了一个文件，系统表就包含该文件的条目。当另一个进程执行调用open时，只不过是在其文件打开表中增加一个条目，并指向系统表的相应条目。

     打开文件表：

     系统打开文件表为每个文件关联一个打开计数器（OpenCount)，以记录多少进程打开了该文件。

     文件名不必是打开文件表的一部分，因为一且完成对FCB在磁盘上的定位，系统就不再使用文件名。对于访问打开文件表的索引，UNIX称之为文件描述符，而Windows称之为文件句柄。
     因此，只要文件未被关闭，所有文件操作就通过打开文件表来进行。

     通常不管是系统还是进程的打开文件表在创建文件后都不会存储文件名，一般都用文件描述符

     • 打开文件信息
       • 文件指针。系统跟踪上次的读写位置作为当前文件位置的指针，这种指针对打开文件的某个进程来说是唯一的，因此必须与磁盘文件属性分开保存。
       • 文件打开计数。计数器跟踪当前文件打开和关闭的数量。因为多个进程可能打开同一个文件，所以系统在删除打开文件条目之前，必须等待最后一个进程关闭文件。
       • 文件磁盘位置。大多数文件操作要求系统修改文件数据。查找磁盘上的文件所需的信息保存在内存中，以便系统不必为每个操作都从磁盘上读取该信息。
       • 访问权限。每个进程打开文件都需要有一个访问模式（创建、只读、读写、添加等）。该信息保存在进程的打开文件表中，以便操作系统能够允许或拒绝后续的I/O请求。

     

   

   • 关闭文件（close系统调用）
     • 1.将进程的打开文件表相应表项删除
     • 2.回收分配给该文件的内存空间等资源
     • 3.系统打开文件表的打开计数器count减1，若count=0，则删除对应表项。

   

4.1.4 文件保护

口令保护要把口令存在系统中，加密保护不需要，是用户自己设置的

文件保护通过口令保护、加密保护和访问控制等方式实现。其中，口令和加密是为了防止用户文件被他人存取或窃取，而访问控制则用于控制用户对文件的访问方式。

1. 口令保护

   为文件设置一个“口令”，用户想要访问文件时需要提供口令，由系统验证口令是否正确。

   

2. 加密保护

   用一个“密码“对文件加密，用户想要访问文件时，需要提供相同的“密码“才能正确的解密

   

3. 访问控制

   • 访问类型

     对文件的保护可从限制对文件的访问类型中出发。可加以控制的访问类型主要有以下几种。

     

     此外还可以对文件的重命名、复制、编辑等加以控制。这些高层的功能可以通过系统程序调用低层系统调用来实现。保护可以只在低层提供。

   • 访问控制

解决访问控制最常用的方法是根据用户身份进行控制。而实现基于身份访问的最为普通的方法是，为每个文件和目录增加一个访问控制列表（Access-Control List，ACL），以规定每个用户名及其所允许的访问类型。

• 优点：可以使用复杂的访问方法，

  • 缺点：长度无法预计并且可能导致复杂的空间管理，

  使用精简的访问列表可以解决这个问题，精简的访问列表采用拥有者、组和其他三种用户类型。

  • 拥有者。创建文件的用户。
  • 组。一组需要共享文件且具有类似访问的用户。

• 其他。系统内的所有其他用户。

 文件主在创建文件时，说明创建者用户名及所在的组名，系统在创建文件时也将文件主的名字、所属组名列在该文件的FCB中。用户访问该文件时，

• 若用户是文件主，按照文件主所拥有的权限访问文件；
  • 若用户和文件主在同一个用户组，则按照同组权限访问，
• 否则只能按其他用户权限访问。

4.1.5 文件的逻辑结构

从用户角度看到的文件系统

文件的逻辑结构是从用户观点出发看到的文件的组织形式。文件的物理结构（存储结构）是从实现观点出发看到的文件在外存上的存储组织形式。

文件的逻辑结构与存储介质特性无关，它实际上是指在文件的内部，数据逻辑上是如何组织起来的。

1. 无结构文件（流式文件，如.txt文本文件）

   无结构文件将数据按顺序组织成记录并积累、保存，它是有序相关信息项的集合，以字节（Byte）为单位。

   • 只能通过穷举搜索的方式访问记录。
   • 其管理简单，用户操作方便。
   • 对基本信息单位操作不多的文件适于采用字符流的无结构文件。例如源程序文件、目标代码文件等。

2. 有结构文件（记录式文件，如数据库表文件）

   

   

   • 顺序文件

     

   

   优点：读写一大批文件时，效率最高。适用于顺序存储设备（磁带）

   缺点：不方便增加、删除记录

   • 索引文件

     

     • 索引表：高效查询变长记录文件。索引表本身是定长记录的顺序文件，因此可以快速找到第ⅰ个记录对应的索引项。

       

     • 方式：可将关键字作为索引号内容，若按关键字顺序排列，则还可以支持按照关键字折半查找

       每当要增加/删除一个记录时，需要对索引表进行修改。由于索引文件有很快的检索速度，因此主要用于对信息处理的及时性要求比较高的场合。

   • 索引顺序文件

     索引顺序文件是索引文件和顺序文件思想的结合。索引顺序文件中，同样会为文件建立一张索引表，但不同的是：并不是每个记录对应一个索引表项，而是一组记录对应一个索引表项。

     

     • 将记录分组，每组对应一个素引表项
     • 检素记录时先顺序查索引表，找到分组，再顺序查找分组
     • 当记录过多时，可建立多级素引表

     如上图所示，主文件名包含姓名和其他数据项。

     • 姓名为关键字，索引表中为每组的第一条记录（不是每条记录）的关键字值，用指针指向主文件中该记录的起始位置。
     • 索引表只包含关键字和指针两个数据项，所有姓名关键字递增排列。
     • 主文件中记录分组排列，同一个组中的关键字可以无序，但组与组之间的关键字必须有序。
     • 查找一条记录时，首先通过索引表找到其所在的组，然后在该组中使用顺序查找，就能很快地找到记录。

   

   

   • 直接文件或散列文件（Hash File）

     给定记录的键值或通过散列函数转换的键值直接决定记录的物理地址。这种映射结构不同于顺序文件或索引文件，没有顺序的特性。

     散列文件有很高的存取速度，但是会引起冲突，即不同关键字的散列函数值相同。

4.1.6 文件的物理结构

从os的角度看文件系统

文件的物理结构就是研究文件的实现，即文件数据在物理存储设备上是如何分布和组织的。

文件分配对应于文件的物理结构，是指如何为文件分配磁盘块。常用的磁盘空间分配方法有三种：连续分配、链接分配和索引分配。

1. 连续分配

   连续分配方法要求每个文件在磁盘上占有一组连续的块。磁盘地址定义了磁盘上的一个线性排序，这种排序使作业访问磁盘时需要的寻道数和寻道时间最小。

   

   • 物理块号=起始块号+逻辑块号

   • 优点：支持顺序访问和直接访问（即随机访问）；连续分配的文件在顺序访问时速度最快。

     

   • 缺点：不方便文件拓展、存储空间利用率低、会产生磁盘碎片（外部碎片）。

     • ①文件长度不宜动态增加，因为一个文件末尾后的盘块可能已分配给其他文件，一旦需要增加，就需要大量移动盘块。

       

     • ②为保持文件的有序性，删除和插入记录时，需要对相邻的记录做物理上的移动，还会动态改变文件的长度。

       

     • ③反复增删文件后会产生外部碎片（与内存管理分配方式中的碎片相似）。

     • ④很难确定一个文件需要的空间大小，因而只适用于长度固定的文件。

   • 访问第i个逻辑块需访问磁盘1次

2. 链接分配

   链接分配采取离散分配的方式，可以为文件分配离散的磁盘块。分为隐式链接和显式链接两种。

   读入第i块逻辑块，需要i+1次磁盘IO

   • 隐式链接

     除文件的最后一个盘块之外，每个盘块中都存有指向下一个盘块的指针。文件目录包括文件第一块的指针和最后一块的指针。

     

     • 优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高。

       

     • 缺点：只支持顺序访问，不支持随机访问，查找效率低，指向下一个盘块的指针也需要耗费少量的存储空间。

     指针在盘块当中，要知道下一块的话就必须读这块，会产生读磁盘操作，降低了一定的访问效率

   • 显式链接

     把用于链接文件各物理块的指针显式地存放在文件分配表（FAT）中。一个磁盘只会建立一张文件分配表。开机时文件分配表放入内存，并常驻内存。

     

     • 优点：很方便文件拓展，不会有碎片问题，外存利用率高，并且支持随机访问。相比于隐式链接来说，地址转换时不需要访问磁盘，因此文件的访问效率更高。

       

     • 缺点：文件分配表的需要占用一定的存储空间。

   相比于隐式，逻辑块号到物理块号不需要读磁盘操作，文件访问效率更高

   • 文件分配表：FAT不仅记录了文件分配信息（显示链接），还“兼职”做了空闲块管理

     每个表项中还会存放下一块盘块号

     

3. 索引分配

   

   索引表的 逻辑块号 可以是隐含的，进一步节约空间

   

   解决索引表太大的问题有三种方案：

   

   • 链接方案

     如果索引表太大，一个索引块装不下，那么可以将多个索引块链接起来存放。

     

     缺点：需要顺序访问，当文件很大时，查我效率低下

   • 多层索引

     建立多层索引（原理类似于多级页表）。使第一层索引块指向第二层的索引块。还可根据文件大小的要求再建立第三层、第四层索引块。

     

     采用K层索引结构，且顶级索引表未调入内存，则访问一个数据块只需要K+1次读磁盘操作

     缺点：即使是小文件，访问数据块也需受K+1次读磁盘

   • 混合索引

     多种索引分配方式的结合。例如，一个文件的顶级索引表中，既包含直接地址索引（直接指向数据块），又包含一级间接索引（指向单层索引表）、还包含两级间接索引（指向两层索引表）。

     

     

     所允许的文件最大长度：设有N0个直接地址项；N1个一次间接地址项；N2个二次间接地址项；每个盘块大小M字节；盘块号占m个字节，公式如下：
     $$
     文件最大长度=(N_0 + N_1·\frac{M}{m}+N_2·(\frac{M}{m})^2)·M
     $$
     优点：对于小文件，只需较少的读磁盘次数就可以访问目标数据块。（一般计算机中小文件更多）

   • 总结

     

     

     没有指明是什么链接，那就默认是隐式链接

4.1.7 逻辑结构 VS 物理结构

从操作系统视角来看，都是一堆二进制数，不管用的什么物理结构，只要给我逻辑地址，我就按照对应的方式转换为物理地址

4.1.8 本节小结

1）什么是文件？

文件是以计算机硬盘为载体的存储在计算机上的信息集合，它的形式多样。

2）单个文件的逻辑结构和物理结构之间是否存在某些制约关系？

文件的逻辑结构是用户可见的结构，即从用户角度看到的文件的全貌。文件的物理结构是文件在存储器上的组织结构。它和文件的存取方法以及存储设备的特性等都有着密切的联系。单个文件的逻辑结构和物理结构之间虽无明显的制约或关联关系，但是如果物理结构选择不慎，也很难体现出逻辑结构的特点，比如一个逻辑结构是顺序结构，而物理结构是隐式链接结构的文件，即使理论上可以很快找出某条记录的地址，而实际仍需在磁盘上一块一块地找。
学到这里时，读者应能有这样的体会：现代操作系统的思想中，处处能见到面向对象程序设计的影子。本节我们学习的一个新概念一—文件，实质上就是一个抽象数据类型，也就是一种数据结构，若读者在复习操作系统之前已复习完数据结构，则遇到一种新的数据结构时，一定会有这样的意识：要认识它的逻辑结构、物理结构，以及对这种数据结构的操作。

重点：

1.系统的打开文件表和进程的打开文件表

特性	系统的打开文件表	进程的打开文件表
存储位置	常驻内存	存储在PCB（进程控制块） 中
内容	文件的FCB副本、文件在磁盘的位置、访问日期、文件大小、打开计数器 (记录有多少进程打开了该文件)	文件描述符（整数）、文件指针（当前读写位置）、访问权限（如只读、读写）、指向系统打开文件表中对应条目的指针
作用与共享	整个系统只有一张，记录所有被打开的文件。所有进程共享此表，通过它来管理同一个文件的共同访问	每个进程独立一份，记录该进程自己打开了哪些文件。进程通过本表的索引（文件描述符）来操作文件，实现了进程间的文件操作隔离
生命周期	从文件被第一个进程打开时创建，到所有进程都关闭该文件（打开计数器降为0）时，才会被删除（同时如有更新会写回磁盘FCB）	在进程调用open()时创建条目，调用close()时删除条目。随着进程的创建和销毁而存在或消失。

2.磁盘索引节点和内存索引节点

总结：磁盘索引节点有的，内存节点全都有，还比他多5个

• 磁盘索引结点

  它是指存放在磁盘上的索引结点。每个文件有一个唯一的磁盘索引结点，主要包括以下内容：

  • 文件主标识符，拥有该文件的个人或小组的标识符。
  • 文件类型，包括普通文件、目录文件或特别文件。
  • 文件存取权限，各类用户对该文件的存取权限。
  • 文件物理地址，每个索引结点中含有13个地址项，即iaddr(0)～iaddr(12)，它们以直接或间接方式给出数据文件所在盘块的编号。
  • 文件长度，指以字节为单位的文件长度。
  • 文件链接计教，在本文件系统中所有指向该文件的文件名的指针计数。
  • 文件存取时间，本文件最近被进程存取的时间、最近被修改的时间及索引结点最近被修改的时间。

• 内存索引结点

  它是指存放在内存中的索引结点。当文件被打开时，要将磁盘索引结点复制到内存的索引结点中，便于以后使用。在内存索引结点中增加了以下内容：

  • 索引结点编号，用于标识内存索引结点。
  • 状态，指示 i 结点是否上锁或被修改。
  • 访问计数，每当有一进程要访问此 i 结点时，计数加1；访问结束减1。
  • 逻辑设备号，文件所属文件系统的逻辑设备号。
  • 链接指针，设置分别指向空闲链表和散列队列的指针。

3.文件系统中哪些表一直在外存，哪些一直在内存？哪些会跟着文件从外存进到内存？进到内存以后又存到什么地方去了，是进程的PCB里面吗，还是系统的内核地址空间

表名称	主要驻留位置	是否会动态加载到内存？	在内存中的主要存放地点	简要说明
文件分配表 (FAT)	外存 (磁盘卷开头，通常有备份)	是（部分或全部）	内核地址空间 (系统级缓存)	记录数据区簇的分配状态和文件簇链关系
索引节点 (inode)	外存 (磁盘上的inode区)	是（按需）	内核地址空间 (内存inode缓存，如活动inode表)	存储文件的元数据（属性、权限、时间戳、数据块指针等）
文件控制块 (FCB)	外存 (作为目录项的一部分存储在目录文件中)	是（当目录被访问时）	内核地址空间 (作为目录项缓存的一部分)	早期文件系统中文件描述信息的抽象，包含文件名和inode号等
文件打开表	内存	常驻内存	内核地址空间 (系统打开文件表)	跟踪所有已打开文件的状态信息（如读写偏移量、访问模式等）
文件索引表	外存 (与文件数据块分开存放)	是（当文件被访问时）	内核地址空间	记录文件逻辑块号到物理块号的映射关系（常见于索引分配方式）。
进程文件描述符表	内存	常驻内存	进程的PCB（进程控制块）中	每个进程独立，通过文件描述符（fd） 关联到系统打开文件表

4.磁盘索引块存外存的在什么地方？存在它对应的文件里面吗？

磁盘索引块（或称为索引节点的磁盘部分）并不存放在它所属文件的数据区域內，而是存储在磁盘上一个被文件系统预留的特定区域——索引节点区（inode area）。

5.Unix中，输入输出设备是特殊文件

6.关闭文件的主要操作室把文件当前的控制信息从内存写回磁盘

7.对一个文件的访问，常由用户访问权限和文件属性（文件属性包括FCB中的控制信息）共同限制

8.异步IO不能提高文件系统性能。（异步IO说的是发出IO请求后，系统不用等IO完成，可以去执行其他任务，这个提高的是CPU的利用率而不是减少磁盘IO的次数）

9.用磁带做文件存储介质，文件只能组织成顺序文件

10.每个文件都有一张索引表吗？如果采用的是链接方式存储，那不应该所有文件都没有索引表吗

11.哈希结构文件和索引结构文件的区别和联系

hash结构文件的优点是能够实现物理块的动态分配和回收（记住算了，王道没讲我也懒得查了）

12.逻辑结构文件存翻到存储介质上时，采用的组织形式和存储介质特性有关

13.启动磁盘次数 = 读磁盘次数 + 写磁盘次数（不要漏了写磁盘次数）

14.FAT支持的最大文件长度可以理解为整个分区的大小

15.open指定的权限是什么权限？指定权限后不会修改FCB中的读写权限吗？

简单来说：open 函数中指定的权限参数主要用于创建新文件时设置其初始访问权限。对于已存在的文件，open 时指定的访问模式标志（如 O_RDONLY）必须与文件已有的权限匹配才能成功打开，但不会改变文件原有的权限设置。

场景	open 函数权限参数（mode）的作用	是否修改文件权限（如 inode 中的权限）	示例
创建新文件	设置文件的初始访问权限	是	`open(“new.txt”, O_CREAT
打开现有文件	访问模式标志（如 O_RDONLY）需与文件现有权限匹配，否则打开失败	否	若文件权限为 0444（只读），用 O_WRONLY 打开会失败

16.可以用数组实现的表

表名称	主要作用	所属领域	实现方式与特点
中断向量表	存储中断服务程序的入口地址	计算机组成原理/操作系统	数组，下标通常为中断号，内容为对应中断处理程序的地址。
文件分配表 (FAT)	记录磁盘文件簇的分配状态及文件簇的链式关系	操作系统	数组或类似数组的结构，每个表项对应磁盘的一个簇。
页表 (Page Table)	实现虚拟地址到物理地址的映射	操作系统	数组或多级数组（页目录+页表），索引是页号，内容是物理块号。
系统调用表	存储系统调用处理函数的入口地址	操作系统	数组，下标是系统调用号，内容是对应系统调用处理函数的指针。
进程控制块表 (PCB Table)	操作系统管理所有进程的PCB（进程控制块）	操作系统	数组（或链表），但为了高效管理，内核常使用数组（或指针数组）来索引所有PCB。
文件描述符表 (Per-Process)	每个进程独立，通过文件描述符（fd）索引到系统打开文件表	操作系统	进程PCB内的一个数组，索引是文件描述符（如0, 1, 2），内容是指向系统打开文件表项的指针。
系统打开文件表 (Global)	记录所有被打开文件的状态信息（如读写偏移量、访问模式等）	操作系统	内核全局的数组（或链表），每个表项是一个file结构体。
段表 (Segment Table)	在段式存储管理中，记录逻辑段与物理内存区域的映射关系	操作系统	数组，每个表项是一个段描述符，包含段基址、段长等信息。
快表 (TLB)	缓存最近使用的页表项，加速地址变换	计算机组成原理/操作系统	相联存储器（CAM），但其内容可以看作是页表项（虚拟页号到物理页号的映射）的一个缓存集合。
设备控制表 (DCT)	管理设备状态和信息（如设备类型、地址、等待队列等）	操作系统	数组（或链表），每个表项对应一个设备。
位示图 (BitMap)	管理磁盘块或内存帧的分配状态（0空闲，1已分配）	操作系统	本质上是一个比特数组（bit array），通过位操作来管理资源。
微程序控制存储器	在微程序控制的CPU中，存储所有微程序（微指令序列）	计算机组成原理	ROM（只读存储器），可以看作一个微指令数组，地址由微程序计数器（μPC）产生。
直接内存访问 (DMA) 控制器中的通道控制表	控制DMA传输的参数（如内存起始地址、传输字节数、传输方向等）	计算机组成原理	寄存器数组，每个通道对应一组寄存器（可视为一个结构体数组）。