第3章__操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)0

1、1第第3 3章章 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的管理者！操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的管理者！操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（Operating SystemOperating System，OSOS）位于硬件之上，是）位于硬件之上，是最貼近硬件的系統(tǒng)軟件，是第一層擴(kuò)充硬件功能的程最貼近硬件的系統(tǒng)軟件，是第一層擴(kuò)充硬件功能的程序集合。序集合。2操作系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源，操作系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源，使計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作；合理組織計(jì)算機(jī)工作使計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作；合理組織計(jì)算機(jī)工作流程；為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供友好的人機(jī)界流程；為用戶使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提

2、供友好的人機(jī)界面。面。使用操作系統(tǒng)的目的：使用操作系統(tǒng)的目的：管理計(jì)算機(jī)資源管理計(jì)算機(jī)資源方便用戶使用計(jì)算機(jī)資源方便用戶使用計(jì)算機(jī)資源1.擴(kuò)充計(jì)算機(jī)功能擴(kuò)充計(jì)算機(jī)功能3操作系統(tǒng)對(duì)硬件的管理包括：操作系統(tǒng)對(duì)硬件的管理包括：l 為程序分配內(nèi)存、為程序分配內(nèi)存、CPUCPU和外存儲(chǔ)器；和外存儲(chǔ)器；l 管理鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等輸入管理鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備l 操作系統(tǒng)為用戶隱藏具體硬件的控制細(xì)節(jié)，屏蔽不同操作系統(tǒng)為用戶隱藏具體硬件的控制細(xì)節(jié)，屏蔽不同設(shè)備之間的差異，使用戶更容易地使用計(jì)算機(jī)。設(shè)備之間的差異，使用戶更容易地使用計(jì)算機(jī)。4操作系統(tǒng)對(duì)軟件的管理包括：操

3、作系統(tǒng)對(duì)軟件的管理包括：l 為用戶提供操作界面和各類服務(wù)程序；為用戶提供操作界面和各類服務(wù)程序；l 分類管理文件，調(diào)度和控制各類程序使它們協(xié)調(diào)運(yùn)行分類管理文件，調(diào)度和控制各類程序使它們協(xié)調(diào)運(yùn)行53.1 常見(jiàn)的操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介常見(jiàn)的操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介 DOS DOS操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) WindowsWindows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)UNIXUNIX操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)LinuxLinux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)6DOS：磁盤(pán)操作系統(tǒng)（：磁盤(pán)操作系統(tǒng)（Disk Operation System），是一），是一種單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)。種單用戶、單任務(wù)的操作系統(tǒng)。 7DOS主要功能是命令處理、文件管理和設(shè)備管理。它由主要功能

4、是命令處理、文件管理和設(shè)備管理。它由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小，運(yùn)行效率高；缺匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)小，運(yùn)行效率高；缺點(diǎn)是資源管理功能簡(jiǎn)單，屬于字符型用戶界面，操作點(diǎn)是資源管理功能簡(jiǎn)單，屬于字符型用戶界面，操作不太方便。不太方便。 8Windows從從1985年年11月月Microsoft公司發(fā)布公司發(fā)布Windows操作系統(tǒng)以來(lái)，操作系統(tǒng)以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了已經(jīng)經(jīng)歷了20多年，是目前微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行比較多多年，是目前微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行比較多的一種操作系統(tǒng)。比較成熟的版本有的一種操作系統(tǒng)。比較成熟的版本有Windows 95、Windows 98、Windows2000、Windows X

5、P、 Windows 7等。等。 9UNIXLinux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)是一個(gè)多用戶、多任務(wù)、交互式分時(shí)網(wǎng)操作系統(tǒng)是一個(gè)多用戶、多任務(wù)、交互式分時(shí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。它可以運(yùn)行在從微型計(jì)算機(jī)到巨型計(jì)算絡(luò)操作系統(tǒng)。它可以運(yùn)行在從微型計(jì)算機(jī)到巨型計(jì)算機(jī)的各種計(jì)算機(jī)上。特別是在工作站計(jì)算機(jī)、中小型機(jī)的各種計(jì)算機(jī)上。特別是在工作站計(jì)算機(jī)、中小型計(jì)算機(jī)以及巨型計(jì)算機(jī)上應(yīng)用得更為廣泛。計(jì)算機(jī)以及巨型計(jì)算機(jī)上應(yīng)用得更為廣泛。Linux是以是以UNIX內(nèi)核為基礎(chǔ)的一種操作系統(tǒng)，基本包內(nèi)核為基礎(chǔ)的一種操作系統(tǒng)，基本包含含UNIX的全部功能，為的全部功能，為UNIX編寫(xiě)的程序幾乎都能在編寫(xiě)的程序幾乎都能

6、在Linux操作系統(tǒng)中編譯和執(zhí)行。操作系統(tǒng)中編譯和執(zhí)行。Linux的最大特點(diǎn)是：完全免費(fèi)和源代碼公開(kāi)。的最大特點(diǎn)是：完全免費(fèi)和源代碼公開(kāi)。 10113.2 操作系統(tǒng)的誕生操作系統(tǒng)的誕生手工操作階段；手工操作階段；批處理階段；批處理階段； 假脫機(jī)階段假脫機(jī)階段121 1 手工操作階段（手工操作階段（19461946年年-50-50年代中期）年代中期） 運(yùn)算器主機(jī) 控制器 存儲(chǔ)器控制臺(tái)輸入設(shè)備輸出設(shè)備 運(yùn)算器主機(jī) 控制器 存儲(chǔ)器控制臺(tái)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外圍機(jī)外圍機(jī)磁盤(pán)磁盤(pán)計(jì)算機(jī)的手計(jì)算機(jī)的手工操作方式工操作方式脫機(jī)輸入脫機(jī)輸入/ /輸出方式輸出方式n減少了CPU的空閑時(shí)間，緩和了人機(jī)矛盾 n提高了I

7、/O速度，緩解了CPU和I/O設(shè)備之間速度不匹配的矛盾 132 2 批處理階段批處理階段 聯(lián)機(jī)批處理聯(lián)機(jī)批處理 脫機(jī)批處理脫機(jī)批處理圖3-5 聯(lián)機(jī)批處理示意圖打印機(jī)打印機(jī)磁帶機(jī)磁帶機(jī)主機(jī)主機(jī)讀卡機(jī)讀卡機(jī)人工人工圖3-6 脫機(jī)批處理示意圖打印機(jī)打印機(jī)磁帶機(jī)磁帶機(jī)主機(jī)主機(jī)讀卡機(jī)讀卡機(jī)磁帶機(jī)磁帶機(jī)外圍控制機(jī)外圍控制機(jī)143 3 假脫機(jī)階段假脫機(jī)階段 在在2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代初期，在主機(jī)與外部設(shè)備之間加一年代初期，在主機(jī)與外部設(shè)備之間加一臺(tái)臺(tái)I IO O處理機(jī)，通常稱為通道，與處理機(jī)，通常稱為通道，與CPUCPU共享內(nèi)存資源，共享內(nèi)存資源，代替代替CPUCPU完成完成I IO O操作，并與操作

8、，并與CPUCPU并行工作。每當(dāng)通道完并行工作。每當(dāng)通道完成成I IO O操作時(shí)，都向操作時(shí)，都向CPUCPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。發(fā)出中斷請(qǐng)求。15 n監(jiān)督程序是事實(shí)上的管理者，也是后來(lái)形成的操作監(jiān)督程序是事實(shí)上的管理者，也是后來(lái)形成的操作系統(tǒng)的雛形。系統(tǒng)的雛形。n由于系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批進(jìn)行的，所以稱之由于系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批進(jìn)行的，所以稱之為批處理系統(tǒng)。為批處理系統(tǒng)。 16監(jiān)督程序需要解決以下系列管理問(wèn)題：監(jiān)督程序需要解決以下系列管理問(wèn)題： 作業(yè)調(diào)度：合理調(diào)度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源得作業(yè)調(diào)度：合理調(diào)度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源得到有效利用；到有效利用； 處理機(jī)管理：多個(gè)作業(yè)交替運(yùn)行，需要合理

9、安排處理機(jī)管理：多個(gè)作業(yè)交替運(yùn)行，需要合理安排處理機(jī)時(shí)間；處理機(jī)時(shí)間； 內(nèi)存管理：為每道程序分配必要的內(nèi)存空間；內(nèi)存管理：為每道程序分配必要的內(nèi)存空間； I/OI/O設(shè)備管理：為多道程序分配輸入輸出設(shè)備設(shè)備管理：為多道程序分配輸入輸出設(shè)備。17總結(jié)總結(jié) 單一操作員單一控制終端；單一操作員單一控制終端；ENIAC 批處理操作系統(tǒng)；批處理操作系統(tǒng)；IBM的的FMS用于用于IBM709，基于磁帶的監(jiān)控，基于磁帶的監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)IBSYS用于用于IBM7090和和7094，密歇根大學(xué)執(zhí)行體系，密歇根大學(xué)執(zhí)行體系UMES用于用于7094 多道批處理操作系統(tǒng)；多道批處理操作系統(tǒng)；IBM的的OS/360用于用

10、于SYSTEM/360,/370, /4300 分時(shí)操作系統(tǒng)；多個(gè)人同時(shí)連在計(jì)算機(jī)上，每個(gè)人看作是一分時(shí)操作系統(tǒng)；多個(gè)人同時(shí)連在計(jì)算機(jī)上，每個(gè)人看作是一個(gè)個(gè)I/O終端。每個(gè)用戶擁有一個(gè)終端顯示器，它經(jīng)過(guò)終端。每個(gè)用戶擁有一個(gè)終端顯示器，它經(jīng)過(guò)RS-232串串行電纜與計(jì)算機(jī)相連。每個(gè)終端只能接收和發(fā)送有限的字符行電纜與計(jì)算機(jī)相連。每個(gè)終端只能接收和發(fā)送有限的字符命令和信息。計(jì)算機(jī)在所有的終端用戶進(jìn)行分時(shí)。命令和信息。計(jì)算機(jī)在所有的終端用戶進(jìn)行分時(shí)。MULTICS和和UNIX 。運(yùn)行在第三代計(jì)算機(jī)上，。運(yùn)行在第三代計(jì)算機(jī)上，PDP, VAX, CRAY183.3 操作系統(tǒng)的分類及特征操作系統(tǒng)的分類

11、及特征操作系統(tǒng)分為三種基本類型：操作系統(tǒng)分為三種基本類型：l多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)l分時(shí)系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)l實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)191 1多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大，用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)，缺乏資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大，用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)，缺乏人機(jī)交互性。人機(jī)交互性。這種操作系統(tǒng)適用于成熟的程序運(yùn)行，尤其是運(yùn)這種操作系統(tǒng)適用于成熟的程序運(yùn)行，尤其是運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算量大的程序。行時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算量大的程序。20主要特征是多道性和成批性：主要特征是多道性和成批性：多道性：內(nèi)存中同時(shí)駐留多道程序并發(fā)執(zhí)行多道性：內(nèi)存中同時(shí)駐留多道程序并發(fā)執(zhí)行(1)成批性：作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)，

12、成批處理。成批性：作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)，成批處理。212 2、分時(shí)系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)一臺(tái)主機(jī)連接多個(gè)終端，每個(gè)終端由一個(gè)用戶使用，每個(gè)用戶一臺(tái)主機(jī)連接多個(gè)終端，每個(gè)終端由一個(gè)用戶使用，每個(gè)用戶同時(shí)只能運(yùn)行一個(gè)程序。同時(shí)只能運(yùn)行一個(gè)程序。22在分時(shí)系統(tǒng)中，將在分時(shí)系統(tǒng)中，將CPUCPU的時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片幾的時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片幾十毫秒。以時(shí)間片為單位運(yùn)行各個(gè)程序。十毫秒。以時(shí)間片為單位運(yùn)行各個(gè)程序。主要特征是多路性、交互性和獨(dú)占性主要特征是多路性、交互性和獨(dú)占性：多路性：一臺(tái)主機(jī)連接多個(gè)終端多路性：一臺(tái)主機(jī)連接多個(gè)終端 交互性：系統(tǒng)以對(duì)話方式為各個(gè)終端服務(wù)交互性：系統(tǒng)以對(duì)話方

13、式為各個(gè)終端服務(wù) 獨(dú)占性：每個(gè)用戶都獨(dú)占一個(gè)終端，以交互方式使用計(jì)算獨(dú)占性：每個(gè)用戶都獨(dú)占一個(gè)終端，以交互方式使用計(jì)算機(jī)，共享主機(jī)資源。機(jī)，共享主機(jī)資源。233 3實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部（設(shè)備或其他實(shí)時(shí)系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部（設(shè)備或其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）的請(qǐng)求，完成相關(guān)的事物處理任務(wù)，及時(shí)向外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）的請(qǐng)求，完成相關(guān)的事物處理任務(wù)，及時(shí)向外部發(fā)出控制信號(hào)。部發(fā)出控制信號(hào)。24實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)兩大類：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)兩大類：l實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：機(jī)器人、智能設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、宇航控實(shí)時(shí)

14、控制系統(tǒng)：機(jī)器人、智能設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、宇航控制以及導(dǎo)彈制導(dǎo)等。制以及導(dǎo)彈制導(dǎo)等。l實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：信息聯(lián)機(jī)檢索和信息實(shí)時(shí)接收等。實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：信息聯(lián)機(jī)檢索和信息實(shí)時(shí)接收等。25實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有如下兩個(gè)基本特征：實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有如下兩個(gè)基本特征：l及時(shí)性及時(shí)性l可靠性可靠性263.3.2 3.3.2 實(shí)用操作系統(tǒng)實(shí)用操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成了操作系統(tǒng)的三種基本批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成了操作系統(tǒng)的三種基本類型，而實(shí)際系統(tǒng)則往往兼有兩者或三者功能特點(diǎn)。類型，而實(shí)際系統(tǒng)則往往兼有兩者或三者功能特點(diǎn)。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)分布式操

15、作系統(tǒng)多處理機(jī)操作系統(tǒng)多處理機(jī)操作系統(tǒng)27微機(jī)操作系統(tǒng)微機(jī)操作系統(tǒng)1單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng) 最簡(jiǎn)單的微機(jī)操作系統(tǒng)，只允許一個(gè)用戶上機(jī)，且只允許用戶程序作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。主要配置在8位和16位微機(jī)上，最具代表性的是CP/M和MS-DOS操作系統(tǒng)。2單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) 只允許一個(gè)用戶上機(jī)，但允許將一個(gè)用戶程序分成若干個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。隨著32位微機(jī)的出現(xiàn)，多任務(wù)處理能力和圖形用戶界面成為微機(jī)操作系統(tǒng)的趨勢(shì)，最具代表性的是OS/2和Windows操作系統(tǒng)。3多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng) 允許多個(gè)用戶共享主機(jī)中的各類資源，而每個(gè)用戶程序又可進(jìn)一步分為多

16、個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。大、中、小型機(jī)中配置的都是多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，32位微機(jī)也有不少，最具代表性的是UNIX和Linux。283.3.3 操作系統(tǒng)特征操作系統(tǒng)特征操作系統(tǒng)的共同特征：操作系統(tǒng)的共同特征：l并發(fā)性并發(fā)性l共享性共享性l虛擬性虛擬性l異步性異步性29并發(fā)性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生，從微并發(fā)性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生，從微觀上看是交替進(jìn)行，從宏觀上看是同時(shí)發(fā)生。并發(fā)性與并行性觀上看是交替進(jìn)行，從宏觀上看是同時(shí)發(fā)生。并發(fā)性與并行性不同，并行性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生，從微不同，并行性是指兩個(gè)或兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生，從微觀和宏觀上都是同

17、時(shí)；并行事件一定具有并發(fā)性，但并發(fā)事件觀和宏觀上都是同時(shí)；并行事件一定具有并發(fā)性，但并發(fā)事件不一定具有并行性。不一定具有并行性。共享性是指在操作系統(tǒng)控制下，系統(tǒng)資源可供多個(gè)共享性是指在操作系統(tǒng)控制下，系統(tǒng)資源可供多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序共同使用。并發(fā)性和共享性是所有并發(fā)執(zhí)行的程序共同使用。并發(fā)性和共享性是所有操作系統(tǒng)具有的兩個(gè)基本特征。它們互為依存條件，操作系統(tǒng)具有的兩個(gè)基本特征。它們互為依存條件，共享以程序的并發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共共享以程序的并發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共享為基礎(chǔ)。享為基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)通過(guò)某種技術(shù)將一個(gè)物理實(shí)體變成多個(gè)邏操作系統(tǒng)通過(guò)某種技術(shù)將一個(gè)物理實(shí)體變成多個(gè)邏輯對(duì)應(yīng)物

18、，或?qū)⒍鄠€(gè)物理實(shí)體變成一個(gè)邏輯對(duì)應(yīng)物。輯對(duì)應(yīng)物，或?qū)⒍鄠€(gè)物理實(shí)體變成一個(gè)邏輯對(duì)應(yīng)物。操作系統(tǒng)的這種特性稱為虛擬性，實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)操作系統(tǒng)的這種特性稱為虛擬性，實(shí)現(xiàn)虛擬的技術(shù)稱為虛擬技術(shù)。稱為虛擬技術(shù)。在多道程序系統(tǒng)中，程序以人們不可預(yù)知的速度在多道程序系統(tǒng)中，程序以人們不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。內(nèi)存中的每個(gè)程序何時(shí)獲得向前推進(jìn)。內(nèi)存中的每個(gè)程序何時(shí)獲得CPUCPU，何時(shí)，何時(shí)因得不到所需資源而暫停，每道程序需要多少時(shí)因得不到所需資源而暫停，每道程序需要多少時(shí)間才能完成等，都是不可預(yù)知的。很可能先進(jìn)入間才能完成等，都是不可預(yù)知的。很可能先進(jìn)入內(nèi)存的程序后完成，而后進(jìn)入內(nèi)存的程序先完成。內(nèi)存的程序后

19、完成，而后進(jìn)入內(nèi)存的程序先完成。這就是操作系統(tǒng)的異步性。這就是操作系統(tǒng)的異步性。 303.4 操作系統(tǒng)的管理功能操作系統(tǒng)的管理功能2. 存儲(chǔ)器管理存儲(chǔ)器管理4. 設(shè)備管理設(shè)備管理1. 處理器管理處理器管理3. 文件文件 管理管理從資源管理角度來(lái)看，無(wú)論何種操作系統(tǒng)，都包括進(jìn)從資源管理角度來(lái)看，無(wú)論何種操作系統(tǒng)，都包括進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件管理和設(shè)備管理程管理、存儲(chǔ)管理、文件管理和設(shè)備管理4個(gè)基本功個(gè)基本功能。能。 31 3.4.1 進(jìn)程管理進(jìn)程管理在多道程序系統(tǒng)中，一個(gè)程序的活動(dòng)規(guī)律是：在多道程序系統(tǒng)中，一個(gè)程序的活動(dòng)規(guī)律是：推進(jìn)推進(jìn)暫停暫停推進(jìn)推進(jìn)暫停暫停當(dāng)一個(gè)程序暫停時(shí)，需要將其現(xiàn)場(chǎng)信息

20、作為斷點(diǎn)保存起來(lái)，以便當(dāng)一個(gè)程序暫停時(shí)，需要將其現(xiàn)場(chǎng)信息作為斷點(diǎn)保存起來(lái)，以便以后能從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一以后能從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一塊特殊區(qū)域保存斷點(diǎn)。因此程序的概念已不能如實(shí)地反映程塊特殊區(qū)域保存斷點(diǎn)。因此程序的概念已不能如實(shí)地反映程序執(zhí)行時(shí)的特征，需要一個(gè)更準(zhǔn)確地描述程序執(zhí)行狀態(tài)的術(shù)序執(zhí)行時(shí)的特征，需要一個(gè)更準(zhǔn)確地描述程序執(zhí)行狀態(tài)的術(shù)語(yǔ)，這就是語(yǔ)，這就是進(jìn)程進(jìn)程（process）。）。32許多人從不同角度對(duì)進(jìn)程進(jìn)行解釋，典型的有許多人從不同角度對(duì)進(jìn)程進(jìn)行解釋，典型的有: 進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行。進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行。 進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在

21、處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。的活動(dòng)。 進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過(guò)程，是系統(tǒng)進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過(guò)程，是系統(tǒng)資源分配和調(diào)度的基本單位。資源分配和調(diào)度的基本單位。333.4.1 3.4.1 進(jìn)程管理進(jìn)程管理進(jìn)程管理主要對(duì)處理機(jī)（進(jìn)程管理主要對(duì)處理機(jī)（CPU）進(jìn)行分配和管理）進(jìn)行分配和管理，因，因此，進(jìn)程管理也稱處理機(jī)管理。從宏觀上看，程序此，進(jìn)程管理也稱處理機(jī)管理。從宏觀上看，程序進(jìn)入主機(jī)后就在運(yùn)行，但從微觀上看，程序只有獲進(jìn)入主機(jī)后就在運(yùn)行，但從微觀上看，程序只有獲得得CPU才在運(yùn)行。才在運(yùn)行。341、進(jìn)程的概念：、進(jìn)程的概念：進(jìn)程

22、是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)資源分配和調(diào)度的基本單位。資源分配和調(diào)度的基本單位。一個(gè)程序投入運(yùn)行，操作系統(tǒng)就為其創(chuàng)建了進(jìn)程，程序一個(gè)程序投入運(yùn)行，操作系統(tǒng)就為其創(chuàng)建了進(jìn)程，程序的每次運(yùn)行都產(chǎn)生進(jìn)程，多次運(yùn)行產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程。的每次運(yùn)行都產(chǎn)生進(jìn)程，多次運(yùn)行產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程。35進(jìn)程包括：進(jìn)程控制塊、程序和數(shù)據(jù)三部分。進(jìn)程包括：進(jìn)程控制塊、程序和數(shù)據(jù)三部分。(1)進(jìn)程控制塊（進(jìn)程控制塊（Process Control Block，PCB），用于），用于描述和管理進(jìn)程。描述和管理進(jìn)程。PCB是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。(2) 程

23、序：進(jìn)程要執(zhí)行的部分程序代碼。程序：進(jìn)程要執(zhí)行的部分程序代碼。(3) 數(shù)據(jù)：執(zhí)行進(jìn)程時(shí)要處理的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)：執(zhí)行進(jìn)程時(shí)要處理的數(shù)據(jù)。36創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)建立創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)建立PCB，撤消進(jìn)程時(shí)收回，撤消進(jìn)程時(shí)收回PCB。PCB是進(jìn)是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。程存在的惟一標(biāo)志。程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊構(gòu)成進(jìn)程實(shí)體。程序和數(shù)據(jù)位程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊構(gòu)成進(jìn)程實(shí)體。程序和數(shù)據(jù)位于內(nèi)存中用戶空間，進(jìn)程控制塊位于系統(tǒng)空間。于內(nèi)存中用戶空間，進(jìn)程控制塊位于系統(tǒng)空間。372 2進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換任何操作系統(tǒng)中的進(jìn)程都具有下列任何操作系統(tǒng)中的進(jìn)程都具有下列3 3種基本狀態(tài)種基本狀態(tài): :運(yùn)行態(tài)：得到運(yùn)行態(tài)：得到CP

24、UCPU資源，正在運(yùn)行進(jìn)程中的指令。資源，正在運(yùn)行進(jìn)程中的指令。就緒態(tài)：進(jìn)程本身具備運(yùn)行條件，等待獲得就緒態(tài)：進(jìn)程本身具備運(yùn)行條件，等待獲得CPUCPU資資源。源。(1)(1)等待態(tài)：進(jìn)程本身不具備使用等待態(tài)：進(jìn)程本身不具備使用CPUCPU的條件，正等待的條件，正等待某一事件發(fā)生，這種狀態(tài)也稱掛起態(tài)或睡眠態(tài)。某一事件發(fā)生，這種狀態(tài)也稱掛起態(tài)或睡眠態(tài)。3839進(jìn)程類型進(jìn)程類型從操作系統(tǒng)角度看，進(jìn)程可以分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程從操作系統(tǒng)角度看，進(jìn)程可以分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程兩類。兩類。 系統(tǒng)進(jìn)程運(yùn)行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功能，可系統(tǒng)進(jìn)程運(yùn)行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功能，可以執(zhí)行包括特權(quán)指令在內(nèi)

25、的所有機(jī)器指令，優(yōu)先級(jí)高以執(zhí)行包括特權(quán)指令在內(nèi)的所有機(jī)器指令，優(yōu)先級(jí)高于用戶進(jìn)程。于用戶進(jìn)程。用戶進(jìn)程運(yùn)行用戶程序用戶進(jìn)程運(yùn)行用戶程序，只能執(zhí)行非特權(quán)指只能執(zhí)行非特權(quán)指令令。40進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程與程序的區(qū)別程序與進(jìn)程的本質(zhì)區(qū)別在于程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)程序與進(jìn)程的本質(zhì)區(qū)別在于程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。態(tài)的。 程序是指令及執(zhí)行指令時(shí)所需數(shù)據(jù)的集合，可以長(zhǎng)程序是指令及執(zhí)行指令時(shí)所需數(shù)據(jù)的集合，可以長(zhǎng)期保存在存儲(chǔ)介質(zhì)上；期保存在存儲(chǔ)介質(zhì)上；進(jìn)程具有生命期，具有創(chuàng)建、運(yùn)行和消亡的過(guò)程。進(jìn)程具有生命期，具有創(chuàng)建、運(yùn)行和消亡的過(guò)程。進(jìn)程和程序不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)進(jìn)程和程序不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)

26、系，一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程，但一個(gè)進(jìn)程只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。多個(gè)進(jìn)程，但一個(gè)進(jìn)程只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。413.4.2 存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，操作系統(tǒng)將內(nèi)存儲(chǔ)器劃分為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，操作系統(tǒng)將內(nèi)存儲(chǔ)器劃分為系統(tǒng)空間和用戶空間兩系統(tǒng)空間和用戶空間兩2部分，存儲(chǔ)管理主要管理用部分，存儲(chǔ)管理主要管理用戶空間。戶空間。42存儲(chǔ)管理的主要功能存儲(chǔ)管理的主要功能當(dāng)程序向系統(tǒng)申請(qǐng)存儲(chǔ)空間時(shí)，內(nèi)存分配程序就要在現(xiàn)有的空閑內(nèi)存中選擇一個(gè)大小相當(dāng)?shù)膮^(qū)域分配給它。當(dāng)它運(yùn)行完畢之后，它所占的空間由系統(tǒng)回收。 分配與釋放分配與釋放地址映射地址映射虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器存儲(chǔ)區(qū)整理存儲(chǔ)區(qū)整理保護(hù)與共享保護(hù)與

27、共享程序裝入內(nèi)存后要把指令所訪問(wèn)的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，即地址映射，也稱地址變換或重定位，其實(shí)現(xiàn)方法有靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位兩種。 在主存輔存層次上通過(guò)輔助硬件和存儲(chǔ)管理軟件實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器。它是把輔存當(dāng)作主存來(lái)使用一種虛擬資源，用戶能使用比實(shí)際內(nèi)存大得多的虛擬空間，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存的擴(kuò)充。 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于內(nèi)存空間經(jīng)過(guò)不斷分配和釋放，可能會(huì)產(chǎn)生許多分散的、難以再被分配的碎片。通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)區(qū)的整理，把內(nèi)存中的碎片合并，以形成更大的自由分區(qū)。 存儲(chǔ)保護(hù)就是要保護(hù)進(jìn)程的數(shù)據(jù)不被非法訪問(wèn)者破壞，它采取的手段主要有兩種，即：界地址寄存器保護(hù)法和訪問(wèn)授權(quán)保護(hù)法。 431 1存儲(chǔ)器的分配存儲(chǔ)器的分配為了

28、便于分配和收回內(nèi)存空間，操作系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)存分為了便于分配和收回內(nèi)存空間，操作系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)存分配表和內(nèi)存空閑表管理內(nèi)存儲(chǔ)器。配表和內(nèi)存空閑表管理內(nèi)存儲(chǔ)器。442地址映射地址映射程序中的地址都是相對(duì)程序起始單元的地址，稱為邏輯程序中的地址都是相對(duì)程序起始單元的地址，稱為邏輯地址，也稱為相對(duì)地址或偏移地址，通常從地址，也稱為相對(duì)地址或偏移地址，通常從0開(kāi)始編開(kāi)始編排。排。操作系統(tǒng)將程序裝入內(nèi)存時(shí)，需要根據(jù)分配到的內(nèi)存地操作系統(tǒng)將程序裝入內(nèi)存時(shí)，需要根據(jù)分配到的內(nèi)存地址將程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。將程序的邏輯址將程序的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址。將程序的邏輯地址變換到物理地址的過(guò)程稱為地址映射或地址重定地

29、址變換到物理地址的過(guò)程稱為地址映射或地址重定位。位。 453存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)保護(hù)內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間，為了確保內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的內(nèi)存空間，為了確保它們互不干擾，操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行保護(hù)。它們互不干擾，操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行保護(hù)。46限制地址越界：操作系統(tǒng)對(duì)每個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生的地址進(jìn)限制地址越界：操作系統(tǒng)對(duì)每個(gè)進(jìn)程產(chǎn)生的地址進(jìn)行檢查，只允許在各自的內(nèi)存空間或共享區(qū)域中運(yùn)行檢查，只允許在各自的內(nèi)存空間或共享區(qū)域中運(yùn)行和存取數(shù)據(jù)。行和存取數(shù)據(jù)。(2) (2) 防止操作越權(quán)：用戶進(jìn)程不允許訪問(wèn)系統(tǒng)進(jìn)程的內(nèi)防止操作越權(quán)：用戶進(jìn)程不允許訪問(wèn)系統(tǒng)進(jìn)程的內(nèi)存空間；有些進(jìn)程可以修改共享區(qū)域

30、中的數(shù)據(jù)，但存空間；有些進(jìn)程可以修改共享區(qū)域中的數(shù)據(jù)，但某些進(jìn)程只能執(zhí)行讀操作。某些進(jìn)程只能執(zhí)行讀操作。當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)生地址越界或操作越權(quán)時(shí)，操作系統(tǒng)將指當(dāng)用戶進(jìn)程發(fā)生地址越界或操作越權(quán)時(shí)，操作系統(tǒng)將指出錯(cuò)誤。出錯(cuò)誤。473.4.3 文件管理文件管理文件及其管理程序的集合稱為文件系統(tǒng)文件及其管理程序的集合稱為文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)是操。文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)為用戶提供的一種基于文件和目錄的存儲(chǔ)機(jī)制。作系統(tǒng)為用戶提供的一種基于文件和目錄的存儲(chǔ)機(jī)制。48文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)提供對(duì)文件提供對(duì)文件的各種操作的各種操作提供各種安提供各種安全措施以保全措施以保障文件安全障文件安全實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“按

31、名存按名存取取”高效地管理高效地管理外存空間外存空間實(shí)現(xiàn)文件實(shí)現(xiàn)文件的共享的共享49文件管理是對(duì)文件、目錄和存儲(chǔ)空間進(jìn)行管理，提供按文件管理是對(duì)文件、目錄和存儲(chǔ)空間進(jìn)行管理，提供按名存取文件的手段名存取文件的手段，方便用戶對(duì)文件進(jìn)行存取、保護(hù)，方便用戶對(duì)文件進(jìn)行存取、保護(hù)和共享操作，充分利用外存儲(chǔ)器空間。和共享操作，充分利用外存儲(chǔ)器空間。 502文件命名文件命名文件是具有符號(hào)名的相關(guān)信息的集合，符號(hào)名即為文件文件是具有符號(hào)名的相關(guān)信息的集合，符號(hào)名即為文件名。文件名由主名和擴(kuò)展名兩部分組成，中間用園點(diǎn)名。文件名由主名和擴(kuò)展名兩部分組成，中間用園點(diǎn)“.”分隔。分隔。文件擴(kuò)展名用于說(shuō)明文件的類型，

32、例文件擴(kuò)展名用于說(shuō)明文件的類型，例如，如，.EXE表示這是可執(zhí)行程序文件名，表示這是可執(zhí)行程序文件名，.DOC表示這表示這是是Word文檔，文檔，.JPG表示這是圖像文件。表示這是圖像文件。51文件基本屬性：有文件名、長(zhǎng)度、創(chuàng)建時(shí)間、修改文件基本屬性：有文件名、長(zhǎng)度、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間和所有者等。時(shí)間和所有者等。(2) (2) 文件類型屬性：有普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、文件類型屬性：有普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、隱含文件和設(shè)備文件等。隱含文件和設(shè)備文件等。(3) (3) 文件保護(hù)屬性：有只讀、只寫(xiě)和讀文件保護(hù)屬性：有只讀、只寫(xiě)和讀/寫(xiě)等。寫(xiě)等。52操作系統(tǒng)對(duì)眾多文件按目錄進(jìn)行管理。操作系

33、統(tǒng)對(duì)眾多文件按目錄進(jìn)行管理。常常用多級(jí)目錄結(jié)用多級(jí)目錄結(jié)構(gòu)構(gòu)，通常稱為樹(shù)形目錄。，通常稱為樹(shù)形目錄。在一個(gè)外存儲(chǔ)器中，只有一在一個(gè)外存儲(chǔ)器中，只有一個(gè)頂級(jí)目錄，也稱為根目錄（樹(shù)根），用斜杠符號(hào)個(gè)頂級(jí)目錄，也稱為根目錄（樹(shù)根），用斜杠符號(hào)“ ”表示。表示。53l通常將正在操作的目錄稱為工作目錄或當(dāng)前目錄通常將正在操作的目錄稱為工作目錄或當(dāng)前目錄。l在訪問(wèn)某個(gè)文件時(shí)，在訪問(wèn)某個(gè)文件時(shí)，需要在文件名的前面說(shuō)明文件需要在文件名的前面說(shuō)明文件所在的路徑所在的路徑。l將從根目錄開(kāi)始的路徑稱為絕對(duì)路徑，從當(dāng)前目錄將從根目錄開(kāi)始的路徑稱為絕對(duì)路徑，從當(dāng)前目錄開(kāi)始的路徑稱為相對(duì)路徑開(kāi)始的路徑稱為相對(duì)路徑。543

34、.4.4 3.4.4 設(shè)備管理設(shè)備管理設(shè)備管理的主要功能包括設(shè)備分配、虛擬設(shè)備、緩沖區(qū)設(shè)備管理的主要功能包括設(shè)備分配、虛擬設(shè)備、緩沖區(qū)管理和設(shè)備驅(qū)動(dòng)等。管理和設(shè)備驅(qū)動(dòng)等。操作系統(tǒng)設(shè)備管理的首要任務(wù)是按照一定的算法在進(jìn)程間調(diào)度和操作系統(tǒng)設(shè)備管理的首要任務(wù)是按照一定的算法在進(jìn)程間調(diào)度和分配設(shè)備，并啟動(dòng)設(shè)備，完成數(shù)據(jù)傳輸操作。設(shè)備管理還要分配設(shè)備，并啟動(dòng)設(shè)備，完成數(shù)據(jù)傳輸操作。設(shè)備管理還要提供一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)備使用界面，屏蔽設(shè)備的差異，隱藏設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)備使用界面，屏蔽設(shè)備的差異，隱藏設(shè)備的工作細(xì)節(jié)，使用戶能夠很方便地使用設(shè)備。的工作細(xì)節(jié)，使用戶能夠很方便地使用設(shè)備。551. 設(shè)備分類設(shè)備分類按信息交換基本單位分類：按信息交換基本單位分類：設(shè)備可以劃分為字符型設(shè)備（設(shè)備可以劃分為字符型設(shè)備（Character DeviceCharacter Device）和塊）和塊設(shè)備（設(shè)備（Block DeviceBlock Device）56l字符設(shè)備：以字符為單位組織和處理信息的設(shè)備稱字符設(shè)備：以字符為單位組織和處理信息的設(shè)備稱為字符設(shè)備。顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)。為字符設(shè)備。顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)。l塊設(shè)備：以一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信塊設(shè)備：以一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信息的設(shè)備，稱為塊設(shè)備。息的