1、1,大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ),E-mail: ,2007-2008學(xué)年 第一學(xué)期,第4章 操作系統(tǒng)基礎(chǔ),第 2 頁(yè),第4章 操作系統(tǒng)基礎(chǔ),主要內(nèi)容 操作系統(tǒng)概述 進(jìn)程管理 存儲(chǔ)器管理,文件管理 設(shè)備管理 用戶接口,第 3 頁(yè),4.1 操作系統(tǒng)概述,什么是操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)功能 操作系統(tǒng)分類 操作系統(tǒng)的特征 典型操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 觀察Windows中的進(jìn)程,第 4 頁(yè),一. 什么是操作系統(tǒng)？,操作系統(tǒng)（Operating System） 是一組控制和管理計(jì)算機(jī)軟、硬件資源、合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程以及方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序的集合。,圖3-1 操作系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的關(guān)系,第 5 頁(yè),網(wǎng)絡(luò)通信管理,二、操作系統(tǒng)

2、功能,1。進(jìn)程管理-又稱處理器管理，其主要任務(wù)是對(duì)處理器的時(shí)間進(jìn)行合理分配，對(duì)處理器的運(yùn)行實(shí)施有效管理。 2。存儲(chǔ)器管理：對(duì)多道程序共享存儲(chǔ)器資源的管理。包括：存儲(chǔ)分配、地址轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)保護(hù)及存儲(chǔ)擴(kuò)充等。 3。設(shè)備管理：根據(jù)設(shè)備分配原則對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配，使設(shè)備與主機(jī)能夠并行工作。 4。文件管理：有效地管理文件的存儲(chǔ)空間，合理地組織和管理文件系統(tǒng)，為文件訪問(wèn)和文件保護(hù)提供更有效的方法及手段。 5。用戶接口：方便用戶使用操作系統(tǒng)，該接口通常以 命令或系統(tǒng)調(diào)用的形式呈現(xiàn)在用戶，即命令接口和程序接口。,第 6 頁(yè),三、操作系統(tǒng)分類,批處理操作系統(tǒng) 分時(shí)操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 嵌入式操作系統(tǒng) 分布式操作系統(tǒng)

3、 個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（PC） 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),第 7 頁(yè),批處理操作系統(tǒng),批處理系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是“批量”處理，它把 提高系統(tǒng)處理能力作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。 特點(diǎn)： 用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī) 成批處理，提高CPU的利用率。,第 8 頁(yè),分時(shí)操作系統(tǒng),多用戶、多道程序共享CPU資源。 將CPU工作時(shí)間劃分為若干個(gè)很小的時(shí)間片，采用循環(huán)輪轉(zhuǎn)方式服務(wù)于各個(gè)用戶和程序。,第 9 頁(yè),實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),具有及時(shí)響應(yīng)外部的請(qǐng)求，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成請(qǐng)求處理。 包括: 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)-用于過(guò)程控制。 例如，控制飛行器、導(dǎo)彈發(fā)射、飛行過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)-對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)的處理。 例如，利用計(jì)算機(jī)預(yù)訂飛機(jī)票、火車票或輪

4、船票等。,第 10 頁(yè),網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信和資源共享。 功能包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。,第 11 頁(yè),分布式操作系統(tǒng),特點(diǎn): 分布性-它集各分散結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)資源為一體，以較低的成本獲取較高的運(yùn)算性能。 可靠性-由于在整個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)CPU系統(tǒng)，因此當(dāng)某一個(gè)CPU系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍舊能夠工作。,第 12 頁(yè),嵌入式操作系統(tǒng),運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)環(huán)境中，對(duì)各種“部件” 資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度控制。 例如: 家電中的“智能功能”是嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用。,第 13 頁(yè),個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),是一種單用戶的操作系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)在某一時(shí)間為單個(gè)用戶服務(wù)。

5、 典型的個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) MS-DOS,WINDOWS。,第 14 頁(yè),四、操作系統(tǒng)的基本特征,1并發(fā)性。在一段時(shí)間內(nèi)，多個(gè)程序同時(shí)在運(yùn)行。 2共享性。多個(gè)并發(fā)運(yùn)行的程序共用系統(tǒng)資源。 3虛擬性。一個(gè)物理實(shí)體對(duì)應(yīng)于多個(gè)邏輯對(duì)應(yīng)物。如：虛擬處理器、虛擬存儲(chǔ)器、虛擬設(shè)備等。 4不確定性。在多道程序系統(tǒng)中，同一個(gè)程序的運(yùn)行順序、完成時(shí)間是不確定的。,第 15 頁(yè),五、典型操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1WINDOWS - Microsoft開(kāi)發(fā)，是一個(gè)多任務(wù)的OS，圖形窗口界面，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)各種操作。 2UNIX-AT 有等長(zhǎng)和變長(zhǎng)記錄。 例如，數(shù)據(jù)庫(kù)文件。 流式文件- 由字符（字節(jié)）序列組成的文件。 例

6、如，一個(gè)C+源程序文件。 在UNIX中，所有文件都被看作是流式文件。,第 54 頁(yè),記錄式文件例子,第 55 頁(yè),/6-4：交換兩個(gè)變量的值 #include void swap(int ,流式文件的例子,第 56 頁(yè),文件的物理結(jié)構(gòu),指邏輯文件在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)組織形式。 物理塊是分配及傳輸信息的基本單位，其大小與設(shè)備有關(guān)，與邏輯記錄的大小無(wú)關(guān)。 一個(gè)物理塊中可以存放若干個(gè)邏輯記錄，而一個(gè)邏輯記錄也可以存放在若干個(gè)物理塊中。 通常，將存儲(chǔ)設(shè)備劃分為大小相等的物理塊。而把文件中的信息劃分為與物理塊大小的相等的邏輯塊。,第 57 頁(yè),連續(xù)文件，又稱順序文件。 即文件中的信息存放在存儲(chǔ)設(shè)備相臨的物

7、理塊中，即連續(xù)存放。 串聯(lián)文件，又稱鏈表文件。 采用非連續(xù)的物理塊來(lái)存放文件信息，將所有的物理塊串聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)鏈表，塊之間通過(guò)指針鏈接。 索引文件。 要求系統(tǒng)為每一個(gè)文件創(chuàng)建一張索引表，索引表的表項(xiàng)給出文件的邏輯塊號(hào)和物理塊號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 Hash（散列）文件。 采用計(jì)算尋址方法，將記錄鍵值通過(guò)Hash函數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成相應(yīng)記錄的地址。,常見(jiàn)文件的物理結(jié)構(gòu),第 58 頁(yè),圖3-21 串聯(lián)文件File示意圖,例：串聯(lián)文件（鏈表文件）舉例。,第 59 頁(yè),順序存取法 按照文件的邏輯地址順序存取。如果當(dāng)前記錄為Ri，則下一次要存取的記錄為Ri+l。 隨機(jī)存取法 允許跳躍式地隨意存取文件中的任何記錄。

8、按“鍵”存取法 根據(jù)給定的關(guān)鍵字進(jìn)行存取。,文件存取方法,第 60 頁(yè),二、文件目錄結(jié)構(gòu),常用的文件目錄組織形式： 樹(shù)形文件目錄結(jié)構(gòu) 文件目錄管理的具體要求： 按名存取 快速檢索 文件共享 允許文件重名,第 61 頁(yè),1文件控制塊（FCB）,從管理的角度看，文件由文件控制塊(FCB)和文件體組成。 FCB中包括文件的特征信息，如文件名、文件類型、存儲(chǔ)位置、長(zhǎng)度、訪問(wèn)權(quán)限、文件建立日期和時(shí)間等。 文件系統(tǒng)使用文件控制塊FCB來(lái)管理文件。 每個(gè)文件在FCB中都有一個(gè)目錄項(xiàng)。,圖3-23 MS DOS中的FCB示意圖,第 62 頁(yè),2文件目錄結(jié)構(gòu),文件說(shuō)明(FCB)的集合稱為文件目錄。文件目錄作為一

9、個(gè)文件來(lái)處理，稱為目錄文件。文件目錄通常存放在外存中。 文件目錄的形式： 一級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 二級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 三級(jí)目錄結(jié)構(gòu),第 63 頁(yè),一級(jí)目錄結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)中只建立一個(gè)目錄表，每個(gè)文件占據(jù)其中的一個(gè)表項(xiàng)。 二級(jí)目錄結(jié)構(gòu) - 創(chuàng)建兩種表: 用戶文件目錄表，一個(gè)用戶一個(gè)表，表中存放該用戶所有文件的FCB信息； 主文件目錄表MFD，每個(gè)用戶目錄占一個(gè)表項(xiàng)，表項(xiàng)中存放用戶名以及指向該用戶目錄文件的指針。,第 64 頁(yè),二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)示意圖,第 65 頁(yè),多級(jí)目錄結(jié)構(gòu),將二級(jí)目錄的層次關(guān)系加以推廣就形成了多級(jí)目錄，也稱為樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)代文件系統(tǒng)中多采用樹(shù)形目錄結(jié)構(gòu)。,根目錄,子目錄,文件,第 66 頁(yè),在

10、多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)中，用戶往往使用路徑名來(lái)標(biāo)記要訪問(wèn)的文件。 文件的路徑名又分絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑； 絕對(duì)路徑是指從根目錄出發(fā)到指定文件所在位置的目錄名序列； 相對(duì)路徑是從當(dāng)前目錄出發(fā)到指定文件位置的目錄名序列。 例：指定文件的描述符為 “C:My DocumentsMy FilesPaper”，則表示文件“Paper”是存放在C：盤根目錄下的My Documents子目錄的My Files文件夾中。,多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)下文件的路徑構(gòu)成,第 67 頁(yè),1。利用Windows資源管理器，瀏覽C盤的文件目錄，觀察 My Documents目錄下的文件 2。 按名 查找計(jì)算器程序文件CALC.EXE,Window

11、s 2000的資源管理器使用,第 68 頁(yè),三、文件存儲(chǔ)空間管理,文件存儲(chǔ)空間管理是對(duì)磁盤空間的管理。 文件構(gòu)成：文件說(shuō)明（FCB）+ 文件體 文件系統(tǒng)通過(guò)建立“表格”對(duì)磁盤中的文件進(jìn)行管理和操作。,FAT 文件分配表，用于存放文件鏈表的地址信息（簇號(hào)）。一個(gè)文件若有N個(gè)鏈塊（簇），則占N個(gè)表項(xiàng)。 FDT 文件目錄表，用于存放文件的目錄項(xiàng)信息。一個(gè)文件占一個(gè)表項(xiàng)。,第 69 頁(yè),第 70 頁(yè),四、文件共享與文件保護(hù),文件共享 允許多個(gè)用戶或程序同時(shí)使用一個(gè)文件。 文件保護(hù),實(shí)際上有兩層含義：文件保護(hù)和文件保密； 文件保護(hù)是指避免誤操作使文件受到破壞； 文件保密是指未經(jīng)授權(quán)不能訪問(wèn)文件。,第 7

12、1 頁(yè),常見(jiàn)的文件訪問(wèn)控制方式有以下幾種： 訪問(wèn)控制矩陣-設(shè)置一個(gè)二維矩陣。矩陣元素是用戶對(duì)文件的訪問(wèn)控制權(quán)，包括讀（R）、寫(xiě)（W）和執(zhí)行（X）權(quán)。 訪問(wèn)控制表-以文件為單位把用戶劃分成若干組，同時(shí)規(guī)定每組的訪問(wèn)權(quán)限。 用戶權(quán)限表-將一個(gè)用戶或用戶組所要訪問(wèn)的全部文件名集中存放在一個(gè)表中，且每個(gè)表項(xiàng)指明對(duì)相應(yīng)文件的訪問(wèn)權(quán)限。 口令-分兩種：系統(tǒng)使用權(quán)口令和文件使用權(quán)口令。 密碼-寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)對(duì)文件進(jìn)行編碼加密，讀出文件時(shí)對(duì)其進(jìn)行譯碼解密。,第 72 頁(yè),在Windows中創(chuàng)建共享文件夾,在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，通過(guò)設(shè)置共享文件夾可以訪問(wèn)非本機(jī)的資源。（Windows2000創(chuàng)建過(guò)程） 操作方法： 1。

13、創(chuàng)建共享文件夾 在資源管理器中右單擊要共享的文件夾，選擇“共享”，在“屬性”對(duì)話框中選擇“共享”選項(xiàng)卡。 輸入共享名，默認(rèn)為文件夾名 單擊“確定”，完成共享文件夾的創(chuàng)建。 2。設(shè)置共享權(quán)限（讀取，更改和完全控制）,第 73 頁(yè),在“屬性”對(duì)話框中選擇“權(quán)限”對(duì)話框，可以給用戶或組指定訪問(wèn)權(quán)限。 單擊添加按鈕，出現(xiàn)“選擇用戶或組”對(duì)話框，選擇要共享該文件夾的用戶或組。 3。 使用共享文件夾 通過(guò)網(wǎng)上鄰居使用共享文件夾。方法： 雙擊“網(wǎng)上鄰居”-雙擊整個(gè)網(wǎng)上-雙擊一個(gè)計(jì)算機(jī)圖標(biāo)，便打開(kāi)該計(jì)算機(jī)中包含的可共享的資源。,第 75 頁(yè),4.5 設(shè)備管理,設(shè)備管理概述 輸入輸出控制方式,第 76 頁(yè),一、

14、設(shè)備管理,“設(shè)備”是指I/O設(shè)備、設(shè)備控制器和通道。 設(shè)備管理的目標(biāo)：方便用戶操作；提高設(shè)備的利用率和處理效率。 設(shè)備管理的任務(wù)：實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與設(shè)備、CPU、通道和設(shè)備控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸，使它們能協(xié)調(diào)地工作，為用戶提供高效、便捷的I/O操作服務(wù)。,第 77 頁(yè),設(shè)備分類,按資源分配分類 獨(dú)占設(shè)備（如打印機(jī)）; 共享設(shè)備（如磁盤）； 虛擬設(shè)備-用虛擬技術(shù)將慢速獨(dú)占設(shè)備模擬成高速共享設(shè)備，供多個(gè)用戶使用。 按數(shù)據(jù)組織和存取方式分類 字符設(shè)備 如鍵盤、打印機(jī)等； 塊設(shè)備 是以數(shù)據(jù)塊為單位存取并傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，如磁盤、光盤等。,第 78 頁(yè),設(shè)備控制器,計(jì)算機(jī)的I/O設(shè)備一般包含機(jī)械部分和電子部分

15、。電子部分被稱為設(shè)備控制器，它負(fù)責(zé)在CPU和I/O設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，機(jī)械部分負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)I/O的操作。,第 79 頁(yè),通道(I/O處理機(jī)）,在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把專門負(fù)責(zé)I/O操作的處理機(jī)稱為通道。它代替CPU對(duì)I/O操作進(jìn)行控制，使I/O操作可以與CPU并行工作。,第 80 頁(yè),二、輸入/輸出控制方式,使用設(shè)備完成I/O的過(guò)程。就是CPU與I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程。一般有以下三種方式： 程序控制方式（無(wú)條件傳輸、循環(huán)檢測(cè)和中斷控制） DMA方式 通道控制方式,第 81 頁(yè),三設(shè)置Windows下硬盤的工作模式,設(shè)置硬盤的“傳送模式”為“DMA”，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速度。 具體操作步驟如下：

16、 (1) 用右鍵單擊桌面上“我的電腦”圖標(biāo)，選擇“屬性”。 (2) 在彈出窗口中選擇“硬件”選項(xiàng)卡的“設(shè)備管理器”，打開(kāi)設(shè)備管理器。 (3) 選擇IDE ATAATAPI控制器，將其子列表全部擴(kuò)展開(kāi)，雙擊 “PrimaryIDEchannel”進(jìn)入“屬性”設(shè)置窗口。 (4) 在高級(jí)設(shè)置選項(xiàng)卡中將每一個(gè)硬盤中的設(shè)備類型設(shè)置為：“自動(dòng)檢測(cè)”，傳輸模式設(shè)置為：“DMA(若可用)”，對(duì)于“Secondary IDEchannel”也依照上面的方法進(jìn)行設(shè)置，然后重啟使之生效。,第 83 頁(yè),例：安裝HP LaserJet 6L打印機(jī)（惠普公司） 操作步驟 開(kāi)始-設(shè)置-打印機(jī),Windows 2000打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的安裝,第 84 頁(yè),第 85 頁(yè),第 86 頁(yè),第 87 頁(yè),第 88 頁(yè),第 89 頁(yè),4.6 用戶接口,用戶接口概述 用戶接口分類,第 90 頁(yè),一、用戶接口概述,操作系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)硬件和用