大学计算机基础第2章操作系统

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1、大学计算机基础,主讲教师：陈维 2019年2月,重庆科技学院电气与信息工程学院计算机,第2章 操作系统,2.1 操作系统概述 2.2 操作系统的功能 2.3 中文Windows XP,本章重点内容,操作系统的定义 操作系统的主要功能 中文Windows XP的应用,2.1 操作系统概述,什么是操作系统 操作系统是如何产生与发展的 操作系统的主要类型与特征,2.1.1 操作系统的定义,操作系统的概念,什么是操作系统？ 用户观点 操作系统是计算机硬件与其它软件的接口，方便用户使用计算机。 系统资源管理者观点 操作系统对系统资源进行有效的分配和管理，从而提高计算机系统的整体性能。,操作系统是系统资源

2、的管理者，是用户和计算机之间的接口，为用户提供方便、友好的界面，方便用户使用。,2.1.1 操作系统的定义,操作系统的定义,2.1.2 操作系统的发展与分类,操作系统的形成与发展,手工操作系统阶段（1946 50年代中）,背景 硬件昂贵，无操作系统；编程语言为机器语言。 特点 单用户独占全机，CPU使用效率低，计算前（后），用户手工装入（卸取）纸带或卡片；长时间输入输出等待。 用户既是程序员，又是操作员。,2.1.2 操作系统的发展与分类,操作系统的形成与发展,第一代操作系统（1955年1962年）,单任务批处理操作系统，通过作业控制语言，使多个程序在计算机上连续运行。,第二代操作系统（196

3、2年1972年）,多任务多用户操作系统，主要特征是采用并发技术，在一个程序进行I/O时，CPU可转去执行其他程序，从而使多个程序并发执行。,第三代操作系统（70年代80年代）,结构化与小型化操作系统。 特征：重视操作系统的结构和功能的精简，典型代表是1969年产生的UNIX操作系统。,第四代操作系统（1990年起）,网络和开放系统、并行与分布操作系统 特征 并行分布计算和便携网络计算 开放系统标准 软件工程进一步发展 注重人的方便与效率,2.1.2 操作系统的发展与分类,操作系统的形成与发展,2.1.2 操作系统的发展与分类,单用户操作系统 特点：一台计算机在同一时间只能由一个用户使用，一个用

4、户独享系统的全部硬件和软件资源，系统资源利用率低。如DOS操作系统 多道批处理操作系统 特点：系统内可同时容纳多个作业，这些作业放在外存中，组成一个后备队列，所有操作由系统自动实现。提高了系统资源利用率和系统吞吐量，以及作业流程的自动化。,操作系统分为七类,2.1.2 操作系统的发展与分类,分时操作系统 特点：由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。 实时操作系统 特点：系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。例如，导弹发射（实时控制）、预订飞机票、进行银行财务等

5、实时处理。,操作系统分为七类,2.1.2 操作系统的发展与分类,网络操作系统 特点：在原来各自计算机操作系统上，按照网络体系结构的各个协议标准增加网络管理模块，实现通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务等功能。 分布式操作系统 特点：在实现网络功能基础上，统一管理分布式系统中的所有资源，负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输和控制协调完成任务。,操作系统分为七类,2.1.2 操作系统的发展与分类,嵌入式操作系统 特点：具有通用操作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较

6、为突出的特点。在制造工业、过程控制、航空、航天等方面均是嵌入式操作系统的应用领域。例如，家用电气产品中的智能功能，就是嵌入式系统的应用。,操作系统分为七类,并发性 指两个或多个事件或活动在同一时间间隔内发生 。 共享性 指计算机系统中的资源（包括硬件资源和软件资源）可被多个并发执行的用户程序和系统程序共同使用，而不是被其中某一个程序所独占。,2.1.3 操作系统的特征,操作系统的4个特征,异步性或称随机性 异步性或称随机性。系统中的多个进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。内存中的一个进程什么时候能获得处理机，执行多少时间都是不可知的，这就是异步性。 虚拟性 指操作系统中的一种管理技术，它

7、把物理上的一个实体变成逻辑上的多个对应物，或把物理上的多个实体变成逻辑上的一个对应物的技术。,操作系统的4个特征,2.1.3 操作系统的特征,2.2 操作系统的功能,处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理,主要有以下四个方面,核心问题,如何把CPU合理地分配给某个需要的程序，并在其用完后回收。,主要任务,最大限度地提高处理机的利用率。为了提高系统的资源利用率，CPU将不为某一程序所独占，而是为多道程序共享。,问 题,程序在内存中是如何执行的？,2.2.1 处理机管理,2.2.1 处理机管理,单道程序的运行（早期）,程序在内存中的运行方式,2.2.1 处理机管理,多道程序的并发执行（现在）,程

8、序在内存中的运行方式,2.2.1 处理机管理, 进程的定义： 进程是一个程序在某个数据集合上的一次活动，是程序的一次执行过程。程序是“静态的”。进程是“动态的”。,进程的基本概念,由于程序的概念无法描述程序动态执行过程中的并发活动，1966年美国麻省理工学院J.H.Sallexer提出了“进程”概念。,2.2.1 处理机管理,动态性 进程具有生命周期，由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，因执行结束而消亡。（打开Windows的任务管理器可以看到进程） 并发性 指系统中多个程序同时执行。,进程的基本概念,进程的4个基本特征,2.2.1 处理机管理,独立性 进程是一个独立运行、资源

9、分配和调度的基本单位。 异步性 进程是以异步方式运行的，内存中一个进程何时执行，执行多少时间都是不可知的，进程具有“执行暂停执行”这样走走停停的活动规律。处理机需要负责各个进程之间的协调运行。,进程的基本概念,进程的4个基本特征,核心问题,如何实现下列4个功能 存储空间的分配与回收 存储共享 地址转换与存储保护 存储扩充,主要任务,管理存储器资源，为多道程序运行提供有力的支撑，便于用户使用存储资源，提高存储空间的利用率。,2.2.2 存储管理,打开Windows的计算机管理器，查看存储管理！,逻辑地址,存储管理中的几个概念：,物理地址,逻辑地址是用户程序中使用的地址，目标程序未装入内存前，其地

10、址从0开始，其他地址都是相对于起始地址从0编址，因此也称为相对地址，是一种虚拟的地址。,目标程序装入内存后，经地址重定位后得到的物理地址，是存储单元的地址，也称为绝对地址。,2.2.2 存储管理,存储管理中的几个概念：,重定位,将逻辑地址转换为物理地址的过程称为重定位，分为静态重定位和动态重定位两种方式。,虚拟存储,为弥补主存储器不足，采用的一种内外存交换技术，即根据程序运行需要，调入要用的内容，置换出不再使用或暂不使用的内容。,2.2.2 存储管理,核心问题,如何实现下列6个功能 外部设备的控制与处理 缓冲区的管理 实现设备独立性 外部设备的分配和回收 实现共享型外围设备的驱动调度 实现虚拟

11、设备,主要任务,管理各类外围设备，完成用户提出的I/O请求，加快I/O信息的传送速度，发挥I/O设备的并行性，提高I/O设备的利用率，以及提供每种设备的设备驱动程序和中断处理程序，为用户隐蔽硬件细节，提供方便简单的设备使用方法。,2.2.3 设备管理,打开Windows的计算机管理器，查看设备管理！,2.2.4 文件管理,对用户文件和系统文件以及文件的存储空间进行统一、有效的管理。给每个文件赋予一个文件名，实现按文件名存取操作；实现文件的共享、保护和保密，保证文件的安全性；并提供给用户一整套能方便使用文件的操作和命令。,主要任务,核心问题,如何实现下列5个功能 文件存储空间的管理 文件目录的管

12、理 文件的读/写操作 文件的共享 文件的保护,打开Windows的资源管理器，查看文件管理！,2.3 中文Windows XP,中文Windows XP 的特点 中文Windows XP的桌面和任务栏 中文Windows XP的软件管理 中文Windows XP的控制面板 中文Windows XP的任务管理器,2.3.1 中文Windows XP 的特点,图形用户界面形象化 操作方式简便快捷 （支持鼠标、图标和菜单操作） 稳定性和可靠性 支持多媒体功能 强大的网络功能 支持广泛的硬件（支持新一代“即插即用”设备） 开放的汉字录入方法（提供了多种汉字输入法）,Windows XP有下列特点,2.

13、3.2 Windows XP的桌面和任务栏,Windows XP启动后的工作界面,2.3.3 Windows XP 的软件管理,我的电脑 利用 “我的电脑”可以显示计算机中所有的文件及文件夹等信息，可以完成应用程序启动、打开、查找、复制、删除、文件更名、创建新文件等操作。,管理文件和文件夹的工具,资源管理器 利用“资源管理器”可以启动应用程序、打开文件、查找文件、复制文件、删除文件、为文件更名、创建新文件夹等，非常方便地实现计算机软件资源的管理。,2.3.3 Windows XP 的软件管理,文件是一组逻辑上相互关联的信息集合。 输入的数据（如文档、图画）和程序均是以文件的形式存储在磁盘上的。

14、操作系统以文件为单位存储和管理信息。因此文件是磁盘存储的基本单位。,文件的概念,2.3.3 Windows XP 的软件管理,文件的概念,根目录（根文件夹）：磁盘格式化时自动设定的，只能有一个。 用磁盘驱动器的符号表示 ：A: , C: , D: 子目录 (子文件夹)：可以有多个 叶子均为文件,树形目录结构,C:,Winnt,Program files,Config.sys,Office,internet,Readme.txt,.,.,.,根文件夹（根目录）,子文件夹(子目录),文件,子文件夹(子目录),文件,2.3.3 Windows XP 的软件管理,2.3.3 Windows XP 的软

15、件管理,文件的概念,文件和文件夹的命名,Windows XP支持长文件名，文件（夹）名最多可使用255个字符。但下列字符不得在文件（夹）名中出现： ？、。 文件名主文件名.扩展名，扩展名表示文件类型,文件的存储位置,路径：文件的存储位置，从驱动器或当前文件夹开始，直到文件所在的文件夹所构成的字符串。例如： C:Program FilesMicrosoft OfficeWord,2.3.3 Windows XP 的软件管理,文件的概念,文件的概念,2.3.3 Windows XP 的软件管理,文件的概念,文件名中通配符的使用：用于查询和显示文件 文件名中使用*星号 表示连续任意多个字符 如 A*

16、.txt ，def.* ，*.* 文件名中使用？问号表示任意一个字符 如 D?.txt , ABC.?x? , ?.doc 混合使用：?D*.com ，?W*.*,第二个主文件名是ABC、扩展名第二个字符是x的所有文件,主文件名第三个字符是D、扩展名为.com的所有文件,2.3.3 Windows XP 的软件管理,文件的概念,操作系统的定义：是计算机所有硬件和软件资源的组织者和管理者。 操作系统的分类：7种：分时、实时、多道批处理、网络、分布式、单用户、嵌入式 操作系统的特征：4个：并发性、共享性、异步性、虚拟性 操作系统的基本功能：4个：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理 中文Windows XP的应用：文件名、建立文件夹、文件与文件夹的选取、复制、移动、删除、恢复、