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1、1第三章第三章 操作系统基础知识操作系统基础知识搽篇跟鉴啼筋鸿锐温赎屋旁赶录帛辉娩时热封收直褂躺悔抿播陨孩愉茫以第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识2概概 念念 操操作作系系统统OSOS( (O Operating perating S System)ystem)位位于于硬硬件件之之上上, ,是是最最贴贴近近硬硬件件的的系系统统软软件件, ,是是第第一一层层扩扩充充硬硬件件功能的功能的程序集合程序集合。功能功能： 管管理理和和控控制制计计算算机机软软件件和和硬硬件件资资源源，使使计计算机各部分算机各部分协调工作协调工作; ; 合理组织合理组织计算计算机工作流程机工作流程； 为为用户用户使用
2、计算机使用计算机提供提供友好的友好的人机界面人机界面OSOS硬件硬件狸揭瓷沽氟吹嗣歼息八噬檬卸遮盘杠饲退副金警霜浙腕痰酝扒誉霍腕嫩袖第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识3操作系统对硬件的管理操作系统对硬件的管理l为程序为程序分配内存分配内存、CPUCPU和和外存储器；外存储器； 管管理理键盘键盘、鼠标鼠标、显示器显示器和和打印机打印机等等输入输入/ /输出输出设备；设备；l为用户为用户隐藏具体硬件的控制细节隐藏具体硬件的控制细节，屏蔽不同，屏蔽不同设设备备之间的之间的差异差异，使用户，使用户更容易更容易地使用计算机。地使用计算机。挝暮锐论吮承团末氓跃佩苫蔫犊了界近臼吠吼渭项脚辊拒刻滔叮腋悟
3、谁斗第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识4操作系统对软件的管理操作系统对软件的管理l为用户提供为用户提供操作界面操作界面和各类和各类服务服务程序；程序；l分类分类管理文件管理文件，调度调度和和控制控制各类程序使它们协各类程序使它们协调运行；调运行；牙堕报浴惜聘侦宅暮猪搀别欣蛆唐钝从座肝壹膛宿征偿卉救仿符伎帚命慌第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识5其他软件其他软件3.1 3.1 常见的操作系统简介常见的操作系统简介 计计算算机机系系统统层层次次结结构构可可以以分分为为3 3部部分分: :硬硬件件、操操作作系统系统、其他软件其他软件。硬件硬件：所有软件运行的：所有软件运行的物质基础物质基
4、础； 操操作作系系统统：计计算算机机系系统统中中必必不不可可少少的的系系统统软软件件； 其其他他软软件件都都必必须须在在硬硬件件平平台台上上运运行行操操作作系系统统后后才能安装和运行才能安装和运行操作系统操作系统硬件硬件计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构: :裸机裸机曾灯喧裕肋尺纺贼阂扫卞灵剑缩寞乡臣廷相沽涂靶阂西困蔓酱讲寐搽骸墓第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识63.1.1 DOS3.1.1 DOS操作系统操作系统DOSDOS是是磁盘操作系统磁盘操作系统( (D Disk isk O Operating perating S System)ystem)，是一种，是一种单用户单用户
5、、单任务单任务的微型计算的微型计算机操作系统。机操作系统。主主要要功功能能：命命令令处处理理、文文件件管管理理和和设设备备管管理理。主主要要特特点点：系系统统开开销销小小, ,运运行行效效率率高高, , 但但资资源源管管理理功功能能简简单单，新新硬硬件件需需独独立立安安装装驱驱动动程程序，序，字符型用户界面字符型用户界面, , 操作不太方便。操作不太方便。恿酋婶匙患句贴念洪率祟荔衷攀仁充需肾镇挥罪摔役掠讯盼脓匹这诈巨逐第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识7DOSDOS操作系统操作系统命令处理操作系统命令处理操作系统DOS，逐渐被图形处理，逐渐被图形处理操作系统如操作系统如windows所取
6、代。但现代操作系统所取代。但现代操作系统仍然保留着类仍然保留着类DOS风格的命令接口。风格的命令接口。单击单击“开始开始”菜单菜单“程序程序”“附件附件”“命令提示符命令提示符”，可以进入，可以进入DOS命令操作命令操作窗口。窗口。 DOS命令如命令如DIR ，DATE 等等篙喳假优鸣马的袄楚瞧淤锋纷锥圆房疹训绦垢警字如哉僳奥舱众掳武溶陆第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识8 3.1.2 Windows 3.1.2 Windows操作系统操作系统19851985年年1111月月到现在，到现在，WindowsWindows操作系统的优操作系统的优良性能奠定了微软在操作系统上的垄断地位。良性能
7、奠定了微软在操作系统上的垄断地位。1.1.目前运行的版本目前运行的版本Windows 2000Windows 2000：有有4 4个个版本：版本：ProfessionalProfessional、ServerServer、Advanced ServerAdvanced Server、Datacenter Server Datacenter Server 。Windows XP: Windows XP: 有有3 3个版本：个版本：Home EditionHome Edition、 ProfessionalProfessional、64-bit Edition 64-bit Edition 。Wi
8、ndows 7: Windows 7: 有有6 6个版本：个版本：StarterStarter、Home Home BasicBasic、 Home Premium Home Premium、 Professional Professional、EnterpriseEnterprise、UltimateUltimate。彤涌澎茸卫辨蓉邓巳平凤耗叶卧脱射酸淹易绑吧清拇膀本背舶调有戮抱迅第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识9 2. 2. 主要特点主要特点面向对象面向对象图形界面图形界面 统一的统一的用户界面用户界面即插即用即插即用技术技术 多任务处理多任务处理虚拟内存虚拟内存技术技术多种多种系
9、统管理系统管理工具工具网络通信网络通信功能功能多媒体多媒体功能功能炭馋瓦谦泪荤挂疫铬纳律恃气锹瘁养橇安订的网夏遗嗣呻钞魄霞擞眷车揍第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识10 3.1.3 UNIX / Linux 3.1.3 UNIX / Linux 操作系统操作系统1.1. UNIX UNIX 操作系统操作系统是是一一个个多多用用户户、多多任任务务、交交互互式式分分时时网网络络操操作作系系统统。特特别别是是在在工工作作站站、中中小小型型计计算算机机以以及及巨巨型计算机上应用更为广泛。型计算机上应用更为广泛。2.2. Linux Linux 操作系统操作系统LinuxLinux是是以以UNIX
10、UNIX内内核核为为基基础础的的一一种种操操作作系系统统，基基本本包包含含UNIXUNIX的的全全部部功功能能，最最大大特特点点是是完完全全免免费费和源代码公开。和源代码公开。颐吊尼沫萎擞珊杀旱汤轻砍棋嫩涂谎咋男龟寅畸壳谭善硬岂棉当做介敷渴第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识113.2 3.2 操作系统的诞生操作系统的诞生计算机诞生计算机诞生初期初期并并没有操作系统没有操作系统。是机器码。是机器码时代时代, , 人们手工操作计算机人们手工操作计算机, , 只有通晓计算只有通晓计算机硬件知识的机硬件知识的人员人员才能才能使用计算机使用计算机。此阶段的计算机此阶段的计算机没有键盘没有键盘和和显
11、示器显示器等等输入输入/输出设备输出设备，只有只有一个一个控制面板控制面板，仅提供一些基，仅提供一些基本本操作键操作键。数据及程序的输入和存储由。数据及程序的输入和存储由穿孔纸穿孔纸带带或或卡片卡片来完成。来完成。穿孔纸带穿孔纸带穿孔卡片穿孔卡片3.2.1 手工操作阶段手工操作阶段（1946年年-50年代中期）年代中期）驯亲萎仗捐曹稽每唱驮问凹樟呕篓掀迄朴骚社供缅认印谩帅叼饲督扇绒盎第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识12 1.1. 穿孔纸带穿孔纸带每每行行分分8列列，每每列列可可以以穿穿一一个个孔孔，有有孔孔表表示示1，无无孔孔表表示示0，一一行行恰恰好好记记录录一一个个符符号号的的二二
12、进进制制表示表示。2.2. 穿孔卡片穿孔卡片每每张张有有8080列列1212行行， 每每列列最最多多穿穿3 3个个孔孔，表表示示一个符号，一张卡片可以一个符号，一张卡片可以存储一行语句或数据存储一行语句或数据3.2.1 手工操作阶段手工操作阶段综猜砾恕漫监栈耸卵兴裤轰函坷炼地炒旺裂怯坚券拧麦瘸蜘艺雍苛彻坡嵌第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识133.2.1 手工操作阶段手工操作阶段使用计算机的使用计算机的过程过程 用户用机器语言编程序用户用机器语言编程序程序和数据通过穿孔机记程序和数据通过穿孔机记录在穿孔录在穿孔纸带纸带或或卡片卡片上上将将纸带纸带或或卡片卡片装入光电输入机装入光电输入机用
13、控制面板启动光电输入机用控制面板启动光电输入机将将程序和数据程序和数据读入计算机读入计算机计算机执行程序计算机执行程序结果输出结果输出到到纸带纸带或或卡片卡片上上 主机主机 控制台控制台输入设备输入设备输出设备输出设备忆孺沛谤怨点传饭讼潭互脱纪屁懒助茨活厘襟贰敦啦都讹僻闪猪专捆辐淖第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识143.2.2 批处理阶段批处理阶段 为了为了提高提高计算机的计算机的利用率利用率，解决，解决人机等待人机等待问问题，减少题，减少人为干预人为干预。在。在20世纪世纪50年代，外部设备年代，外部设备有了打印机和磁带机，人们将要运行的程序以有了打印机和磁带机，人们将要运行的程序以
14、作作业业的形式组织起来，的形式组织起来，作业作业由由程序程序、数据数据及及作业说作业说明书明书组成，操作人员将组成，操作人员将若干个作业合并若干个作业合并成一批，成一批，通过通过光电输入设备光电输入设备，将，将一批批一批批作业的作业的穿孔纸带穿孔纸带或或卡片卡片输入到系统中。输入到系统中。批处理主要经历批处理主要经历联机联机和和脱机脱机两个阶段。两个阶段。徊儒新饮娥焙赢喘脊载硝肩劳丫蓟斯秘欢撬马渍噪坚诊坠硒傍吓茵剂挠黍第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识151. 1. 联机批处理联机批处理 将将读卡机读卡机与与计算机计算机相连，由相连，由主机主机直接直接控制控制读读卡机输入卡片，将卡机输入
15、卡片，将数据数据和和程序程序存储到存储到磁带机磁带机上，上，再再由主机由主机中的中的监督程序监督程序从磁带机上从磁带机上读取作业读取作业进行进行处理，将处理的处理，将处理的结果结果直接直接输出到打印机上输出到打印机上。 打印机打印机磁带机磁带机主机主机读卡机读卡机主机完成一个作业后再读取下一个主机完成一个作业后再读取下一个 堕霞洋岂汐炔紫铃拧饯蔫涸霄炬淡皇榨捎暂转亡钓稼坷雷醒港角亩镍捻剔第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识162. 2. 脱机批处理脱机批处理 脱机批处理脱机批处理在系统中另加一台功能简单的在系统中另加一台功能简单的外围控制机外围控制机，只与只与IO设备设备连接连接，不与主机
16、连，不与主机连接，它主要接，它主要负责负责IO操作。操作。 人工人工打印机打印机磁带机磁带机主主机机读卡机读卡机磁带机磁带机外围控制机外围控制机主机完成一批作业后再读取下一批主机完成一批作业后再读取下一批 斜郭遇恤岸价攘贡蘑秸疥咕硕班郸泅肺朝舅料析柠煎媳翱料冒饯狰灌赢旺第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识17读卡机读卡机打印机打印机外围控制机外围控制机输入磁带输入磁带输出磁带输出磁带主机主机监监督督程程序序以脱机方式成批以脱机方式成批装入磁带的作业装入磁带的作业用用 户户作业作业结结 果果操作系统的萌芽操作系统的萌芽通过通过外围控制机外围控制机作业作业成批进出系统。成批进出系统。在磁带上选
17、一个在磁带上选一个作业让主机处理作业让主机处理2. 2. 脱机批处理脱机批处理计算机计算机膳廉骇笑秋先缓作溜薯嫂粒鼎干搁融对鉴驾曾拿赞决芜蘸功螟皆制撞夷鸯第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识183.2.3 假脱机阶段假脱机阶段 20世纪世纪60年代初期，在年代初期，在主机主机与与外部设备外部设备之间之间加一台加一台I IO O处理机处理机，通常称为，通常称为通道通道，与，与CPUCPU共享内共享内存资源，代替存资源，代替CPUCPU完成完成I IO O操作，并与操作，并与CPUCPU并行工并行工作作。 通道通道有自己的指令系统和控制部件，专门处理有自己的指令系统和控制部件，专门处理I/O副
18、规乍孰枣还蛾史颊螟耪刀搁嘱叔钞奴啦盛舔仁垫骚勘顽蛹遇亨雹谋宠党第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识19读卡机读卡机打印机打印机I/OI/O处理机处理机通道通道磁磁 带带主机主机用用 户户作业作业结结 果果 假脱机技术假脱机技术计算机计算机中断请求中断请求每当每当通道通道完成完成I/O操作，都向操作，都向CPU发出发出中断请求中断请求中断请求中断请求：通道向：通道向CPUCPU的一种信号。的一种信号。出现出现中断请求中断请求时，时，CPUCPU暂停执行现程序暂停执行现程序，转去执，转去执行行中断处理程序中断处理程序，再返回被暂停的程序继续执行。，再返回被暂停的程序继续执行。十挺就苹衍姜榔钳侩
19、孵殃黑宴递挠勿机诚娇懈汾路潜狠撩辖欠倔蝇岗谨辖第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识203.3 操作系统的分类及特征操作系统的分类及特征 操作系统操作系统是计算机系统中的是计算机系统中的核心软件核心软件，其类，其类型与计算机的型与计算机的硬件结构硬件结构有着紧密联系，通过操作有着紧密联系，通过操作系统才能实现硬件的功能，系统才能实现硬件的功能，操作系统操作系统的的类型类型也决也决定着定着计算机系统计算机系统的的运行模式运行模式、作用作用和和功能功能。 3.3.13.3.1 操作系统操作系统的的基本类型基本类型 根据操作系统的根据操作系统的功能特征功能特征，可以将操作统，可以将操作统分分为为多
20、道批处理多道批处理系统、系统、分时分时系统和系统和实时实时系统系统3 3种基种基本类型。本类型。椅咸吉效昨痰剑边孟腑屯骇浅鹊创展询咯倦娇棋歼漠起吃达梯破规蝇觅珠第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识21 1. 1. 多道批处理系统多道批处理系统输出机输出机输入机输入机作作业业结结果果作业作业1 1作业作业2 2：作业作业n后备队列后备队列结果结果1 1结果结果2 2：结果结果k输出井输出井内存内存+ + CPU进程进程1进程进程2：进程进程n主机主机外存储器外存储器内存中有多个进程交替运行内存中有多个进程交替运行作业作业预先在预先在外存中外存中排成排成( (后备后备) )队列队列，由作，由作
21、业业调度程序调度程序从后备队列中选从后备队列中选若干若干个作业装入内个作业装入内存，程序以存，程序以进程的方式进程的方式交替运行。输出结果存交替运行。输出结果存入输出井，由输出机输出结果。入输出井，由输出机输出结果。 调度程序调度程序外存储器外存储器资勘声汇遏牵敦粕砷嫡畅撇驱逸源漾斡圣文腑呵薯惨管匪落缕缩猿沁侈销第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识22操作系统程序操作系统程序和和多道用户程序多道用户程序占用占用CPUCPU的过程的过程程序程序A A程序程序B B程序程序C C调度程序调度程序CPUCPU时间时间t2t2t8t8t4t4t10t10t6t6t3t3t5t5t7t7t9t9t1
22、1t11结束结束I/O操作操作t1t1开始开始I/O操作操作 一个程序一旦获得一个程序一旦获得CPU，就一直占用，直到需要，就一直占用，直到需要I/O操作操作避黑招屎掐烩伶揣投绿铜妹议嫡嫌操茹紊很提洗堤待卤逞震防个掉童精陇第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识23多道批处理系统的特点多道批处理系统的特点 具有具有CPU与与IO设备设备并行工作、并行工作、用户程序用户程序占占用用CPU不可不可剥夺、资源剥夺、资源利用率高利用率高和和系统吞吐量大系统吞吐量大等优点，但缺点是用户等优点，但缺点是用户脱机使用脱机使用计算机，缺乏计算机，缺乏人人机交互性机交互性。这种操作系统。这种操作系统适用适用于运
23、行于运行时间长时间长、数数据运算量大据运算量大的程序。的程序。 主要特征：多道性主要特征：多道性和和成批性成批性：(1)多道性多道性：内存中：内存中同时驻留多道程序同时驻留多道程序并发执行并发执行(2)成批性成批性：作业：作业成批进入成批进入系统，系统，成批成批处理。处理。这冲轴溪拈擞注后畸没却篮民荒釉歼瞳徘枣放惋缴梳袁沈移刹铃豁公狼更第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识242 2、分时系统、分时系统 一台主机一台主机连接连接多个终端多个终端，每个终端由一个用，每个终端由一个用户使用，每个用户同时只能运行一个程序。户使用，每个用户同时只能运行一个程序。终端终端1打印机打印机主主机机外存储器
24、外存储器终端终端2终端终端3终端终端n显示器加键盘显示器加键盘垄象灭滓惟崎育褥瞻危琐痹穗胆抹捉嚷周鹰申咏捎蛇呀干贩什辉锥封挑册第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识25分时系统的特点分时系统的特点 在分时系统中，将在分时系统中，将CPUCPU的的时间时间分成若干个分成若干个时时间片间片，每个时间片，每个时间片几十毫秒几十毫秒。各个程序以时间片。各个程序以时间片为单位轮流执行为单位轮流执行, ,宏观上看每个程序都在运行。宏观上看每个程序都在运行。 分时操作系统分时操作系统硬件层硬件层.终端终端1终端终端2终端终端nCPU时间时间分成时间片分成时间片处理终端请求处理终端请求 连接多个终端连接多个
25、终端每个终端独立使用自己的时间片每个终端独立使用自己的时间片CPUCPU时间时间撤狄包贼披的恍寓疹缨澡适踩瘦银猖胡疗木欢募提蝉和疾熙包狭沏仑蓟辟第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识26 主要特征主要特征：多路性多路性、交互性交互性和和独占性独占性：（1 1）多路性多路性：允许一台主机连接多个终端，同：允许一台主机连接多个终端，同时有多个用户程序驻留内存时有多个用户程序驻留内存（2）交互性交互性：系统以对话方式为各个终端服务：系统以对话方式为各个终端服务（3）独占性独占性：每个用户都独占一个终端，以交：每个用户都独占一个终端，以交 互方式使用计算机，共享主机资源。互方式使用计算机，共享主机资
26、源。 分时系统的特征分时系统的特征 迎悼惭密呸期颤堪恫监栋坠藩秧意远邯削嚣漓爽久蜡回冀镰致铃娥尔肃项第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识273 3实时系统实时系统 实时系统实时系统是指计算机系统在是指计算机系统在规定的时间内规定的时间内响响应应外部外部（设备设备或其他或其他计算机计算机系统）的请求，完成系统）的请求，完成相关的事物处理任务。特征：相关的事物处理任务。特征：及时性及时性、可靠性可靠性。 分为分为两大类两大类：l实时控制实时控制系统系统 用于机器人、智能设备、工业生产过程、宇用于机器人、智能设备、工业生产过程、宇航控制以及导弹制导等。航控制以及导弹制导等。l实时信息处理实时信息
27、处理系统系统 用于处理信息联机检索和信息实时接收等。用于处理信息联机检索和信息实时接收等。屠菌吠康窝抓雄尧卸脑洪乎师西鲜储接权欣鲤缘舅灸找篆短抖泣菜滑烫量第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识283.3.2 3.3.2 实用操作系统实用操作系统 多多道道批批处处理理系系统统、分分时时系系统统和和实实时时系系统统是是操操作作系系统统基基本本功功能能的的三三种种类类型型，而而实实用用操操作作系系统统则往往兼有两者或三者功能特点。则往往兼有两者或三者功能特点。随着技术发展，催生了新型操作系统随着技术发展，催生了新型操作系统 1.嵌入式嵌入式操作系统操作系统2.2.网络网络操作系统操作系统3.3.分
28、布式分布式操作系统操作系统4.多处理机多处理机操作系统操作系统傈坦瓣竿羞丧李偶刀蛰晦熏洲绷奔邓悉鼻诉糯脏尚茄贫政姿烹辩醋涣万烈第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识291. 1. 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 嵌入式操作系统嵌入式操作系统是运行在是运行在嵌入式计算机嵌入式计算机中的中的操作系统。它由一个操作系统。它由一个规模较小的内核规模较小的内核及根据需要及根据需要设计的系统模块组成，对设计的系统模块组成，对硬件硬件有较强的有较强的依赖性依赖性，通常通常固化在主机中固化在主机中，能提供程序的基本运行，能提供程序的基本运行环境环境和和硬件接口硬件接口。 主要特点是：主要特点是：多道程序多道程
29、序和和实时性实时性。 例如，例如，汽车汽车、家用电器家用电器和和手机手机等产品中都在等产品中都在运行嵌入式操作系统。运行嵌入式操作系统。挪耗犀韧啼腾袄潘畴昆嫁轧谆华颈娄公啄罕蚂垦戊踩完别胡聊贵汉课研匆第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识30网络操作系统网络操作系统实现实现网络通信网络通信和和资源管理资源管理。一。一个网络系统中，可以连接个网络系统中，可以连接各种类型各种类型的计算机，各的计算机，各台计算机上可以运行台计算机上可以运行不同不同的的网络操作系统网络操作系统，计算，计算机之间可以没有主从关系，并且有各自的独立功机之间可以没有主从关系，并且有各自的独立功能，但相互之间可以能，但相互
30、之间可以信息交换信息交换和和资源共享资源共享。打印机主机主机1NOS主机主机2NOS主机主机3DOS2. 2. 网络操作系统网络操作系统 哼觉井拂桔孰荧兆葡惨孕闰营谍消拄栏牌诧刘衫阮淌桩届樟磷如蚕肮按茨第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识31在在计计算算机机网网络络基基础础上上，解解决决了了不不同同地地域域的的计计算机之间算机之间资源共享资源共享、均衡负载均衡负载、并行处理并行处理等问题。等问题。特征特征：统一性统一性、共享性共享性、可靠性可靠性和和透明性透明性。Win主机3Win主机2Win主机1统一性作业可迁移至其他主作业可迁移至其他主机上处理机上处理, ,实现处理机资实现处理机资源源
31、共享。共享。 系统中多台主机处于系统中多台主机处于同等地位同等地位, ,没有主从关系没有主从关系; ;没有地理位置上的差异。没有地理位置上的差异。可靠性透明性3. 3. 分布式操作系统分布式操作系统书寇埔匿舶幼与凳袋升臂令呻秸斜由付耳裁庆坏换挞夜咀顶骗兢街祖氟怎第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识32运运行行在在多多个个CPUCPU上上，共共用用计计算算机机系系统统中中的的主主存存，时时钟钟，总总线线和和外外部部设设备备。也也称称为为并并行行操操作作系系统统或或紧耦合系统。紧耦合系统。对称多处理系统对称多处理系统：CPUCPU之间没有主从关系。之间没有主从关系。CPU公共内公共内 存存CP
32、UCPU4. 4. 多处理机操作系统多处理机操作系统 皇具瘸挎匡隧桨篡诈付帮舀赢任快壤寂追食莎非输劣吮谅雪袜宜苹衔酋咀第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识333.3.3 3.3.3 操作系统的特征操作系统的特征 在在一一段段时时间间内内多多个个程程序序同同时时运运行行，宏观上同时宏观上同时，微观上串行微观上串行。共享性共享性并发性并发性虚拟性虚拟性异步性异步性 多个程序或作业多个程序或作业共享系统资源共享系统资源。一一个个物物理理实实体体变变成成逻逻辑辑上上多多个个对对应应物物，或或将将多多个个物物理理实实体体变变成成逻逻辑辑上上一个一个对应物。对应物。 先先进进入入内内存存的的作作业业可
33、可能能后后完完成成，而而后进后进入内存的作业可能入内存的作业可能先完成先完成 。程序并程序并行性行性 在在同同一一时时刻刻运运行行多多个个程程序序，从从微微观和宏观上都是观和宏观上都是同时发生同时发生。该柠厄宙力壁矾闪潦保忠擒挠四腊羌钵魔卞白揩舍晒喝缮杯依柔象淋坟蓟第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识343.4 操作系统的管理功能操作系统的管理功能2. 存储管理存储管理4. 设备管理设备管理1. 进程管理进程管理3. 文件管理文件管理 从从资源管理资源管理角度看，包括：角度看，包括：进程进程管理、管理、存存储储管理、管理、文件文件管理和管理和设备设备管理管理4项项基本管理功基本管理功能，只
34、有批处理系统还包括作业管理功能。能，只有批处理系统还包括作业管理功能。 苗偏勺间撂神吁追汗妄凳龄另化荒侩厦铬贪膝淳伺碎畜映绝牙钉硷暑话璃第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识353.4.1 3.4.1 进程管理进程管理 进程管理主要对进程管理主要对处理机处理机（CPUCPU）进行）进行分配分配和和管理管理，因此，因此，进程管理进程管理也称也称处理机管理处理机管理。从宏。从宏观上看，程序进入主机后就在运行，但从微观观上看，程序进入主机后就在运行，但从微观上看，程序只有获得上看，程序只有获得CPUCPU才在运行。才在运行。仇惭拴弄免翼韦编扒憨疤账副球您晰于拣碳缝矢怜铝换悬序粤糙咱佳泥怯第章操作系
35、统基础知识第章操作系统基础知识361、进程的概念、进程的概念 进程进程是程序在一个是程序在一个数据集合数据集合上的上的一次运行一次运行活动活动，是系统，是系统资源分配资源分配和和调度调度的基本单位。的基本单位。 一个一个程序程序投入运行，操作系统就投入运行，操作系统就为其创建为其创建了了进程进程，程序的，程序的每次运行每次运行都产生都产生进程进程，多次运行，多次运行产生多个产生多个进程进程。憎债瘫揍柑凌半最咏惨吊币沏诈纵稽述乖喇栖癌仕约谦墒却颧溃忧洽刽陀第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识37Windows的任务管理器查看进程的任务管理器查看进程 按按Ctrl + Alt + Delete
36、键进入键进入Windows的任务管理器，的任务管理器，在在“进程进程”选项卡中可以查看选项卡中可以查看进程。进程。短传粕络腿扭关裙达劣博矩拇漱圃揩精凰吠糯最鲁琶匣峡悠链猫囱嚷翁烦第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识38由由进程控制块进程控制块、程序程序和和数据数据三三部分组成。部分组成。(1)进程控制块进程控制块（Process Control Block，PCB），），用于描述和管理进程。用于描述和管理进程。PCB是进程存在的是进程存在的唯一唯一标志。标志。(2) 程序程序：进程要执行的：进程要执行的部分部分程序程序代码代码。(3) 数据数据：执行进程时要：执行进程时要处理处理的的数据数
37、据。1. 1. 进程的组成进程的组成叭谁及草环票券杯琅阜省石纱洁也乱斯番溯棕焊创式满挛彰国泞鸵莫信溪第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识392 2进程的状态和转换进程的状态和转换 多个进程多个进程并发并发执行，共享执行，共享CPUCPU资源。操作系资源。操作系统统中的中的进程进程都具有下列都具有下列3 3种基本状态种基本状态: :(1)(1)运行态运行态：得到：得到CPUCPU资源，正在运行进程中的指资源，正在运行进程中的指令。令。(2)(2)就绪态就绪态：进程本身：进程本身具备具备运行运行条件条件，等待，等待获得获得CPUCPU资源。资源。(3)(3)等待态等待态：进程本身：进程本身不具
38、备不具备使用使用CPUCPU的条件，正的条件，正等待等待某一事件发生，这种状态也称某一事件发生，这种状态也称挂起态挂起态或或睡睡眠态眠态。希寐左陵镭啄犹目推改供绘摊刊凋旭漫累歇籽悲者之椿辈救非裔舞深偶稍第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识40进程的基本状态及转换进程的基本状态及转换维挣斌妮擂僵第沃暴碟钠师垫谣炉版那羽付汞抒仔茶女拽纤夺蹦麦谓疤饭第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识413.4.2 存储管理存储管理 在计算机系统运在计算机系统运行过程中，操作系统行过程中，操作系统将将内存储器内存储器划分为划分为系系统空间统空间和和用户空间用户空间，存储管理存储管理主要管理主要管理用用户空间
39、户空间。 系统空间系统空间 6000KB6000KB 3864KB3864KB 3836KB3836KB 3024KB3024KB0000H0000H1000000H1000000H15DC000H15DC000H 19A2000H 19A2000H 1D61000H 1D61000H 2243000H 2243000H 5000KB5000KB 2537000H 2537000H用用户户空空间间授奇跳卷尹混慨茁峰才驹骑垦靠蛮荡逆邮缝捆厅炔康准幽椿侩营辨敬牛仅第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识42存储管理的主要功能存储管理的主要功能程序运行时程序运行时 ，操作，操作系统为程序的指令系统为
40、程序的指令和数据分配适合的和数据分配适合的内存空间；进程不内存空间；进程不需内存时再收回需内存时再收回 分配与释放分配与释放存储管理存储管理存储管理存储管理BBE EC CDDAA地址映射地址映射逻辑地址逻辑地址是相对程序起是相对程序起始单元的地址。程序装始单元的地址。程序装入内存后要将其转换为入内存后要将其转换为物理地址物理地址，即，即地址映射地址映射存储保护存储保护为了确保系统正常为了确保系统正常运行而对运行而对内存空间内存空间数据的保护。包括：数据的保护。包括：限制地址越界限制地址越界和和防防止操作权越界止操作权越界存储区整理存储区整理通过对存储区的整理，把通过对存储区的整理，把内存中的
41、碎片合并内存中的碎片合并，以形，以形成更大的自由分区。成更大的自由分区。 虚拟存储器虚拟存储器用户能使用用户能使用比实际内比实际内存大得多存大得多的虚拟空间，的虚拟空间，实现了内存的扩充。实现了内存的扩充。 雪贿赫放饥似漳怜浓联旭绣验浪恋尼舍窘站笨峰茁聪哆怀侍欠除徽形舵诈第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识431 1存储器的分配存储器的分配 为了便于分配和收回内存空间，操作系统通为了便于分配和收回内存空间，操作系统通过过内存分配表内存分配表和和内存空闲表内存空闲表管理内存储器。管理内存储器。宁喂爱沟爆冤由攘孺斗匹磁悄澳恼妒萧蝇王莎兹撂健答仗胰氢潘用瘦答掏第章操作系统基础知识第章操作系统基础
42、知识442地址映射地址映射 程序中的程序中的地址地址都是相对程序起始单元的地都是相对程序起始单元的地址，称为址，称为逻辑地址逻辑地址，也称为，也称为相对地址相对地址或或偏移地偏移地址址，通常从，通常从0开始编排。开始编排。 操作系统将程序装入内存时，需要根据分配操作系统将程序装入内存时，需要根据分配到的内存到的内存地址地址将程序的将程序的逻辑地址逻辑地址转换为转换为物理地址物理地址。将程序的将程序的逻辑地址逻辑地址变换到变换到物理地址物理地址的的过程过程称为称为地地址映射址映射或或地址重定位地址重定位。 胀箭莆蠕楚韩奢藏罕沥髓雪旧鼓哈杯铁鸟态惶爷钾寥懈户均泪喜傻涩憾锚第章操作系统基础知识第章操
43、作系统基础知识45Load A data1data1 123源程序源程序地址映射地址映射编译连接编译连接Load A 200123逻辑地址空间逻辑地址空间0100200Load A 1100123物理地址空间物理地址空间10001100外存空间外存空间内存空间内存空间程程序序指指令令逻逻辑辑地地址址程程序序指指令令物物理理地地址址汁窟吹盈尹兑凉束赛嘲醛踏犊肝帽杠说杉悲胆返菜母蚊柒幕毒抿亮秒着殊第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识463存储保护存储保护 内存中的内存中的每个进程每个进程都有自己独立的都有自己独立的内存空内存空间间，为了确保它们互不干扰，操作系统对，为了确保它们互不干扰，操作系
44、统对内存空内存空间间进行保护。进行保护。(1)限制地址越界限制地址越界：操作系统对每个进程产生的：操作系统对每个进程产生的地址进行检查地址进行检查，只允许在各自的，只允许在各自的内存空间内存空间或或共享区域中运行和存取数据。共享区域中运行和存取数据。(2) 防止操作越权防止操作越权：用户进程用户进程不允许访问不允许访问系统进系统进程程的内存空间；有些进程可以修改共享区域的内存空间；有些进程可以修改共享区域中的数据，但某些进程只能执行读操作。中的数据，但某些进程只能执行读操作。卧汛陕铀瑶啄肮坯岂造树妹丸裔世抽颇他烙痛夕涟绩寻凶腑抿瘪餐买么闲第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识473.4.3
45、文件管理文件管理 1. 1. 文件系统文件系统 文件文件及其及其管理程序管理程序的的集合集合称为称为文件系统文件系统。文件系统文件系统是操作系统为用户提供的一种基于是操作系统为用户提供的一种基于文件文件和和目录目录的存储的存储机制机制。 文件管理文件管理是对是对文件文件、目录目录和和外部外部 存储器存储器进进行行管理管理，提供，提供按名存取按名存取文件的手段，方便用文件的手段，方便用户对文件进行户对文件进行存取存取、保护保护和和共享共享操作，以便操作，以便充分充分利用外存储器利用外存储器空间。空间。 拥艳钦模翠字戮鞭糟舀贷烩筋峪豺特葫韩钩枪膊拌疑跨另贞戒盔援艰首指第章操作系统基础知识第章操作系
46、统基础知识48文件系统的功能文件系统的功能文件系统文件系统提供对文件提供对文件的的各种操作各种操作提供各种安提供各种安全措施以保全措施以保障障文件安全文件安全实现实现“按名存按名存取取”以方便用以方便用户使用文件户使用文件高效地管理高效地管理外存空间外存空间实现文件实现文件的的共享共享扒揭铲厘蹿傍忠仰廉霉曾涸瓶藩宇俏硅翁仇滔康叔趟酌计家炽建惦皱途鸭第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识49WindowsWindows的文件系统的文件系统 Windows提供了提供了FAT（File Allocation Table）和和NTFS（New Technologies File System）两种两
47、种文件系统。文件系统。NTFS比比FAT更具有更具有可靠性可靠性、高效性高效性和和安全性安全性。 在在Windows的的资源管理器资源管理器中，从中，从磁盘磁盘（如（如C、D盘等）的右击菜单中选择盘等）的右击菜单中选择“格式化格式化”，在，在“格格式化式化”对话框中选择对话框中选择“FAT32”或或“NTFS”等，等，磁盘磁盘格式化格式化后即可后即可产生产生对应的对应的文件系统文件系统。把瞬厦匈痢毅阂勋届衔魔酪拎冀狱通灸滩坞腮倾敞眼雄竹窥怕矽幢酮残烫第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识502 2文件命名文件命名 文件文件是具有符号名的是具有符号名的相关信息相关信息的的集合，集合，符号符号名
48、即为文件名。名即为文件名。文件名文件名由由主名主名和和扩展名扩展名两部分组两部分组成，成，中间中间用园点用园点“.”分隔。文件分隔。文件扩展名扩展名用于说用于说明明文件的类型，例如：文件的类型，例如：.EXE表示这是可表示这是可执行程序执行程序文件；文件；.DOC表示这是表示这是Word文档；文档；.JPG表示这表示这是图像文件。是图像文件。宏襟休驹佛皂拙隧意劲请泞乳沧毖缨鬃笑圾薪念吾满株鸣姑躲彝咕互崎泥第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识513.3. 文件属性文件属性(1)(1) 文件文件基本基本属性属性 有有文件名文件名、长度长度、创建、创建时间时间、修改、修改时间时间和和所所有者有者
49、等。等。(2) (2) 文件文件类型类型属性：属性： 有有普通普通文件、文件、目录目录文件、文件、系统系统文件、文件、隐含隐含文文件和件和设备设备文件等。文件等。(3) (3) 文件文件保护保护属性属性 有有只读只读、只写只写和和读读/写写等。等。诛涯嫩镊鹰蔫瘪妻谢倡貉曰土妖淑玩僵哇醋候揽锚藩聊污够似朗栽杀嫌涵第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识524. 4. 文件目录文件目录 记载记载文件名文件名和和文件物理存储位置文件物理存储位置等信息。常等信息。常用用多级目录多级目录结构，通常称为结构，通常称为树形目录树形目录。在一个。在一个外存储器中，只有一个顶级目录，称为外存储器中，只有一个顶级
50、目录，称为根目录根目录（树根树根），用斜杠符号），用斜杠符号“ ”表示表示根目录名根目录名。缄六跌哦岸塌表耻蕴袱乃缠嘶讨蜘臭怖锨饰诡尝核趟廓漫豪嫉闰绦吼耕瑚第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识53WindowsWindows的的文件目录文件目录 在在Windows中，从桌面中，从桌面“我的电脑我的电脑”的的右击右击菜单中选择菜单中选择“资源管理器资源管理器”，可以，可以创建创建、调整调整和和查看系统的目录结构查看系统的目录结构或或访问文件访问文件。奠逾编秩概招汾付屹贷戌骑眺睡钙痊土货沏酬梆戴韩霜护舟医雌攻转组讽第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识545.5. 文件路径文件路径l通常将正
51、在操作的目录称为通常将正在操作的目录称为工作目录工作目录或或当前当前目录目录。l在访问某个文件时，需要在文件名的前面说在访问某个文件时，需要在文件名的前面说明的明的文件目录文件目录称为称为路径路径。例如：。例如：E:书稿。书稿。l将从根目录开始的路径称为将从根目录开始的路径称为绝对路径绝对路径，从当，从当前目录开始的路径称为前目录开始的路径称为相对路径相对路径。项物伎拾目拯赊期肛也俐荷辊恃忘铣始邓今消快骋粳呜妹优铡侩爬乔虱琳第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识556. 磁盘的分配单元磁盘的分配单元 磁盘的磁盘的分配单元分配单元是操作系统是操作系统为文件分配为文件分配磁盘磁盘空间的空间的最小
52、单位最小单位，大小一般为，大小一般为2n B。例如，。例如，512B、1 024(1KB)、2 048(2KB)或或4 096(4KB)等。等。 在在磁盘格式化磁盘格式化时，可以规定磁盘的时，可以规定磁盘的“分配单分配单元大小元大小”。一个文件占用的磁盘空间一定是。一个文件占用的磁盘空间一定是“分配单元大小分配单元大小”的的整倍数整倍数。例如，在。例如，在“分配单分配单元大小元大小”为为4KB的的文件系统文件系统中，一个文件至少中，一个文件至少占占4KB磁盘空间，当文件中的内容超出磁盘空间，当文件中的内容超出4KB时，时，将需要将需要4KBn的磁盘空间存储文件。的磁盘空间存储文件。 沛祭墨好霄
53、汹隅铂胆甭城狠粤寓耗桓居棕猩材囱扦戈与何回川卢绵帘父慈第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识563.4.4 3.4.4 设备管理设备管理 设备管理设备管理的主要对象是的主要对象是IO设备。主要功设备。主要功能包括能包括设备分配设备分配、虚拟设备虚拟设备、缓冲区管理缓冲区管理和和设备设备驱动驱动等。等。 目的目的是对用户是对用户屏蔽屏蔽具体设备间的具体设备间的差异差异，隐藏，隐藏其其工作细节工作细节，提供，提供操作接口操作接口（命令）；在（命令）；在进程进程间间调度调度和和分配设备分配设备，完成，完成设备设备与与内存内存之间的之间的数据传数据传输输操作。操作。日孤嗡笺稗褐械连莲完淬导搀淡尊否辣
54、垒庞表吨撬仰蓟咕桐睦荐历惑急太第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识571. 1. 共享与独占型设备共享与独占型设备 按按设备设备的的共享属性共享属性，可分为，可分为独占型独占型和和共享型共享型设备。设备。(1) 独占型独占型设备：是指在设备：是指在某一时刻某一时刻只允许只允许一个进一个进程访问程访问的设备。例如，的设备。例如，打印机打印机和和键盘等键盘等都是都是独独占型占型设备。设备。(2) 共享型共享型设备：是指在设备：是指在同一时刻同一时刻允许允许多个进程多个进程同时访问的设备。例如，同时访问的设备。例如，磁盘磁盘和和光盘等光盘等都属于都属于共享型共享型设备。设备。屡盾想泅缠纫瘁掳岂脏
55、订晶倚棺拱谬彝浊瓦蒙晚爸剃湘铆纪护张豹位啤琐第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识582. 虚拟设备虚拟设备 在在计算机系统计算机系统中，经常将中，经常将一台物理一台物理I/O设备设备当作当作多台逻辑设备多台逻辑设备使用，其中每个使用，其中每个逻辑设备逻辑设备都是都是虚拟设备虚拟设备。 在在Windows中中正因为通过正因为通过虚拟设备虚拟设备管理了管理了打打印机印机，才使，才使多个进程多个进程能同时能同时向一台打印机向一台打印机（多台（多台虚拟打印机）虚拟打印机）发送数据发送数据而不造成混乱。而不造成混乱。鳞瘦蹋栗就致搽建滔唱尧填咆儡映忆惮椽疮碧唐挫池几吴迁宰鄙燥椽申氨第章操作系统基础知识
56、第章操作系统基础知识593. 3. 设备缓冲区设备缓冲区 设备缓冲区设备缓冲区是为设备专门开辟的一块是为设备专门开辟的一块存储区存储区域域。为了缓解。为了缓解CPU与与I/O设备设备间间速度不匹配速度不匹配的问的问题，降低题，降低设备设备对对CPU的的中断频率中断频率，提高，提高CPU和和I/O设备设备的的并行性。并行性。(1)硬缓冲区硬缓冲区：是设置在：是设置在设备中设备中的的缓冲区缓冲区。 例如，在例如，在打印机中打印机中通常有通常有2MB缓冲区，用于缓冲区，用于暂存暂存待打印的待打印的数据数据。(2) 软缓冲区软缓冲区：是设置在：是设置在内存中内存中的的缓冲区缓冲区。 例例 如，如，键盘
57、缓冲区键盘缓冲区一般是在一般是在内存储器内存储器中，因中，因此是此是软缓冲区软缓冲区。榷跟史终萝克增往函映汝姓册坊兵养盔否灸蒲廷苫坟摹潮淹皂骑赁育策囊第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识604. 设备驱动程序设备驱动程序 设备驱动程序设备驱动程序又称又称设备处理程序设备处理程序，是驱，是驱动动I/OI/O设备设备工作的工作的软件软件，与，与具体设备具体设备紧密相关，紧密相关，一一般由设备般由设备制造商制造商提供。提供。 当当操作系统操作系统响应响应用户进程用户进程的的I/O请求请求时，由时，由设备设备驱动程序驱动程序完成相关的完成相关的I/O操作操作。 主要功能是将主要功能是将进程进程I/
58、O请求请求转换转换为设备能够为设备能够识别的识别的操作控制操作控制信号，并信号，并传送给传送给设备，也能读取设备，也能读取设备设备的的状态状态，将，将I/O操作状况操作状况传送给传送给操作系统操作系统。兴颤挑契锹沦笛疚侗夫陈白柯冷秘搂锚面庞淮萨釉均琐黄恤棉潦镣敲埋俐第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识61 设备的使用过程设备的使用过程将抽象要将抽象要求转换为求转换为具体要求具体要求检查检查I/O请求的合请求的合法性法性检查设检查设备状态备状态传送必传送必要参数要参数设备驱动程序设备驱动程序的处理过程的处理过程启动启动I/O设备设备幽触臂折育喊峦股恃廓沃丘衰鸡狰顽孽庶演余鲁拔抗做拱塌辆缚瞎君剪塌第章操作系统基础知识第章操作系统基础知识
