作業(yè)系統(tǒng)在背后進(jìn)行的軟體.ppt

作業(yè)系統(tǒng) 在背後進(jìn)行的軟體,第二章,學(xué)習(xí)目的,了解作業(yè)系統(tǒng)的功能 明瞭個人電腦作業(yè)系統(tǒng)的基本概念 描述圖形化作業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 辨別不同版本的 Microsoft Windows 之間的差異 解釋為何需要網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) 了解大型電腦上資源分配的方法 說明多工、多重程式和分時概念的不同處 解釋記憶體管理的原則 列出通常由工具程式所負(fù)責(zé)的功能,內(nèi)容,作業(yè)系統(tǒng)：隱藏的軟體 系統(tǒng)軟體 OS 的功能 OS 的類型 MS-DOS Microsoft Windows Mac OS UNIX LINUX 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) NOS 資源分配 工具程式,作業(yè)系統(tǒng) 隱藏的軟體,定義 對所有資源提供存取 核心 管理作業(yè)系統(tǒng) 常駐在記憶體中 載入一組存在於應(yīng)用軟體和電腦硬體之間的程式 控制作業(yè)系統(tǒng)非常駐部分的基礎(chǔ)軟體 系統(tǒng)開機(jī) 將核心載入記憶體,系統(tǒng)軟體,定義： 所有和電腦操作有關(guān)的程式 元件 作業(yè)系統(tǒng) 工具程式 程式語言的翻譯器,OS 的功能,管理電腦資源 CPU 記憶體 磁碟機(jī) 印表機(jī) 建立使用者介面 執(zhí)行應(yīng)用軟體並提供服務(wù) 執(zhí)行所有的輸入和輸出動作,使用者介面,使用者與作業(yè)系統(tǒng)之間溝通的橋樑 兩種形式 命令列介面 以文字為主 必須手動鍵入命令 範(fàn)例：MS-DOS、Unix 圖形化使用者介面 (GUI) 視覺化的影像 功能表 範(fàn)例：Windows 、Mac OS 、Linux,平臺,定義： 電腦硬體與作業(yè)系統(tǒng)軟體的組合，用來指出其它軟體是否可以在這種組合的環(huán)境下執(zhí)行 Wintel 此 PC 使用 Intel 的 CPU ，上面 執(zhí)行 Microsoft Windows,OS 是隱藏的,使用者有興趣的是能讓 PC 變得有用的應(yīng)用軟體 應(yīng)用軟體會根據(jù)平臺的不同而不同 使用者必須知道 OS 的種類 使用者必須知道 OS 的功能,OS 的種類,命令列介面 單一使用者 PC 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) (NOS),MS-DOS,命令列介面 命令提示字元 系統(tǒng)提示你要你輸入東西的符號 鍵入一個命令 不夠 user-friendly,Microsoft Windows,圖形化使用者介面 更容易存取 OS 大部份的新個人電腦在出廠時就已經(jīng)安裝好 Windows了,GUI,在螢?zāi)簧系膱D案 圖示 功能表 下拉式 快顯式 按一下即可執(zhí)行某個命令或功能 快速 容易 直覺,早期的 Windows,算是 MS-DOS 的作業(yè)環(huán)境 殼層 加在使用者與 DOS 之間的一層?xùn)|西,今日的 Windows,家用/一般消費(fèi)者市場 Windows 95 Windows 98 Windows Millennium Edition (ME) 企業(yè)市場 Windows NT Windows 2000 Windows XP 口袋型電腦及 Internet 家電 Windows CE,Windows 95 與 98,是個完整獨(dú)立的作業(yè)系統(tǒng) DOS 命令仍舊可以使用 啟動程式的方法是 開始按鈕 連按兩下程式圖示 工作列方便在已開啟程式之間相互切換 長檔名允許最長可以到 255 個字元 隨插即用 物件連結(jié)與內(nèi)嵌 (OLE),Windows 98 另加的新功能,Internet / intranet 的瀏覽功能 支援 DVD 與最新的多媒體元件 支援大容量的硬碟機(jī) 觀看電視節(jié)目與廣播功能 精靈程式,Windows 的改進(jìn)功能,備份 與其它軟體的介面 網(wǎng)路功能 安全機(jī)制 Dr. Watson,Windows,幫助減少個人電腦的擁有與維護(hù)成本,Windows ME Millennium Edition,多媒體支援 - Windows Media Player 7 點(diǎn)唱機(jī) 可將音樂 CD 錄成數(shù)位檔案 Windows Movie Maker 提供基本的視訊編輯功能 Windows Image Acquisition 可處理掃瞄器和數(shù)位相機(jī),Windows ME Millennium Edition,增進(jìn)可靠度 系統(tǒng)檔案保護(hù) 自動更新 系統(tǒng)還原 支援中心 家庭網(wǎng)路方面的支援 提供精靈程式引導(dǎo)使用者連線多臺電腦及週邊設(shè)備 多位使用者可以共享一個 Internet 連線,Windows NT New Technology,更高的穩(wěn)定性 更強(qiáng)的安全機(jī)制 版本 NT Workstation NT Server 缺點(diǎn) 缺乏對舊版 Windows 和 MS-DOS 軟硬體的支援 在學(xué)習(xí)與使用上比較複雜 需要更多的記憶體與更有威力的 CPU,Windows 2000,增強(qiáng)穩(wěn)定性方面的功能 增強(qiáng)安全方面的功能 加入了 Windows 98 的硬體簡易安裝功能 版本 個人使用 Windows 2000 Professional 網(wǎng)路伺服器使用 Windows 2000 Server 原本希望可以提供一個能同時適用於家用與企業(yè)用兩個市場的單一作業(yè)系統(tǒng)，取代 Win NT 與 Win 98,Windows 2000,複雜 電腦資源的需求高 相對於 Windows NT 的改進(jìn)處 會記錄使用者的喜好 可以自己修復(fù)應(yīng)用程式軟體 支援 Windows 98 的檔案結(jié)構(gòu) 使用隨插即用 對膝上型電腦有更好的支援,Windows XP,擴(kuò)充 Windows ME 並提供更穩(wěn)定的環(huán)境 分成兩類 網(wǎng)路伺服器 根據(jù)網(wǎng)路的複雜度分為 3 個版本 桌上型電腦 2 個版本 Windows XP Professional Windows XP Home Edition,Windows CE Consumer Electronics,用在 內(nèi)嵌式系統(tǒng) 工業(yè)用的控制器 機(jī)器人 辦公室設(shè)備 相機(jī) 電話 家庭娛樂設(shè)備 汽車的導(dǎo)航系統(tǒng) 口袋型 PC Internet 家電市場,Windows CE Consumer Electronics,它是 Windows 的子集 需要的記憶體較少 配合較小的螢?zāi)?較少的檔案儲存空間或甚至沒有 提供 Internet 連線功能,協(xié)助工具的選擇,視覺 聽覺 觸覺,Mac OS,第一個在市場上很成功的 GUI (1984) 它成為其它 GUI系統(tǒng)在開發(fā)時的參考模型,UNIX,支援 多使用者 分時 以字元為主的系統(tǒng) 命令列使用者介面 它可以在多種處理器與多種類型的電腦上執(zhí)行 它是目前 Internet 上的伺服器主要使用的 OS,LINUX,類似 UNIX 的 OS 它是種開放原始碼 (Open-source) 軟體 免費(fèi)下載 可以修改 免費(fèi)散佈 限制 所做的任何修改也必須免費(fèi)讓大眾使用 安裝在 PC 上 大部分 PC 在出廠前都已經(jīng)安裝好 Windows 把 Linux 以雙重開機(jī)（dual-boot）組態(tài)的方式與 Windows 安裝在同一臺電腦上,LINUX,超越 Windows 的優(yōu)點(diǎn) 非常穩(wěn)定 來自 Internet 的支援 重新安裝很簡單 缺點(diǎn) 應(yīng)用程式比較欠缺,網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) NOS,設(shè)計(jì)目的是讓網(wǎng)路上的電腦能透過網(wǎng)路共享資源 範(fàn)例 Windows 2000 Server Novell NetWare 提供 資料保全功能 疑難排解功能 系統(tǒng)管理功能,NOS 的功能,將用戶端電腦與伺服器電腦分開 伺服器 檔案管理 用戶端 對伺服器發(fā)出請求 訊息處理 它有自己的本機(jī) OS 讓資源看起來像是就在用戶端電腦上執(zhí)行的一樣,大型電腦,可以讓很多使用者同時使用 OS 在 “背地裡” 運(yùn)作讓使用者可以共享 OS 必須控制 誰取得資源的存取權(quán) 保持不同使用者的程式不會相混淆,資源分配,資源 要完成某項(xiàng)工作所需要的硬體或軟體 資源配置 指派電腦資源給某特定程式 資源釋回 當(dāng)工作完成時將分配給它的資源釋回,分配 CPU,一個 CPU 多元程式處理 事件驅(qū)動 分時 一個以上的 CPU 多工處理 使用多個 CPU 同時執(zhí)行多個程式,多元程式處理,一個 CPU 兩個或多個處理程序在同一時段一同執(zhí)行 開啟多個處理程序 在同一時間內(nèi)只有一個處理程序可以使用 CPU 這樣做有效率的原因是因?yàn)?CPU 的速度比輸出/輸入速度快上許多倍,事件驅(qū)動 多元程式處理,在同一時間內(nèi)只有一個程式可以使用 CPU 它的處理將會因?yàn)槌淌街械氖录恢袛?當(dāng)處理過程需要暫時擱置時，就會產(chǎn)生一個中斷 這是作業(yè)系統(tǒng)將要找出中斷發(fā)生的原因並決定誰可以接著擁有 CPU 時間的訊號,事件驅(qū)動 多元程式處理範(fàn)例,若有兩個程式正在執(zhí)行 薪資程式與庫存管理 薪資程式需要讀取一筆員工記錄 所以薪資程式產(chǎn)生一個中斷 正常的處理過程因而暫時擱置 CPU 會查看這個中斷並啟始這個讀取動作 當(dāng) CPU 在等待這個讀取動作完成的同時，它會開始處理庫存管理程式,事件驅(qū)動 多元程式處理範(fàn)例,當(dāng)讀取動作完成時，系統(tǒng)產(chǎn)生另一個中斷 正常的處理過程會暫時擱置 CPU 會查看這個中斷並找出原因 接下來 CPU 可能會繼續(xù)處理庫存管理程式，或是回到薪資程式，根據(jù)它們的優(yōu)先權(quán)而定,分時系統(tǒng) 多元程式處理,在同一時間內(nèi)只有一個程式可以使用 CPU 程式會分配到一小段的 CPU 時間 當(dāng)時間片段結(jié)束時 CPU 會開始處理另一個程式 回應(yīng)時間會根據(jù)系統(tǒng)使用者的人數(shù)多寡而不同,共用記憶體,要執(zhí)行的程式一定要放到記憶體中 問題 程式互相爭奪空間 若是來了一個非常大的程式 每個程式的記憶體空間絕對不能重疊,記憶體管理,提供程式互相分開的記憶體空間 記憶體保護(hù)功能的目的是讓程式不要相互干擾,記憶體管理 方法,分割或分區(qū) 前景與背景 虛擬儲存體 (虛擬記憶體),分割或分區(qū),將記憶體分為數(shù)個區(qū)域 至少要有一個區(qū)域能存放下最大的程式 問題 可能會造成記憶體空間的浪費(fèi),前景與背景,程式會被放在前景或背景其中之一裡執(zhí)行 在前景的程式對於 CPU 時間有較高的優(yōu)先權(quán) 當(dāng)前景程式在進(jìn)行讀寫動作時，CPU 會把時間給在背景的程式 程式在等待執(zhí)行的期間會被放置在一個佇列中排隊(duì),虛擬儲存體 虛擬記憶體,使用分頁處理的概念 將程式切割成數(shù)個相同大小的片段 (分頁) 將每個片段儲存在同大小的記憶體空間中 (頁框) 一般的大小是 2KB 或 4KB 為每個分頁建立索引並儲存在分頁表中,分頁處理過程 將程式的一部份放進(jìn)記憶體中 剩下的還是放在磁碟裡 必要時將磁碟上的區(qū)塊放進(jìn)記憶體中(一次一個分頁),虛擬儲存體 虛擬記憶體,虛擬儲存體 虛擬記憶體,問題 - Thrashing 有很大的一部分 CPU 時間是花在找到正確分頁並將它載入記憶體這個動作上 解決方法 減少同時執(zhí)行的程式個數(shù) 增加記憶體,記憶體保護(hù),為了避免程式誤用其它程式的記憶體位置 限制每個程式在記憶體中的活動空間 為何需要 程式可能會因?yàn)檎`用了一個錯誤的記憶體位置，而導(dǎo)致其他程式的摧毀或變動 可能會造成資料的破壞 如果程式不小心進(jìn)入了範(fàn)圍以外的記憶體空間 終止此程式的執(zhí)行,共用儲存資源,在同一時間有一個以上的使用者需要存取同一個磁碟 有個人想要寫入 另一個人想要讀取 OS 會記錄 I/O 的請求 OS 是以收到請求的順序來處理 I/O 請求,共用列印資源,使用中的各個程式共同分享列印資源 假設(shè)列印資源的共享方式和 CPU 一樣，印表機(jī)輪流為各個程式列印 問題 目前的程式可能會在印表機(jī)印出數(shù)行 CPU 移到下一個程式 第二個程式可能會在印表機(jī)印出數(shù)行，以此類推,共用列印資源,結(jié)果 所有程式交雜地印出資料，這樣列印出來的結(jié)果是沒有意義的 解決方法 多工列印 每個程式都以為它是寫入到印表機(jī) 其實(shí)程式是將要列印的內(nèi)容先寫入硬碟中 當(dāng)程式完成時，在硬碟上的列印檔案才會被送到印表機(jī),其它