《大学计算机基础》-陈语林-电子教案 p04

《《大学计算机基础》-陈语林-电子教案 p04》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《大学计算机基础》-陈语林-电子教案 p04（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第4章 操作系统及其应用,操作系统是直接控制和管理计算机系统硬件和软件资源以方便用户充分而有效地利用计算机资源的程序集合，是用户与计算机系统交换的工作界面。 4.1 操作系统概述 操作系统(Operating System，OS)既是计算机系统资源的管理员，又是计算机系统用户的服务员。,操作系统是计算机系统资源的管理者，从其自身的功能来讲是用来控制和管理计算机系统的硬件资源和软件资源；从用户的角度来说是用户与计算机之间通信的桥梁，为用户提供访问计算机资源的工作环境，用户通过使用操作系统提供的命令和交互功能实现访问计算机的操作。 一、 操作系统的基本概念 1操作系统的形成和发展 手工操作阶段 (

2、2) 批量处理阶段,(3) 操作系统形成阶段 多道程序和分时系统的出现，标志着操作系统的正式形成。 (4) 操作系统的标准化阶段 2操作系统的定义 操作系统是计算机系统中的一种系统软件，它是这样一些程序模块的集合它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的软硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使用户能够灵活、方便、有效的使用计算机，并使整个计算机系统高效率的运行。,3操作系统的特征 并发性。 共享性。 不确定性。 虚拟性。 可重构性。 4操作系统的最新发展 更强的分布式处理能力 更高的安全性和可靠性 符合开放式模型 更方便的用户界面,二、操作系统的分

3、类 按照操作系统所提供的功能进行分类，可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、单用户操作系统、网络操作系统和分布式操作系统等。 1批处理操作系统 批处理操作系统要求用户事先把上机解题的作业准备好，包括程序、数据以及作业说明书，然后直接交给系统操作员，并按指定的时间收取运行结果，用户不直接与计算机打交道。,2分时操作系统 分时操作系统允许多个用户共计同一台计算机的资源，即在一台计算机上连接几台甚至几十台终端机，终端机可以没有CPU与内存，只有键盘与显示器，每个用户都通过各自的终端机使用这台计算机的资源，计算机系统按固定的时间片轮流为各个终端服务。由于计算机的处理速度很快，用户感觉不到

4、等待时间，似乎这台计算机专为自己服务一样。 3实时操作系统 实时操作系统指系统能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致地运行。,4单用户操作系统 单用户操作系统是随着微机的发展而产生的，用来对一台计算机的硬件和软件资源进行管理，通常分为单用户单任务和单用户多任务两种类型。 5网络操作系统 网络操作系统用于对多台计算机的硬件和软件资源进行管理和控制，提供网络通信和网络资源的共享功能。 6分布式(多处理机)操作系统 用于管理分布式系统资源的操作系统称为分布式操作系统。,4.2 操作系统的主要功能 操作系统对计算机资源进行控制和管理的功能主要分为处理机管

5、理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理等五个部分。 一、进程及处理机管理 1进程的概念 2进程的描述 主要由进程控制块(PCB，Process Control Block)、有关程序段和该程序段对其进行操作的数据结构集3部分组成。,3进程与程序的关系 进程是一个动态的概念，而程序是一个静态的概念；程序是指令的有序集合，没有执行含义，而进程则强调执行过程，动态创建，并被调度执行后消亡；进程具有并行特征，而程序没有；进程是系统中独立存在的实体，是竞争资源的基本单位；进程的存在必然需要程序的存在，但进程和程序不是一一对应的，由于进程是程序的执行过程，所以程序是进程的一个组成部分；处于静止状态的程

6、序不对应任何进程，当程序被处理机执行时，它一定属于某一个或者多个进程；不同的进程可以包含同一可载入程序，只要该程序所对应的数据集不同。,4线程 线程被称为轻量级(Lightweight Threads，LWP)进程，它描述进程内的执行状况，是操作系统分配CPU时间的基本单位。 线程可以分为核心级线程(Kernel Threads)和用户级线程(User Threads)。核心级线程由操作系统支持，直接由操作系统产生，在核心空间运行。用户级线程由用户创建。一般来说，核心级线程比用户级线程具有更高的优先级，能优先获得CPU时间。,二、作业管理 1作业的含义 作业是指用户在一次计算过程中或一个事务处

7、理中要求计算机系统所要完成工作的集合，它是用户向计算机提交一项工作的基本单位。 2作业调度的过程 一个作业进入系统并建立相应的一个或多个进程后，由进程调度来分配处理机，让其在处理机上运行，完成该作业的任务。 提交状态 (2)准备状态 (3) 执行状态 (4) 完成状态,3作业调度程序 作业调度程序的主要功能是按照某种算法或策略从作业的后备队列中选择某个作业进入内存，并为作业做好运行前的准备工作和作业完成后的善后处理工作。 4调度算法 作业调度程序最主要的功能就是通过一定的算法从后备状态的作业中挑选作业进入运行状态。 先来先服务调度算法 最短作业优先调度算法 响应比高者优先调度算法,5作业与进程

8、的关系 作业是用户向计算机提交任务的任务实体，而进程则是具体完成用户任务的运行实体、分配计算机资源的基本单位。 三、存储管理 1存储 所谓存储就是根据不同的应用环境，通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。 2存储管理 存储管理是指管理存储资源，为用户合理使用存储资源提供有力的支撑。,3存储管理的基本功能 存储管理的主要任务是管理存储器资源，为多道程序运行提供有力的支撑。存储管理的主要功能包括： 主存的分配和回收 存储共享 内存保护 扩充主存容量 地址变换 4存储分配的方式 存储分配主要解决多道作业之间划分主存空间的问题,5虚拟存储器 虚拟存储技术是非常重要的存

9、储管理技术，其核心思想是利用巨大的硬盘空间来弥补不足的实际内存空间。 6缓存机制 缓存机制是为了提高高速CPU或内存与低速外部设备之间的处理速度不匹配的问题而产生的缓冲技术，即I/O缓冲器。其工作过程是在CPU或内存与外部设备交换数据时，两者间不直接进行，而是通过缓冲器进行。利用I/O缓冲器来提高CPU与输入/输出设备之间的并行程度，提高整个系统的运行效率。,四、设备管理 设备管理的主要任务是优化设备的调度、提高设备的利用率；根据各种设备的特性确定相应的分配策略、进行妥善的管理，按照进程的请求把输入/输出设备分配给提出请求的进程；控制输入/输出设备和CPU或内存之间的数据交换；为用户提供一个友

10、好的透明的接口，把用户和设备硬件特征分开，使用户在编写应用程序时不用涉及具体设备，系统按用户要求控制设备工作。这些任务都是由设备管理程序实现的。,五、文件管理 文件管理的主要任务是对用户文件和系统文件进行有效管理，实现按名存取；实现文件的共享、保护和保密，保证文件的安全性；并提供给用户一套能方便使用文件的操作命令。 1文件系统基础知识 (1) 文件的概念 文件是一组信息的集合，如源程序、可执行的二进制代码程序数据、文本、表格、声音及图像等，是用户存储、查询和管理信息的一种方式。,(2) 文件的命名 文件名是由字母、数字、下划线等组成；扩展名则由一些特定的字符组成，具有特定的含义，通常用来识别文

11、件的类型。 (3) 文件的类型 2文件的结构 (1) 文件的逻辑结构 文件的逻辑结构是从用户的角度所观察到的文件组织形式，文件的逻辑结构与存储设备无关。,(2) 文件的物理结构 文件的的物理结构是从系统实现的角度看文件在外存上的存放组织形式，文件的物理结构与存储设备的特性有关。 文件在逻辑上都可以看作是连续的，但在存储设备上存放时却有多种组织形式，如顺序结构、链接结构和索引结构等。 3文件的存取方法 (1) 顺序存取 顺序存取是最简单的方法，严格按照文件信息单位排列的顺序依次存取。,(2)随机存取又称直接存取，在存取时必须先确定进行存取时的起始位置(如记录号、字符序号等)。 4文件存储设备 常

12、用的文件存储设备有磁带和磁盘。 5文件目录 把所有的文件控制块FCB组织在一起就构成了文件目录，即文件控制块的有序集合。 单级目录结构 二级目录结构 多级目录结构,4.3 Windows操作系统的应用 一、Windows操作系统的发展与特点 1Windows操作系统的发展 2Windows操作系统的主要特点 (1) 采用了图形用户界面，供用户方便地使用计算机，减轻了用户记忆与理解操作命令地负担。 (2) 在内存管理上，实现了虚拟内存管理，应用程序和它所处理的数据几乎不受内存容量地限制。 (3) 提供了可同时运行多个任务的能力(称为多任务处理)，在各个任务之间可以方便地进行切换和交换信息。,(4

13、) 提供各种系统管理的工具(例如，程序管理器、文件管理器等)，提供各类必要且有效的使用程序(例如，绘画用的画笔程序Paintbrush、文字处理软件Write)等。 (5) 配置了具有多媒体处理能力的若干使用程序，允许图形、文字、声音同时进行播放。 (6) 提供与局域网或远程网的接口(包括通信软件Terminal等)和常用的通信应用软件(如浏览器、电子邮件) (7) 提供对各类I/O设备的接口与管理，提供相应的驱动程序与管理程序(例如，打印管理器、控制面板、Windows设置程序等)。 (8) 提供联机帮助，用户可以及时地从计算机中获得有关操作说明的信息。,二、 Windows 注册表 1注册

14、表的概念 注册表中存放着各种参数，直接控制着系统的启动、硬件驱动程序的装载以及一些系统应用程序的运行，从而在整个系统中起着核心作用。 注册表包括如下的内容。 (1) 软、硬件的有关配置和状态信息，应用程序和资源外壳的初始条件、首选项和卸载数据。 (2) 联网计算机整个系统的设置和各种许可，文件扩展名与应用程序的关联，硬件部件的描述、状态和属性。 (3) 性能记录和其他底层的系统状态信息，以及其他数据。,2注册表的特点 3注册表文件的组成 4注册表编辑器 注册表编辑器是一个用来查看、更改系统注册表的高级工具，它包含有关用户计算机的运行信息。系统提供了两个注册表编辑器，一个是Regedit.exe

15、，另一个是Regedt32.exe。,5注册表的结构 注册表按层次结构来组织。由项(主键)、子项(子键)、配置单元(根键)和键值项组成。 6注册表中的键值项数据 字符串值(REG_SZ) 二进制值(REG_BINARY) DWORD值(REG_DWORD),三、Windows 用户和密码 添加新用户和修改密码时，单击“开始/设置/控制面板/用户帐户”,4.4 Windows文件与文件夹管理 一、文件与文件夹 1文件与文件夹的概念 所谓文件(file)就是一组相关数据的集合 Windows中文件可分为两类：程序文件和数据文件。 2文件与文件夹的命名 Windows 的文件名由文件主名和扩展名两部

16、分组成，中间用一个圆点“”分隔开。,二、文件系统 文件系统就是在硬盘上存储信息的格式。常见的文件系统有FAT16、FAT32、NTFS三种。 1FAT16文件系统 2FAT32文件系统 可以支持更大的磁盘分区，文件的存储效率也非常高。 3NTFS文件系统 NTFS文件系统的设计目标就是用来在很大的硬盘上能够很快地执行诸如读、写和搜索这样的标准文件操作，甚至包括像文件系统恢复这样的高级操作。,三、文件与文件夹的操作 Windows 中的文件与文件夹操作主要是通过“我的电脑”或资源管理器来完成的。 1“我的电脑”和Windows资源管理器,2文件与文件夹的选定及取消 3文件与文件夹的创建和重命名 4文件与文件夹的属性 文件及文件夹的属性表明文件及文件夹是否为只读、隐藏、准备存档(备份)、压缩或加密，以及是否应当索引文件内容以便快速搜索文件的信息。 5文件与文件夹的删除 6文件与文件夹的搜索 7文件与文件夹的安全保证,4.5 Windows应用程序应用 一、启动、切