《操作系统基础知识》PPT课件

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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2概概 念念 操操作作系系统OSOS( (O Operating perating S System)ystem)位位于于硬硬件件之之上上, ,是是最最贴近近硬硬件件的的系系统软件件, ,是是第第一一层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; ; 合理合理组织计算算机工作流程机工作流程； 为用用户使用使用计算机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为程序程序分配内

2、存分配内存、CPUCPU和和外存外存储器；器； 管管理理键盘、鼠鼠标、显示器示器和和打印机打印机等等输入入/ /输出出设备；l为用用户隐藏具体硬件的控制藏具体硬件的控制细节，屏蔽不同，屏蔽不同设备之之间的的差异差异，使用，使用户更容易更容易地使用地使用计算机。算机。4操作系统对软件的管理操作系统对软件的管理l为用用户提供提供操作界面操作界面和各和各类服服务程序；程序；l分分类管理文件管理文件，调度度和和控制控制各各类程序使它程序使它们协调运行；运行；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 计算算机机系系统层次次结构构可可以以分分为3 3部部分分: :硬硬件件、操

3、操作作系系统、其他其他软件件。硬件硬件：所有：所有软件运行的件运行的物物质基基础； 操操作作系系统：计算算机机系系统中中必必不不可可少少的的系系统软件件； 其其他他软件件都都必必须在在硬硬件件平平台台上上运运行行操操作作系系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63.1.1 DOS3.1.1 DOS操作系统操作系统DOSDOS是是磁磁盘操作系操作系统( (D Disk isk O Operating perating S System)ystem)，是一种，是一种单用用户、单任任务的微型的微型计算算机操作系机操作系统。主

4、主要要功功能能：命命令令处理理、文文件件管管理理和和设备管管理理。主主要要特特点点：系系统开开销小小, ,运运行行效效率率高高, , 但但资源源管管理理功功能能简单，新新硬硬件件需需独独立立安安装装驱动程程序，序，字符型用字符型用户界面界面, , 操作不太方便。操作不太方便。7DOSDOS操作系统操作系统命令命令处理操作系理操作系统DOS，逐，逐渐被被图形形处理理操作系操作系统如如windows所取代。但所取代。但现代操作系代操作系统仍然保留着仍然保留着类DOS风格的命令接口。格的命令接口。单击“开始开始”菜菜单“程序程序”“附件附件”“命令提示符命令提示符”，可以，可以进入入DOS命令操作命

5、令操作窗口。窗口。 DOS命令如命令如DIR ，DATE 等等8 3.1.2 Windows 3.1.2 Windows操作系操作系统19851985年年1111月月到到现在，在，WindowsWindows操作系操作系统的的优良性能奠定了微良性能奠定了微软在操作系在操作系统上的上的垄断地位。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 Datace

6、nter 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 。Windows 7: Windows 7: 有有6 6个版本：个版本：StarterStarter、Home Home BasicBasic、 Home PremiumHome Premium、 ProfessionalProfessional、EnterpriseEnterprise、UltimateUltimate。9 2. 2.

7、 主要特点主要特点面向面向对象象图形界面形界面 统一的一的用用户界面界面即插即用即插即用技技术 多任多任务处理理虚虚拟内存内存技技术多种多种系系统管理管理工具工具网网络通信通信功能功能多媒体多媒体功能功能10 3.1.3 UNIX / Linux 3.1.3 UNIX / Linux 操作系操作系统1.1. UNIX UNIX 操作系操作系统是是一一个个多多用用户、多多任任务、交交互互式式分分时网网络操操作作系系统。特特别是是在在工工作作站站、中中小小型型计算算机机以以及及巨巨型型计算机上算机上应用更用更为广泛。广泛。2.2. Linux Linux 操作系操作系统LinuxLinux是是以以

8、UNIXUNIX内内核核为基基础的的一一种种操操作作系系统，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和源代和源代码公开。公开。113.2 3.2 操作系统的诞生操作系统的诞生计算机算机诞生生初期初期并并没有操作系没有操作系统。是机器。是机器码时代代, , 人人们手工操作手工操作计算机算机, , 只有通只有通晓计算算机硬件知机硬件知识的的人人员才能才能使用使用计算机算机。此此阶段的段的计算机算机没有没有键盘和和显示器示器等等输入入/输出出设备，只有只有一个一个控制面板控制面板，仅提供一些基提供一些基本本操作操作键。数据及程序的。数据及程序的输入和存

9、入和存储由由穿孔穿孔纸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）12 1.1. 穿孔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录一一个个符符号号的的二二进制制表示表示。2.2. 穿孔卡片穿孔卡片每每张有有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，一一个符号，一张卡片可以卡片可以存存储一行一行语句或数据句或数据3.2.1 手工操作阶段手工操作阶段133.2.1 手工操作阶段手工操作阶段

10、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143.2.2 批处理阶段批处理阶段 为了了提高提高计算机的算机的利用率利用率，解决，解决人机等待人机等待问题，减少，减少人人为干干预。在。在20世世纪50年代，外部年代

11、，外部设备有了打印机和磁有了打印机和磁带机，人机，人们将要运行的程序以将要运行的程序以作作业的形式的形式组织起来，起来，作作业由由程序程序、数据数据及及作作业说明明书组成，操作人成，操作人员将将若干个作若干个作业合并合并成一批，成一批，通通过光光电输入入设备，将，将一批批一批批作作业的的穿孔穿孔纸带或或卡片卡片输入到系入到系统中。中。批批处理主要理主要经历联机机和和脱机脱机两个两个阶段。段。151. 1. 联机批处理联机批处理 将将读卡机卡机与与计算机算机相相连，由，由主机主机直接直接控制控制读卡机卡机输入卡片，将入卡片，将数据数据和和程序程序存存储到到磁磁带机机上，上，再再由主机由主机中的中

12、的监督程序督程序从磁从磁带机上机上读取作取作业进行行处理，将理，将处理的理的结果果直接直接输出到打印机上出到打印机上。 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 162. 2. 脱机批处理脱机批处理 脱机批脱机批处理理在系在系统中另加一台功能中另加一台功能简单的的外外围控制机控制机，只与只与IO设备连接接，不与主机，不与主机连接，它主要接，它主要负责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 17读卡机读卡机打印

13、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183.2.3 假脱机阶段假脱机阶段 20世世纪60年代初期，在年代初期，在主机主机与与外部外部设备之之间加一台加一台I IO O处理机理机，通常称，通常称为通道通道，与，与CPUCPU共享内共享内存存资源，代替源，代替CPUCPU完成完成

14、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有自己的指令系统和控制部件，和控制部件，专门处理理I/O19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

15、被暂停的程序继续执行。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

16、统3 3种基种基本类型。本类型。21 1. 1. 多道批多道批处理系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

17、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22操作系操作系统程序程序和和多道用多道用户程序程序占用占用CPUCPU的的过程程程序程序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t2t2t8t8t4t4t10t10t6t6t3t3t5t5t7t7t9t9t11t11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设备并行工作、并行工作、用用户程序程序占占用用CPU不可

18、不可剥剥夺、资源源利用率高利用率高和和系系统吞吐量大吞吐量大等等优点，但缺点是用点，但缺点是用户脱机使用脱机使用计算机，缺乏算机，缺乏人人机交互性机交互性。这种操作系种操作系统适用适用于运行于运行时间长、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：内存中同同时驻留多道程序留多道程序并并发执行行(2)成批性成批性：作：作业成批成批进入入系系统，成批成批处理。理。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

19、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25分时系统的特点分时系统的特点 在分在分时系系统中，将中，将CPUCPU的的时间分成若干个分成若干个时间片片，每个，每个时间片片几十毫秒几十毫秒。各个程序以。各个程序以时间片片为单位位轮流流执行行, ,宏宏观上看每个程序都在运行。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

20、间时间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：允许一台主机一台主机连接多个接多个终端，同端，同时有多个用有多个用户程序程序驻留内存留内存（2）交互性交互性：系：系统以以对话方式方式为各个各个终端服端服务（3）独占性独占性：每个用：每个用户都独占一个都独占一个终端，以交端，以交 互方式使用互方式使用计算机，共享主机算机，共享主机资源。源。 分时系统的特征分时系统的特征 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）

21、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。283.3.2 3.3.2 实用操作系统实用操作系统 多多道道批批处理理系系统、分分时系系统和和实时系系统是是操操作作系系统基基本本功功能能的的三三种种类型型，而而实用用操操作作系系统则往往兼有两者或三者功能特点。往往兼有两

22、者或三者功能特点。随着技随着技术发展，催生了新型操作系展，催生了新型操作系统 1.嵌入式嵌入式操作系操作系统2.2.网网络操作系操作系统3.3.分布式分布式操作系操作系统4.多多处理机理机操作系操作系统291. 1. 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 嵌入式操作系嵌入式操作系统是运行在是运行在嵌入式嵌入式计算机算机中的中的操作系操作系统。它由一个。它由一个规模模较小的内核小的内核及根据需要及根据需要设计的系的系统模模块组成，成，对硬件硬件有有较强的的依依赖性性，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

23、多道程序和和实时性性。 例如，例如，汽汽车、家用家用电器器和和手机手机等等产品中都在品中都在运行嵌入式操作系运行嵌入式操作系统。30网网络操作系操作系统实现网网络通信通信和和资源管理源管理。一。一个网个网络系系统中，可以中，可以连接接各种各种类型型的的计算机，各算机，各台台计算机上可以运行算机上可以运行不同不同的的网网络操作系操作系统，计算算机之机之间可以没有主从关系，并且有各自的独立功可以没有主从关系，并且有各自的独立功能，但相互之能，但相互之间可以可以信息交信息交换和和资源共享源共享。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 31在在计算算

24、机机网网络基基础上上，解解决决了了不不同同地地域域的的计算机之算机之间资源共享源共享、均衡均衡负载、并行并行处理理等等问题。特征特征：统一性一性、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32运运行行在在多多个个CPUCPU上上，共共用用计算算机机系系统中中的的主主存存，

25、时钟，总线和和外外部部设备。也也称称为并并行行操操作作系系统或或紧耦合系耦合系统。对称多称多处理系理系统：CPUCPU之之间没有主从关系。没有主从关系。CPU公共内公共内 存存CPUCPU4. 4. 多处理机操作系统多处理机操作系统 333.3.3 3.3.3 操作系统的特征操作系统的特征 在在一一段段时间内内多多个个程程序序同同时运运行行，宏宏观上同上同时，微微观上串行上串行。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

26、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。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，只有批处理系统还包括作业管理功能。能，只有

27、批处理系统还包括作业管理功能。 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。361、进程的概念、进程的概念 进程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活动，是系，是系统资源分配源分配和和调度度的基本的基本单位。位。 一个一个程序程序投入运行，操作系投入运行，操作系

28、统就就为其其创建建了了进程程，程序的，程序的每次运行每次运行都都产生生进程程，多次运行，多次运行产生多个生多个进程程。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键进入入Windows的任的任务管理器，管理器，在在“进程程”选项卡中可以卡中可以查看看进程。程。38由由进程控制程控制块、程序程序和和数据数据三三部分部分组成。成。(1)进程控制程控制块（Process Control Block，PCB），），用于描述和管理用于描述和管理进程。程。PCB是是进程存在的程存在的唯一唯一标志。志。(2) 程序程序：进程要程要执行的行的部分部分程

29、序程序代代码。(3) 数据数据：执行行进程程时要要处理理的的数据数据。1. 1. 进程的组成进程的组成392 2进程的状态和转换进程的状态和转换 多个多个进程程并并发执行，共享行，共享CPUCPU资源。操作系源。操作系统中的中的进程程都具有下列都具有下列3 3种基本状种基本状态: :(1)(1)运行运行态：得到：得到CPUCPU资源，正在运行源，正在运行进程中的指程中的指令。令。(2)(2)就就绪态：进程本身程本身具具备运行运行条件条件，等待，等待获得得CPUCPU资源。源。(3)(3)等待等待态：进程本身程本身不具不具备使用使用CPUCPU的条件，正的条件，正等待等待某一事件某一事件发生，生

30、，这种状种状态也称也称挂起挂起态或或睡睡眠眠态。40进程的基本状态及转换进程的基本状态及转换413.4.2 存储管理存储管理 在在计算机系算机系统运运行行过程中，操作系程中，操作系统将将内存内存储器器划分划分为系系统空空间和和用用户空空间，存存储管理管理主要管理主要管理用用户空空间。 系统空间系统空间 6000KB6000KB 3864KB3864KB 3836KB3836KB 3024KB3024KB0000H0000H1000000H1000000H15DC000H15DC000H 19A2000H 19A2000H 1D61000H 1D61000H 2243000H 2243000H

31、5000KB5000KB 2537000H 2537000H用用户户空空间间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

32、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。 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。442地址映射地址映射 程序中的

33、程序中的地址地址都是相都是相对程序起始程序起始单元的地元的地址，称址，称为逻辑地址地址，也称，也称为相相对地址地址或或偏移地偏移地址址，通常从，通常从0开始开始编排。排。 操作系操作系统将程序装入内存将程序装入内存时，需要根据分配，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地址转换为物理地址物理地址。将程序的将程序的逻辑地址地址变换到到物理地址物理地址的的过程程称称为地地址映射址映射或或地址重定位地址重定位。 45LoadAdata1data1123源程序源程序地址映射地址映射编译连接编译连接LoadA200123逻辑地址空间逻辑地址空间0100200LoadA1100123

34、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463存储保护存储保护 内存中的内存中的每个每个进程程都有自己独立的都有自己独立的内存空内存空间，为了确保它了确保它们互不干互不干扰，操作系，操作系统对内存空内存空间进行保行保护。(1)限制地址越界限制地址越界：操作系：操作系统对每个每个进程程产生的生的地址地址进行行检查，只允，只允许在各自的在各自的内存空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) 防止操作越防止操作越权：用用户进程程不允不允许访问系系统进程程的内存空的内存空间；有

35、些；有些进程可以修改共享区域程可以修改共享区域中的数据，但某些中的数据，但某些进程只能程只能执行行读操作。操作。473.4.3 文件管理文件管理 1. 1. 文件系文件系统 文件文件及其及其管理程序管理程序的的集合集合称称为文件系文件系统。文件系文件系统是操作系是操作系统为用用户提供的一种基于提供的一种基于文件文件和和目目录的存的存储机制机制。 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

36、器空间。空间。 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）两种两种文件系文件系统。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

37、Windows的的资源管理器源管理器中，从中，从磁磁盘（如（如C、D盘等）的右等）的右击菜菜单中中选择“格式化格式化”，在，在“格格式化式化”对话框中框中选择“FAT32”或或“NTFS”等，等，磁磁盘格式化格式化后即可后即可产生生对应的的文件系文件系统。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，符号符号名即名即为文件名。文件名。文件名文件名由由主名主名和和扩展名展名两部分两部分组成，成，中中间用园点用园点“.”分隔。文件分隔。文件扩展名展名用于用于说明明文件的文件的类型，例如：型，例如：.EXE表示表示这是可是可执行程序行程序文件；文件；

38、.DOC表示表示这是是Word文档；文档；.JPG表示表示这是是图像文件。像文件。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、长度度、创建建时间、修改、修改时间和和所所有者有者等。等。(2) (2) 文件文件类型型属性：属性： 有有普通普通文件、文件、目目录文件、文件、系系统文件、文件、隐含含文文件和件和设备文件等。文件等。(3) (3) 文件文件保保护属性属性 有有只只读、只写只写和和读/写写等。等。524. 4. 文件目录文件目录 记载文件名文件名和和文件物理存文件物理存储位置位置等信息。常等信息。常用用多多级目目录结构构，通常称，通常称为为树树

39、形目形目录录。在一个。在一个外存外存储储器中，只有一个器中，只有一个顶级顶级目目录录，称，称为为根目根目录录（树树根根），用斜杠符号），用斜杠符号“ ”表示表示根目根目录名名。53WindowsWindows的的文件目录文件目录 在在Windows中，从桌面中，从桌面“我的我的电脑”的的右右击菜菜单中中选择“资源管理器源管理器”，可以，可以创建建、调整整和和查看系看系统的目的目录结构构或或访问文件文件。545.5. 文件路径文件路径l通常将正在操作的目通常将正在操作的目录录称称为为工作目工作目录录或或当前当前目目录录。l在在访问访问某个文件某个文件时时，需要在文件名的前面需要在文件名的前面说说

40、明明的的文件目文件目录称称为路径路径。例如：。例如：E:书稿。稿。l将从根目将从根目录录开始的路径称开始的路径称为为绝对绝对路径路径，从当，从当前目前目录录开始的路径称开始的路径称为为相相对对路径路径。556. 磁盘的分配单元磁盘的分配单元 磁磁盘的的分配分配单元元是操作系是操作系统为文件分配文件分配磁磁盘空空间的的最小最小单位位，大小一般，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。 在在磁磁盘格式化格式化时，可以，可以规定磁定磁盘的的“分配分配单元大小元大小”。一个文件占用的磁。一个文件占用的磁盘空空间一定是一定是“

41、分配分配单元大小元大小”的的整倍数整倍数。例如，在。例如，在“分配分配单元大小元大小”为4KB的的文件系文件系统中，一个文件至少中，一个文件至少占占4KB磁磁盘空空间，当文件中的内容超出，当文件中的内容超出4KB时，将需要将需要4KBn的磁的磁盘空空间存存储文件。文件。 563.4.4 3.4.4 设备管理设备管理 设备管理管理的主要的主要对象是象是IO设备。主要功。主要功能包括能包括设备分配分配、虚虚拟设备、缓冲区管理冲区管理和和设备驱动等。等。 目的目的是是对用用户屏蔽屏蔽具体具体设备间的的差异差异，隐藏藏其其工作工作细节，提供，提供操作接口操作接口（命令）；在（命令）；在进程程间调度度和

42、和分配分配设备，完成，完成设备与与内存内存之之间的的数据数据传输操作。操作。571. 1. 共享与独占型设备共享与独占型设备 按按设备的的共享属性共享属性，可分，可分为独占型独占型和和共享型共享型设备。(1) 独占型独占型设备：是指在：是指在某一某一时刻刻只允只允许一个一个进程程访问的的设备。例如，。例如，打印机打印机和和键盘等等都是都是独独占型占型设备。(2) 共享型共享型设备：是指在：是指在同一同一时刻刻允允许多个多个进程程同同时访问的的设备。例如，。例如，磁磁盘和和光光盘等等都属于都属于共享型共享型设备。582. 虚拟设备虚拟设备 在在计算机系算机系统中，中，经常将常将一台物理一台物理I

43、/O设备当作当作多台多台逻辑设备使用，其中每个使用，其中每个逻辑设备都是都是虚虚拟设备。 在在Windows中中正因正因为通通过虚虚拟设备管理了管理了打打印机印机，才使，才使多个多个进程程能同能同时向一台打印机向一台打印机（多台（多台虚虚拟打印机）打印机）发送数据送数据而不造成混乱。而不造成混乱。593. 3. 设备缓冲区设备缓冲区 设备缓冲区冲区是是为设备专门开辟的一开辟的一块存存储区区域域。为了了缓解解CPU与与I/O设备间速度不匹配速度不匹配的的问题，降低，降低设备对CPU的的中断中断频率率，提高，提高CPU和和I/O设备的的并行性。并行性。(1)硬硬缓冲区冲区：是：是设置在置在设备中中

44、的的缓冲区冲区。 例如，在例如，在打印机中打印机中通常有通常有2MB缓冲区，用于冲区，用于暂存存待打印的待打印的数据数据。(2) 软缓冲区冲区：是：是设置在置在内存中内存中的的缓冲区冲区。 例例 如，如，键盘缓冲区冲区一般是在一般是在内存内存储器器中，因中，因此是此是软缓冲区冲区。604. 设备驱动程序设备驱动程序 设备驱动程序程序又称又称设备处理程序理程序，是，是驱动I/OI/O设备工作的工作的软件件，与，与具体具体设备紧密相关，密相关，一一般由般由设备制造商制造商提供。提供。 当当操作系操作系统响响应用用户进程程的的I/O请求求时，由，由设备驱动程序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程I/O请求求转换为设备能能够识别的的操作控制操作控制信号，并信号，并传送送给设备，也能，也能读取取设备的的状状态，将，将I/O操作状况操作状况传送送给操作系操作系统。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