操作系统基础-沈晓栋

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1、操作系统基础,1,1 操作系统基础 2 Unix/Linux简介,2,系统软件： 控制和维护计算机的正常运行， 管理计算机的各种资源， 以满足应用软件的需要。,应用软件： 完成一个特定的任务， 在系统软件的支持下，才能运行,系统软件与应用软件的划分界限并不十分明显,软件 系统,3,应用程序,硬件,系,统,软,件,应,用,软,件,系统软件是硬件与应用程序之间的接口,有些软件既可以认为是系统软件 也可以认为是应用软件 例如：数据库管理系统,1 操作系统 1.1 操作系统概述,4,1.操作系统: 是最基本的系统软件， 用于管理和控制计算机所有软、硬件资源的一组程序,计算机硬件与其它软件的接口 用户和

2、计算机的接口,2. 操作系统分类,5,DOS,个人计算机操作系统,3. 常用操作系统,6,（1） DOS Microsoft公司研制的配置在PC的操作系统 单用户命令行界面操作系统 从4.0版开始成为支持多任务的操作系统。 （2） Windows 图形用户界面,Windows XP Professional,Windows XP Tablet PC,Windows XP Home,Windows 98,Windows NT,Windows 2000,Windows XP,Windows XP Media Center,Windows VISTA,Windows 7,7,（3） Unix分时操作

3、系统，主要用于服务器/客户机体系 （4） Linux由UNIX发展而来，源代码开放 （5） Mac OS较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体 应用等领域。用在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh 一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性 （6） OS/2为IBM PS/2设计的操作系统，用户可自行定制界面 （7） Novell Netware 基于文件服务和目录服务的网络操作系统， 用于构建局域网。,操作系统的主要功能,8,1.2 处理机管理 1.3 存储管理 1.4 信息(文件)管理 1.5 设备管理,1.2 处理机管理,9,1. 单道程序系统：任一时

4、刻只允许一个程序在系统中执行 一个程序执行结束后才能执行下一个程序,任务：有效地、合理地分配CPU的时间,演示：单道程序系统,10,2. 多道程序系统：多道程序同时在执行,特点： 多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 宏观上并行：同时在执行 微观上串行：各程序轮流地占有CPU，交替执行,演示：多道程序系统,11,3. 进程： 一个正在执行的程序； 一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生的活动； 进程基本特征 动态性 程序的一次执行过程 并发性 系统中可以同时有几个进程在活动 独立性 能独立运行的基本单位，资源分配基本单位 异步性 进程按各自独立的、不可预知的速度前进,12,进

5、程的状态和调度,13,等待某个资源,分配到了所需资源,除了CPU以外， 所需要的所有资源都分配了,缺少资源,4. 线程（threads）,14,提高CPU的利用率 对进程进行“细分”，一个进程可再分为多个线程 线程称为轻量级的进程（Lighteight Threads，简称LWP） 传统进程可认为重量级线程（Weight Threads，简称WP） 线程分为： 核心级线程：由操作系统产生，在核心空间运行 用户级线程：由用户创建，优先级低于核心级线程 UNIX：进程是CPU的分配单位 Windows：线程是CPU的分配单位 除了CPU以外，进程是在UNIX和WINDOWS中资源的分配单位,15,

6、线程与进程的结构差异,引入线程的优点： 充分共享共源 减少内存开销 提高并发性 切换速度相对较快,16,演示：在程序管理器中观察各进程的线程数,1.3 存储管理,17,计算机内存是CPU可以直接存取的存储器。 操作系统的存储管理主要功能有下面4个方面： 1. 虚拟内存用硬盘空间模拟内存 2. 存储器分配 3. 地址的转换 4. 信息的保护,18,虚拟内存用硬盘空间模拟内存,真正内存,虚拟内存,内存空间,最大容量与CPU的寻址能力有关 32位CPU最大可达4GB。,方法：使用硬盘空间模拟内存，文件名pagefile.sys 情况：安装时创建，默认为RAM的1.5倍 操作：我的电脑属性高级性能“设

7、置”高级,演示：虚拟内存,19,2. 存储器分配 目的：提高存储器的利用率，提高系统速度 分配: 创建进程时，(包括程序、数据、文件等) 释放: 进程结束时； 改变: 进程运行中需要时； 调度和移动: 系统需要时；,进程1,进程2,进程3,进程4,进程5,RAM,虚拟内存,交换,在CPU上运行的进程 肯定要在RAM中,20,3. 地址的转换,程序员编写程序 逻辑地址（从0开始）,内存中程序 物理地址,转换,4. 信息的保护 对进程的存储空间的安全保护 防止一个进程的存储空间被其它的进程破坏 软件和硬件结合的保护措施,21,1.4 文件系统,文件定义：是存放在外存上的一组相关信息的集合 按名存取

8、 文件名： 文件名.扩展名 文件类型 文件属性 文件操作,UNIX中大小写有区别 Windows中大小写无区别,例如：Iexplore.exe,1. 文件基本概念,文件类型,22,文件的扩展名表示文件的类型。,23,文件属性,文件大小、 占用空间、 文件建立或修改的日期与时间、 所有者信息 重要的属性有： 只读：文件只能读，不能修改或删除 隐藏：在一般的情况下不显示 存档：任何一个新创建或修改的文件都有存档属性。 当用“附件”下“系统工具”组中的“备份”程序备份后， 存档属性消失。,24,文件操作,一个文件中所存储的可能是数据，也可能是程序的代码，不同格式的文件通常都会有不同的应用和操作。 文

9、件的常用操作有： 建立文件 打开文件 写入文件 删除文件 属性更改,25,2. 目录结构,硬盘划分成几个逻辑上独立的区域，这些磁盘分区被称为卷。 硬盘分区目的： 便于管理磁盘上的众多文件 安装不同的系统， 如Windows XP、Linux等 操作: 控制面板管理工具 计算机管理磁盘管理,演示：计算机管理,26,Windows,其它操作系统,磁盘分区,格式化,使用,格式化目的： 把磁道划分成一个个扇区，每个扇区占512B 安装文件系统，建立根目录,27,树状结构,根目录,Windows,User,System32,Notepad.exe,Test.doc,Data.mdb,Mspaint.ex

10、e,Explorer.exe,目录路径 绝对路径：从根目录开始，依序到该文件之前的名称。 相对路径：从当前目录开始到某个文件之前的名称。,例如： C:WindowsSystem32Notepad.exe C:UserTest.doc .UserData.mdb （当前目录为System32 ）,目录结构像一颗倒置的树，树根为根目录，树中每一个分枝为子目录，树叶为文件。,28,Windows中的树型结构 桌面为根,编程时： 根目录是指逻辑驱动器的根目录,29,3. Windows文件系统 Windows支持三种文件系统：FAT、FAT32和NTFS。 FAT： 只能支持512MB以下的容量，目前

11、用在软盘和移动硬盘。 FAT32：卷最大容量2TB，不支持512MB以下的卷。用在硬盘分区。 NTFS：兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供高性能、安全性、 可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的文件系统。 光盘文件系统：CDFS，UDF,30,4. 文件系统实例 : FAT(软盘),在格式化时，在软盘上建立4个区域： 引导记录(引导扇区)：位于0面0道1扇区，由引导程序和磁盘信息组成 文件分配表(FAT)：记录文件数据的链接关系；串联；000至FFF 文件目录表(FDT)：记录文件的基本信息：文件名、起始簇号、文件大小 数据区(DATA)：存放文件数据的地方，簇号从002开始 扇区：

12、读/写磁盘的基本单位 簇：由连续的若干个扇区组成 ，文件系统以“簇”为基本单位分配 1.44MB软盘：一簇一个扇区 硬盘：一簇有4、8、16或更多的扇区,31,例如： 当用户访问Test.txt时，操作系统 首先读出FDT表， 然后读出FAT表， 最后从数据区中读出文件占用的簇中数据。,32,1.5 设备管理,1. 设备驱动程序 使用设备之前，该设备的驱动程序必须被安装。 操作系统提供标准框架(可用),设备厂家提供驱动程序(如何用) 。 2. 即插即用（Plug and Play，简称PnP） 指把设备连接到计算机上后无需手动配置可以立即使用。 即插即用技术需要设备和操作系统的支持。 1995

13、年以后生产的设备基本上是即插即用。 3. 通用即插即用UPnP 让计算机自动发现和使用基于网络的硬件设备，网络打印机、 Internet网关和消费类电子设备。 实现“零配置”和“隐性”的联网过程。99年推出。,33,4.集中、统一管理 对各类设备的管理界面 操作：(控制面板系统硬件设备管理器) 5. 提高使用效率 通道和缓冲 缓冲区： 介于两个设备或设备与应用程序之间传递数据的内存区域。 提供给不同速度的设备之间传递数据。 高速缓存： 一种特殊作用的内存,34,2 Linux操作系统 2.1 Linux 简介,源代码开放 与Unix兼容的32位操作系统 提供了完整的网络集成 通常包含很方便的I

14、nternet或Intranet服务器设置 可以用来很好地组建LAN 是一个十分优秀的开发平台 具有大量的应用软件,35,现有发行版本： Redhat Turbo Linux SUSE Linux Ubuntu Linux 国产版本： 红旗Linux 蓝点Linux ,36,2.2 命令提示符界面下常用命令,1查看文件信息 格式：ls -al 目录 （-a 显示所有文件，-l显示文件的详细信息） 例如：ls -al /tmp 显示tmp目录下所有文件的详细信息 ls s* 列出目录中以字母s打头的全部非隐藏文件 2改变当前目录路径 格式：cd 目录 例如：cd /tmp 进入tmp目录 cd

15、返回到上一层目录 cd / 返回到当前目录的上两层 cd 返回到当前用户的根目录 3显示当前所在目录 格式：pwd 显示当前工作目录的绝对路径,37,4新建空目录 格式：mkdir 目录 例如：mkdir DIR 建立一个名为DIR的空目录 5复制文件 格式：cp 源文件 目标文件 例如：cp /etc/yp.conf /Desktop/myfile 复制etc目录下的yp.conf文件到Desktop目录下，并且更名为myfile 6查看文件内容 格式：cat 文件名 例如：cat myfile 显示myfile文件的内容,38,7分页显示文件内容 格式：more 文件名 例如：more myfile 分页显示myfile文件的内容 8删除目录 格式：rmdir 目录 例如：rmdir DIR 删除名为DIR的空目录 9删除文件 格式：rm -r 目录或文件名 说明：-r表示将整个目录以及目录中的文件全部删除。 例如： rm testfile 删除文件testfile,2.3 Linux常用系统命令,39,40,