第3章操作系統(tǒng)的基本功能

1、1操作系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)基本功能操作系統(tǒng)基本功能Windows7使用使用 操作系統(tǒng)的基本功能馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)的組成諾依曼計(jì)算機(jī)的組成存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器 處理器管理 存儲(chǔ)管理 文件系統(tǒng) 設(shè)備管理處理器處理器 程序管理 存儲(chǔ)管理 文件系統(tǒng) 磁盤管理本章本章一、處理器管理一、處理器管理 1.1. 單道程序系統(tǒng)單道程序系統(tǒng): : 任何時(shí)刻內(nèi)存中只有一道程序。任何時(shí)刻內(nèi)存中只有一道程序。 一個(gè)程序的運(yùn)行完全結(jié)束后才能運(yùn)行下一個(gè)程序一個(gè)程序的運(yùn)行完全結(jié)束后才能運(yùn)行下一個(gè)程序任務(wù)：有效地、合理地分配任務(wù)：有效地、

2、合理地分配CPUCPU的時(shí)間的時(shí)間時(shí)間時(shí)間tCPU程序程序A程序程序B程序程序C演示：演示：?jiǎn)蔚莱绦蛳到y(tǒng)單道程序系統(tǒng)2. 2. 多道程序系統(tǒng)：多道程序同時(shí)在執(zhí)行多道程序系統(tǒng)：多道程序同時(shí)在執(zhí)行程序程序A程序程序C程序程序A程序程序B程序程序C程序程序CCPU時(shí)間時(shí)間t特點(diǎn)：特點(diǎn)： 多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放了幾道相互獨(dú)立的程序多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放了幾道相互獨(dú)立的程序 宏觀上并行：同時(shí)在執(zhí)行宏觀上并行：同時(shí)在執(zhí)行 微觀上串行：各程序輪流地占有微觀上串行：各程序輪流地占有CPUCPU，交替執(zhí)行，交替執(zhí)行演示：演示：多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng) 程序程序 程序是文件的形式存放在外儲(chǔ)存器。程序是文件

3、的形式存放在外儲(chǔ)存器。 運(yùn)行一個(gè)程序，首先將程序文件從外存儲(chǔ)器被調(diào)入內(nèi)存才能運(yùn)行。運(yùn)行一個(gè)程序，首先將程序文件從外存儲(chǔ)器被調(diào)入內(nèi)存才能運(yùn)行。 進(jìn)程進(jìn)程 一個(gè)正在執(zhí)行的程序一個(gè)正在執(zhí)行的程序 進(jìn)程是一個(gè)程序與其數(shù)據(jù)一道進(jìn)程是一個(gè)程序與其數(shù)據(jù)一道 在計(jì)算機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。在計(jì)算機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。3. 3. 程序、進(jìn)程和線程程序、進(jìn)程和線程 進(jìn)程的狀態(tài)和調(diào)度進(jìn)程的狀態(tài)和調(diào)度 就緒狀態(tài)就緒狀態(tài) 除了除了CPUCPU，所有的資源都擁有了，所有的資源都擁有了 執(zhí)行狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài) 在在CPUCPU上運(yùn)行上運(yùn)行 掛起狀態(tài)掛起狀態(tài) 進(jìn)程因等待某個(gè)事件而暫停執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)進(jìn)程因等待某個(gè)事件而暫停執(zhí)

4、行時(shí)的狀態(tài) 進(jìn)程和線程的區(qū)別進(jìn)程和線程的區(qū)別 程序是一個(gè)靜態(tài)的概念，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。程序是一個(gè)靜態(tài)的概念，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。 程序可以脫離機(jī)器長(zhǎng)期保存，進(jìn)程是執(zhí)行著的程序程序可以脫離機(jī)器長(zhǎng)期保存，進(jìn)程是執(zhí)行著的程序 一個(gè)一個(gè)程序可多次執(zhí)行并產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。程序可多次執(zhí)行并產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。分配到了所需資源除了CPU以外，所需要的所有資源都分配了缺少資源等待某個(gè)資源，如打印機(jī)演示：演示：多道程序系統(tǒng)多道程序系統(tǒng) 線程線程 目的：充分共享共源，減少內(nèi)存開銷目的：充分共享共源，減少內(nèi)存開銷 提高并發(fā)性，切換速度相對(duì)較快提高并發(fā)性，切換速度相對(duì)較快 目前許多操作系統(tǒng)把進(jìn)程再目前許多操作

5、系統(tǒng)把進(jìn)程再“細(xì)分細(xì)分”成線程成線程( (threads) 在在UNIX中，進(jìn)程仍然是中，進(jìn)程仍然是CPU的分配單位的分配單位 在在Windows中，線程是中，線程是CPU的分配單位的分配單位二、存儲(chǔ)管理二、存儲(chǔ)管理 計(jì)算機(jī)內(nèi)存是計(jì)算機(jī)內(nèi)存是CPUCPU可以直接存取的存儲(chǔ)器?？梢灾苯哟嫒〉拇鎯?chǔ)器。 存儲(chǔ)管理主要功能有下面存儲(chǔ)管理主要功能有下面4 4個(gè)方面?zhèn)€方面: :1.1. 虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存2.2. 存儲(chǔ)器分配存儲(chǔ)器分配3.3. 地址的轉(zhuǎn)換地址的轉(zhuǎn)換4.4. 信息的保護(hù)信息的保護(hù)1.1.虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存 用硬盤空間模擬內(nèi)存用硬盤空間模擬內(nèi)存真正內(nèi)存真正內(nèi)存虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存內(nèi)存空間內(nèi)存空間Win

6、dows 7： 控制面板系統(tǒng)和安全控制面板系統(tǒng)和安全 系統(tǒng)高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置高級(jí)設(shè)置系統(tǒng)高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置高級(jí)設(shè)置 高級(jí)更改高級(jí)更改 頁(yè)面文件是頁(yè)面文件是pagefile.sys 演示：演示：虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存演示：觀察當(dāng)前計(jì)算演示：觀察當(dāng)前計(jì)算 機(jī)上虛擬內(nèi)存情況機(jī)上虛擬內(nèi)存情況2. 存儲(chǔ)器分配存儲(chǔ)器分配目的：提高存儲(chǔ)器的利用率，提高系統(tǒng)速度目的：提高存儲(chǔ)器的利用率，提高系統(tǒng)速度 多個(gè)進(jìn)程共享存儲(chǔ)器，分配、釋放存儲(chǔ)器多個(gè)進(jìn)程共享存儲(chǔ)器，分配、釋放存儲(chǔ)器 進(jìn)程需要的存儲(chǔ)空間是變化的進(jìn)程需要的存儲(chǔ)空間是變化的 調(diào)進(jìn)或調(diào)出進(jìn)程調(diào)進(jìn)或調(diào)出進(jìn)程 移動(dòng)進(jìn)程移動(dòng)進(jìn)程進(jìn)程進(jìn)程1進(jìn)程進(jìn)程2進(jìn)程進(jìn)程3進(jìn)程進(jìn)程4進(jìn)程進(jìn)程5RAM

7、虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存交換交換在在CPU上運(yùn)行的進(jìn)程上運(yùn)行的進(jìn)程肯定要在肯定要在RAM中中11三、文件系統(tǒng)三、文件系統(tǒng) 負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的部分稱為文件系統(tǒng)或信息管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的部分稱為文件系統(tǒng)或信息管理系統(tǒng) 為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的訪問(wèn)文件的方法，為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的訪問(wèn)文件的方法，有了文件系統(tǒng)：有了文件系統(tǒng)： 實(shí)現(xiàn)了按名訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)了按名訪問(wèn) 不必考慮各種外存儲(chǔ)器的差異，不必考慮各種外存儲(chǔ)器的差異， 不必了解文件在外存儲(chǔ)器上的具體物理位置以及如何存放的不必了解文件在外存儲(chǔ)器上的具體物理位置以及如何存放的 1目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu) 樹狀結(jié)構(gòu)樹狀結(jié)構(gòu) 樹根：根目錄樹根：根目錄

8、樹枝：文件夾樹枝：文件夾 樹葉：文件樹葉：文件 2文件路徑文件路徑 絕對(duì)路徑：從根目錄開始絕對(duì)路徑：從根目錄開始相對(duì)路徑：從當(dāng)前目錄開始相對(duì)路徑：從當(dāng)前目錄開始絕對(duì)路徑：絕對(duì)路徑： Notepad.exeC:WindowsSystem32Notepad.exe Test.docC:UserTest.doc。相對(duì)路徑：相對(duì)路徑： 假定當(dāng)前目錄為假定當(dāng)前目錄為System32， Data.mdb.UserData.mdb注：注：. 表示上一級(jí)目錄表示上一級(jí)目錄 3文件系統(tǒng)文件系統(tǒng) FAT MS DOS采用的文件系統(tǒng)，采用的文件系統(tǒng)， 最多支持最多支持512MB 用在軟盤和移動(dòng)硬盤上。用在軟盤和移動(dòng)

9、硬盤上。 FAT32 可支持達(dá)可支持達(dá)8TB的卷的卷 不能支持不能支持512MB以下的卷以下的卷 因此用在硬盤分區(qū)上。因此用在硬盤分區(qū)上。 NTFS 高性能、安全性、可靠性高性能、安全性、可靠性 例如文件和文件夾權(quán)限、加密、磁盤配額等高級(jí)功例如文件和文件夾權(quán)限、加密、磁盤配額等高級(jí)功 當(dāng)系統(tǒng)故障或誤刪除恢復(fù)好。當(dāng)系統(tǒng)故障或誤刪除恢復(fù)好。 exFAT 擴(kuò)展擴(kuò)展FAT FAT32不支持不支持4G及其更大的文件及其更大的文件 對(duì)于閃存，對(duì)于閃存，NTFS文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)14四、磁盤管理四、磁盤管理1 1磁盤分區(qū)與創(chuàng)建邏輯驅(qū)動(dòng)器磁盤分區(qū)與創(chuàng)建邏輯驅(qū)動(dòng)器 分區(qū)目的：分區(qū)目的： 硬盤容量很大，為便于管理硬

10、盤容量很大，為便于管理 安裝不同的系統(tǒng)，如安裝不同的系統(tǒng)，如Windows、Linux等等不可以細(xì)分不可以細(xì)分可以細(xì)分可以細(xì)分磁盤分區(qū)磁盤分區(qū)創(chuàng)建邏輯驅(qū)動(dòng)器創(chuàng)建邏輯驅(qū)動(dòng)器使用使用格式化格式化Windows XP分區(qū)分區(qū)注：注：Windows7Windows7中可以創(chuàng)建中可以創(chuàng)建3 3個(gè)主分區(qū)個(gè)主分區(qū) 只有創(chuàng)建了只有創(chuàng)建了3 3個(gè)主分區(qū)才能建后面的邏輯驅(qū)動(dòng)器個(gè)主分區(qū)才能建后面的邏輯驅(qū)動(dòng)器Windows 7分區(qū)分區(qū)16控制面板管理工具創(chuàng)建并格式硬盤分區(qū)控制面板管理工具創(chuàng)建并格式硬盤分區(qū)172. 2. 磁盤格式化磁盤格式化 格式化的目的格式化的目的 把磁道劃分成一個(gè)個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)把磁道劃分成一個(gè)個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512個(gè)字節(jié)。個(gè)字節(jié)。 安裝文件系統(tǒng)，建立根目錄。安裝文件系統(tǒng)，建立根目錄。 注意：格式化磁盤會(huì)丟失磁盤上所有信息注意：格式化磁盤會(huì)丟失磁盤上所有信息 兩類磁盤不能格式化兩類磁盤不能格式化 磁盤不能處于寫保護(hù)狀態(tài)。磁盤不能處于寫保護(hù)狀態(tài)。 磁盤上不能有打開的文件磁盤上不能有打開的文件 容量容量文件系統(tǒng)文件系統(tǒng) FAT FAT32 NTFS文件占用磁盤空間的文件占用磁盤空間的基本單位基本單位NTFS時(shí)可選擇；時(shí)可選擇；其余只用缺省值其余只用缺省值。卷的名稱卷的名稱3. 3. 磁盤碎片整理磁盤碎片整理 磁盤碎片：文件碎片，