計算機軟件操作系統(tǒng)

第三章計算機軟件3.4算法和計算機軟件理論基礎3.1計算機軟件及計算機軟件技術3.2操作系統(tǒng)3.3程序設計語言及語言處理程序1整理ppt3.2操作系統(tǒng)3.2.1概述3.2.2多任務處理3.2.3存儲管理3.2.5設備管理3.2.4文件管理3.2.6常用操作系統(tǒng)介紹2整理ppt操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）：計算機中最重要的一種系統(tǒng)軟件，是一些程序模塊的集合，它們能以盡量有效、合理的方式組織和管理計算機的軟硬件資源，合理地安排計算機的工作流程，控制和支持應用程序的運行，向用戶提供各種服務，使得用戶能方便、靈活、有效地使用計算機，也使整個計算機系統(tǒng)高效率地運行

3整理ppt3.2.1概述開始4整理ppt操作系統(tǒng)的目標1.方便性2.有效性3.可擴充性4.

開放性一個未配置OS的計算機系統(tǒng)是很難使用，因為計算機硬件只能識別機器代碼。因此，用戶要在計算機上運行自己編寫的程序，就必須用機器語言書寫程序。如果在計算機硬件上配置了OS，用戶便可通過OS提供的各種命令來使用計算機系統(tǒng)。在未配置OS的計算機系統(tǒng)內，諸如CPU、I/O設備等各類資源，都會經常處于空閑狀態(tài)而得不到充分利用。內存和外存中所存放的數(shù)據(jù)由于無序而浪費存儲空間。配置了OS后，可使CPU、I/O設備由于保持忙碌狀態(tài)而得到充分利用，而可使內存和外存中存放的數(shù)據(jù)有序而節(jié)省存儲空間。此外OS通過合理組織計算機工作流程，進一步改善資源利用率及提高系統(tǒng)的吞吐量由于計算機硬件和體系結構迅速發(fā)展，計算機網絡和Internet的發(fā)展，相應對OS提出更高的功能和性能要求。OS必須具有很好的可擴充性，方能適應發(fā)展的要求。OS應采用層次化結構，以便增加新的功能層次和模塊，并修改老的層次和模塊由于計算機網絡的發(fā)展，使計算機操作系統(tǒng)的應用環(huán)境，已逐步由單機環(huán)境轉向網絡環(huán)境。為了使來自不同產家的計算機和設備通過網絡加以集成化，并能正確、有效地協(xié)同工作，實現(xiàn)應用的可移植性和互操作性，必須有統(tǒng)一的開放環(huán)境，進而要求OS具有開放性5整理ppt為什么需要操作系統(tǒng)？控制基本的輸入/輸出操作分配系統(tǒng)中的資源管理存儲器空間監(jiān)測計算機運行和故障維護計算機安全6整理ppt操作系統(tǒng)的作用一、管理系統(tǒng)中的各種軟硬件資源資源硬件資源：計算機系統(tǒng)中的所有硬件設備（CPU、存儲器、I/O設備、網絡通信設備……）

軟件資源：程序、數(shù)據(jù)……計算機執(zhí)行多個程序時，操作系統(tǒng)承擔著資源的調度和分配任務，目的是：避免沖突、保證程序正常有序地、高效率地運行從資源管理的角度看操作系統(tǒng)的主要功能：處理器管理存儲管理文件管理I/O設備管理等7整理ppt操作系統(tǒng)的作用二、為用戶提供友善的人機界面

用戶界面（userinterface、用戶接口、人機接口）：是實現(xiàn)用戶與計算機通信的軟、硬件部分的總稱。圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，簡稱GUI）：通過多個窗口分別顯示正在運行的各個程序的狀態(tài)和輸出采用圖標（icon）來形象地表示系統(tǒng)中的文件、程序、設備等對象借助點“菜單”的方法來選擇要求系統(tǒng)執(zhí)行的命令或輸入的某個參數(shù)利用鼠標器控制屏幕光標的移動并掀動按鍵觸發(fā)某個操作命令的執(zhí)行采用拖放（DragandDrop）方式執(zhí)行所需要的操作。優(yōu)點：使用戶能夠十分直觀、靈活、方便、有效地使用計算機，免去了記憶操作命令的沉重負擔。8整理ppt操作系統(tǒng)的作用三、為應用程序的開發(fā)和運行提供一個高效率的平臺裸機：沒有安裝任何軟件的計算機。在裸機上開發(fā)和運行應用程序難度大、效率低，很難實現(xiàn)。安裝了操作系統(tǒng)之后，實際上呈現(xiàn)在應用程序和用戶面前的是一臺“虛計算機”。操作系統(tǒng)屏蔽了幾乎所有物理設備的技術細節(jié)，它以規(guī)范、高效的方式（例如系統(tǒng)調用、庫函數(shù)等）向應用程序提供了有力的支持，從而為開發(fā)和運行應用程序提供了一個平臺。操作系統(tǒng)提供了許許多多的功能讓應用程序調用9整理ppt操作系統(tǒng)的作用和地位計算機硬件操作系統(tǒng)其他系統(tǒng)軟件應用軟件各類用戶虛計算機10整理ppt操作系統(tǒng)的作用和地位操作系統(tǒng)還具有：輔導用戶操作處理硬件錯誤保護系統(tǒng)安全11整理ppt操作系統(tǒng)的啟動安裝了操作系統(tǒng)的計算機，操作系統(tǒng)總是駐留在硬盤存儲器上的計算機加電后，自動將操作系統(tǒng)裝入內存操作系統(tǒng)裝入成功后，整個計算機就處于操作系統(tǒng)的控制之下，用戶就可以正常地使用計算機了

有無故障自舉程序(Boot)從系統(tǒng)盤將引導程序裝入內存引導程序引導系統(tǒng)啟動操作系統(tǒng)控制計算機工作系統(tǒng)自檢（POST）和初始化啟動失敗加電12整理ppt操作系統(tǒng)的啟動CPUROMBIOS硬盤RAM②執(zhí)行自舉程序⑥裝入操作系統(tǒng)④裝入引導程序⑤執(zhí)行引導程序⑦執(zhí)行操作系統(tǒng)出導程讀引序③操作系統(tǒng)的加載過程①加電自檢13整理ppt操作系統(tǒng)的啟動計算機硬件應用程序接口(API)處理器管理文件管理存儲管理文件系統(tǒng)，網絡管理程序設備驅動程序設備管理窗口管理應用程序1應用程序2應用程序3用戶接口外殼應用程序3用戶內存儲器操作系統(tǒng)運行時內存的態(tài)勢計算機的內存容量是有一定限制的，操作系統(tǒng)啟動成功后，只有一部分操作系統(tǒng)程序放在內存中。14整理ppt操作系統(tǒng)的功能操作系統(tǒng)提供的管理功能主要有：多任務處理與處理器管理（CPU管理）存儲管理文件管理設備管理一般還具有中斷處理、錯誤處理等功能。操作系統(tǒng)的各個功能之間并不是完全獨立的，它們之間存在著相互依賴的關系。15整理ppt3.2.2多任務處理與處理器管理16整理ppt多任務處理（CPU管理）中央處理器（CPU）是計算機系統(tǒng)的核心硬件資源。任務（task）：指裝入內存并啟動執(zhí)行的一個應用程序。“單任務處理”與“多任務處理”單任務處理：前一個任務完成后才能啟動后一個任務的運行，任務是順序執(zhí)行的多任務處理（multitasking）：指操作系統(tǒng)支持的同時運行若干個程序的能力目的：為了提高CPU的利用率如：Windows操作系統(tǒng)啟動后，就進入了多任務處理狀態(tài)。用戶可以啟動電子郵件程序、IE瀏覽器、Word等各自獨立的運行，互不干擾（似乎同時工作）查看任務狀態(tài)：借助于“Windows任務管理器”，用戶可以隨時了解系統(tǒng)中有哪些任務正在運行、處于什么狀態(tài)、CPU的使用率是多少、存儲器使用情況如何等17整理ppt多任務處理（CPU管理）任務窗口：多個任務同時在計算機中運行時，通常一個任務對應著屏幕上的一個窗口活動窗口：接受用戶輸入信息（擊鍵或按擊鼠標）的窗口只能有一個，稱為活動窗口，它所對應的任務稱為前臺任務非活動窗口：其它窗口都是非活動窗口，非活動窗口所對應的任務稱為后臺任務18整理ppt什么是前臺任務與后臺任務？前臺任務：能接受用戶輸入(擊鍵或按擊鼠標)的窗口只能有一個，稱為活動窗口，它所對應的任務稱為前臺任務后臺任務：除前臺任務外，所有其它任務均為后臺任務前臺任務與后臺任務的區(qū)別：前臺任務對應的窗口(活動窗口)位于其它窗口的前面活動窗口的標題欄比非活動窗口顏色更深(深藍色)

操作系統(tǒng)只把用戶輸入的信息傳送到前臺任務所對應的活動窗口中去前臺任務與后臺任務的共同點：都在計算機中運行前臺任務與后臺任務的切換：為了輸入信息到某個后臺任務中去，必須切換窗口(單擊要激活的后臺任務窗口的任何部位,或單擊任務欄中對應的任務按鈕）19整理ppt多任務處理舉例制作PPT講稿查看文件夾內容收發(fā)電子郵件播放音樂20整理ppt如何知道有哪些任務在運行？每啟動一個應用程序，OS就會打開一個相應的窗口，通常一個窗口就是一個任務每啟動一個應用程序，OS就會在任務欄上顯示一個相應的任務按鈕(程序按鈕)，通常一個按鈕就是一個任務窗口可以放大或縮小，甚至可以“最小化”，但任務的運行不受其影響使用“任務管理器”程序可以了解每個任務的運行情況21整理ppt處理器管理（CPU的管理）目的：讓CPU輪流為所有任務服務原則：公平性；優(yōu)先級；負載均衡方法：

按時間片輪轉

（10-20ms為1個時間片）按優(yōu)先級調度任務1任務2任務3任務4任務5時間時間任務22整理ppt多任務處理（CPU管理）Windows操作系統(tǒng)采用并發(fā)(concurrency)多任務方式支持系統(tǒng)中多個任務的執(zhí)行。并發(fā)多任務：指不管是前臺任務還是后臺任務，它們都能分配到CPU的使用權，因而可以同時運行。宏觀上同時在執(zhí)行，微觀上任何時刻只有一個任務在被CPU執(zhí)行。即這些程序由CPU輪流執(zhí)行。合理配置任務，才能達到有效并發(fā)如果后臺運行的是文件打印、計算、文件下載或上傳等任務，前臺是文字處理或交互式繪圖任務，則整個系統(tǒng)的工作效率就很高；如果同時啟動了電子表格、字處理程序和繪圖程序，由于它們都是交互式工作的，需要作為前臺接受輸入，處于后臺狀態(tài)時，因等待輸入而無事可做，反而要一遍遍地查詢有無鍵盤和鼠標器輸入（而又得不到輸入），白白消耗了CPU的時間，系統(tǒng)工作效率很低。23整理ppt多任務處理（CPU管理）為了支持多任務處理，操作系統(tǒng)中有一個處理器調度程序處理器調度程序：負責把CPU時間分配給各個任務，使多個任務同時執(zhí)行。調度策略：程序一般采用按時間片（比如1/20秒）輪轉的調度策略，即每個任務都能輪流得到一個時間片的CPU時間，只要時間片用完之后，調度程序就會把CPU交給下一個任務。時間片一結束，不管任務有多重要，也不管它執(zhí)行到什么地方，正在執(zhí)行的任務就會被強行終止。這種做法又叫做搶占式(Preemptive)多任務方式。實際上，操作系統(tǒng)本身的若干程序也是與應用程序同時運行的，它們一起參與CPU時間的分配。當然，不同程序的重要性不完全一樣，它們獲得CPU使用權的優(yōu)先級也有區(qū)別24整理ppt多任務處理（CPU管理）調度優(yōu)先級：操作系統(tǒng)本身也有若干程序正在與應用程序同時運行，它們一起參與對CPU時間的分配。而且，不同程序的重要性不完全一樣，操作系統(tǒng)應給它們賦予不同的獲得CPU使用權的優(yōu)先級，這就使處理器調度的算法更加復雜。調度測度：為了改善系統(tǒng)的性能，處理器調度的對象粒度會更細一些，即把調度單位從“任務”細化為“進程”甚至“線程”25整理ppt如何結束任務的運行？每一個應用程序運行時都要占用大量的系統(tǒng)資源(存儲器、CPU、屏幕等)，所以當不再需要某個應用程序運行時，就應該退出這個應用程序，釋放它所占用的資源多數(shù)應用程序都設計成交互式控制的方式，所以運行完畢后必須由用戶退出該程序。WindowsXP中退出應用程序的幾種方法：最快速的方法，是左擊應用程序窗口右上角的紅色“叉子”按鈕左擊窗口左上角的控制按鈕，在彈出菜單中選擇“關閉”在應用程序的“文件”菜單中，選擇“退出”通過OS的任務管理器，強迫結束任務26整理pptOS如何支持多任務處理？為什么可以實現(xiàn)多任務處理？CPU速度極高，必須并且可以充分發(fā)揮CPU的效能CPU與I/O(外圍設備)可以并行工作各個外圍設備之間可以并行工作實現(xiàn)多任務處理要解決哪些問題？CPU如何管理和調度存儲器空間如何分配和管理I/O設備和I/O操作如何管理和控制誰來解決上述問題？不是應用程序自己，而是操作系統(tǒng)(OS)!27整理pptWindows中的處理器管理Windows為了確保每個已經啟動的任務都有機會運行，它采用“搶先式”多任務處理技術：由硬件計時器大約每10-20ms發(fā)出1次中斷信號，Windows立即暫停當前正在運行的任務，查看當前所有的任務，選擇其中的一個交給CPU去運行只要時間片結束，不管任務有多重要，也不管它執(zhí)行到什么地方，正在執(zhí)行的任務就會被強行暫時終止上述的任務調度，每秒鐘要進行幾十次～幾百次實際上，操作系統(tǒng)本身的若干程序也是與應用程序同時運行的，它們一起參與CPU時間的分配。當然，不同程序的重要性不完全一樣，它們獲得CPU使用權的優(yōu)先級也有區(qū)別28整理ppt附：多任務處理與多核CPUCPU瞬間可同時執(zhí)行的線程(任務)數(shù)目:單核CPU：1■雙核CPU：2■四核CPU：4InstructionsResultsaresequenced1.就緒線程排隊等候進入CPU處理2.那一個CPU空閑，就把等候的線程交給它執(zhí)行3.每個CPU負責完成分配給它的線程29整理ppt任務管理（進程管理）進程的定義30整理ppt任務管理（進程管理）

進程

是操作系統(tǒng)調度的基本單位，它可反映程序的一次執(zhí)行過程（包括啟動、運行并在一定條件下中止或結束）。進程包括數(shù)據(jù)和運行于其上的程序。

進程與程序的主要區(qū)別：1)程序是永存的，進程是暫時的2)程序是靜態(tài)的觀念，進程是動態(tài)的觀念3)進程由三部分組成程序數(shù)據(jù)進程控制塊（描述進程活動情況的數(shù)據(jù)結構）

進程和程序不是一一對應的

一個程序可對應多個進程即多個進程可執(zhí)行同一程序一個進程可以執(zhí)行一個或幾個程序

進程特征：動態(tài)性、并發(fā)性、調度性、異步性、結構性

31整理ppt任務管理（進程管理）進程管理

主要是對處理機資源進行管理。為了提高CPU的利用率，一般采用多進程技術。操作系統(tǒng)按照一定的調度策略，通過進程管理來協(xié)調多道程序之間的關系，解決CPU資源的分配和回收等問題，以使CPU資源得到最充分利用。進程管理使用的調度策略

調度策略很多，典型的有優(yōu)先數(shù)法，輪轉法，分級調度等等。在處理出現(xiàn)比當前運行進程更重要的可運行進程時，分為搶占式和非搶占式。32整理ppt任務管理（并行管理）并行管理：在使用多個CPU的計算機系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)的并行管理模塊運用策略作出合理的調度，把多項任務分配給不同的CPU同時執(zhí)行，且保持整個系統(tǒng)協(xié)調一致正常有效地工作，可以充分利用計算機系統(tǒng)中提供的多CPU資源，每個時刻執(zhí)行幾條指令，以發(fā)揮計算機系統(tǒng)的使用效率、改善問題求解的時間效率。33整理ppt3.2.3存儲管理34整理ppt存儲管理計算機的內存容量總是有限的在運行規(guī)模大、數(shù)據(jù)多的程序時，內存往往不夠使用特別是在多任務處理的時侯，要求存儲器能被多個任務共享因此如何對存儲器進行有效的管理，不僅直接影響到存儲器的利用，而且還對系統(tǒng)的性能有重大的影響。35整理ppt操作系統(tǒng)運行時內存的態(tài)勢

內存儲器其它計算機硬件應用程序接口(API)處理器管理文件管理存儲管理文件系統(tǒng)，網絡通信程序設備驅動程序設備管理窗口管理應用程序1應用程序2應用程序3用戶接口外殼應用程序k用戶操作系統(tǒng)正在運行的應用程序36整理ppt系統(tǒng)運行時內存儲器的布局內存儲器空間劃分為2個部分：系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，用戶區(qū)用來存放正在運行的應用程序操作系統(tǒng)區(qū)用戶區(qū)內存儲器應用程序1應用程序2應用程序3應用程序4應用程序5分析：允許同時運行多少程序？數(shù)目有沒有限制？程序的大小和數(shù)據(jù)的規(guī)模受不受限制？程序與程序相互之間會不會互相干擾？每個應用程序運行時均有屬于它自己的存儲器空間，用來存儲它自己的程序代碼和數(shù)據(jù)37整理ppt存儲管理存儲管理：管理內存資源的高效、合理使用。主存儲器空間的分配和回收主存儲器空間的共享存儲保護主存儲器空間的擴充虛擬存儲器共享主存儲器資源；共享主存儲器的某些區(qū)域。1）保護操作系統(tǒng)所在區(qū)域不被應用程序修改2）對屬于自己主存區(qū)域中的信息既可讀又可寫，不被其它應用程序修改3）對公共區(qū)域中允許共享的信息或授權可使用的其他用戶的信息，可讀而不準修改4）對未獲得授權使用的信息，既不可讀又不可寫可把磁盤等輔助存儲器作為主存儲器的擴充部分來使用主存的存儲空間一般分為兩部分，一部分是系統(tǒng)區(qū)，存放操作系統(tǒng)以及一些標準子程序，例行程序等；另一部分是用戶區(qū)，存放用戶的程序和數(shù)據(jù)等。存儲管理主要是對主存儲器中的用戶區(qū)域進行管理。應用程序結束后，收回分配給它的存儲空間當內存不夠用時，把內存和外存結合起來管理，為用戶提供一個容量比實際內存大得多的“虛擬存儲器”。操作系統(tǒng)的這一存儲管理功能與硬件存儲器的組織結構密切相關。38整理ppt存儲管理什么是虛擬存儲器虛擬存儲器將主存和輔存的地址空間統(tǒng)一編址，只是一個容量非常大的存儲器的邏輯模型，不是任何實際的物理存儲器。

它借助于磁盤等輔助存儲器來擴大主存容量，形成一個龐大的存儲空間。使之為更大或更多的程序所使用。

在這個大空間里，用戶可以自由編程，完全不必考慮程序在主存是否裝得下，以及這些程序將來在主存中的實際存放位置。以透明的方式給用戶提供了一個比實際主存空間大得多的程序地址空間。虛擬存儲器的空間大小取決于計算機CPU的訪存（存儲器）能力和實際外存上的虛擬存儲器大小39整理ppt存儲管理虛擬存儲系統(tǒng)

在虛擬存儲系統(tǒng)中，將程序的地址空間與主存中的存儲空間分為兩個不同的概念：主存的存儲空間是一個實際的存儲空間而簡稱為實存；而將一個計算機系統(tǒng)用軟件和硬件結合方式為程序員提供的地址空間與想象的一個虛擬存儲器空間對應，簡稱虛存。

這個虛存可以使程序員在其中建立自己的程序，使用地址空間時，可以不去考慮實際主存的大小，也就是說虛擬存儲器就是一個地址空間，程序一般存放于虛存中。運行時才進入實存。程序運行時，CPU以虛地址來訪問主存，由輔助硬件找出虛地址和實地址之間的對應關系。40整理ppt存儲管理虛地址和實地址用戶編程的地址稱為虛地址或邏輯地址虛擬地址由編譯程序生成的，是程序的邏輯地址，其地址空間的大小受到輔助存儲器容量的限制。實際的主存單元地址稱為實地址或物理地址。虛地址空間要比實地址空間大得多。41整理ppt存儲管理虛擬存儲器的特點虛擬存儲器和Cache都是基于程序局部性原理，它們的相同點：①把程序中最近常用的部分駐留在高速度的存儲器中。②一旦這部分程序不再常用，把它們送回到低速的存儲器中。③這種換入、換出操作是由硬件或是操作系統(tǒng)完成，對用戶

透明。④力圖使存儲系統(tǒng)的性能接近高速存儲器，價格接近低速存

儲器。兩者的不同點在于：①Cache用硬件實現(xiàn)，對操作系統(tǒng)透明；而虛擬存儲器是由

操作系統(tǒng)、硬件相結合實現(xiàn)的。②Cache是一個物理存儲器；而虛擬存儲器僅是一個邏輯存

儲器，物理結構是建立在主存-輔存二級存儲器結構之上。

42整理ppt存儲管理程序局部性原理從大量的統(tǒng)計中得到的一個規(guī)律是，程序中對于存儲空間90%的訪問局限于存儲空間的10%的區(qū)域中，而另外10%的訪問則分布在存儲空間的其余90%的區(qū)域中。這就是通常說的局部性原理。訪存的局部性規(guī)律包括兩個方面：1、時間局部性：如果一個存儲項被訪問，則可能該項會很快被再次訪問。

2、空間局部性：如果一個存儲項被訪問，則該項及其鄰近的項也可能很快被訪問。

43整理ppt存儲管理虛擬存儲器的管理方式虛擬存儲器是一個邏輯模型，并不是一個實際的物理儲器。虛擬存儲器的空間大小取決于計算機CPU的訪內部存儲器能力和實際外存的大小。作用：（1）分隔地址空間（2）解決主存的容量問題（3）程序的重定位虛擬存儲器的按存儲映象算法，分為三種不同管理方式：段式頁式段頁式這些管理方式的基本原理是類似的44整理ppt存儲管理虛擬存儲器的基本思想：在一個假想的容量極大的虛擬存儲器中進行編程，并將程序（及其數(shù)據(jù)）劃分成一個個“頁面”，每頁為固定大小。處理過程將當前要執(zhí)行的一部分程序和數(shù)據(jù)頁面裝入內存,其余頁面放在硬盤提供的虛擬內存中，然后開始執(zhí)行程序在程序執(zhí)行過程，如果需要執(zhí)行的指令或數(shù)據(jù)不在物理內存中（缺頁），CPU通知存儲管理程序。（缺頁報告）存儲管理程序將所缺的頁面從外存的虛擬內存調入到實際的物理內存，然后再繼續(xù)執(zhí)行程序存儲管理程序也將內存中暫時不使用的頁面調出保存到外存的虛擬內存中頁面的調入和調出完全由存儲管理程序自動完成45整理ppt交換區(qū)作為物理內存的補充頁表虛存空間中的頁面一部分在物理內存，一部分在硬盤中的虛擬內存，它們均登記在頁表中虛擬存儲器的設計思想物理內存若物理內存已滿，需換出一頁直接訪問進程運行需訪問某個頁面中的內容時，若該頁面在物理內存，就直接訪問物理內存磁盤中的交換區(qū)(虛擬內存)特點：1）由硬件和OS自動完成，對程序員透明；2）程序可用內存容量允許超過實際物理容量；3）多個進程互不干擾根據(jù)：程序的局部性原理虛擬存儲空間每個進程都在各自的虛存空間中工作，虛存空間分成許多頁，程序和數(shù)據(jù)就安排在一個個“頁面”中頁面1頁面2頁面3頁面4頁面k····查表頁面不在物理內存從交換區(qū)讀出一頁46整理ppt存儲管理虛擬存儲器：磁盤中的虛擬內存虛擬存儲器頁面1頁面2頁面3頁面4物理內存直接訪問頁面不在物理內存物理內存已滿，換出一頁從虛擬內存讀一頁邏輯地址映射成為物理地址虛實轉換47整理ppt虛擬存儲器示意圖物理內存若物理內存已滿，需換出一頁磁盤中的虛擬內存虛擬空間中的頁面一部分在物理內存，一部分在磁盤存儲器中的虛擬內存，它們均登記在頁表中邏輯地址映射成為物理地址頁表直接訪問程序運行需訪問數(shù)據(jù)時，若其頁面在物理內存，就直接訪問內存，取出數(shù)據(jù)頁面不在物理內存從虛擬內存讀出一頁若需要訪問的數(shù)據(jù)其頁面不在物理內存，則就從磁盤中虛擬內存取出一頁，裝入物理內存虛擬存儲空間每個程序都在自己的虛擬空間中工作，虛擬空間比物理存儲器大得多，它被分成許多“頁”頁面1頁面2頁面3頁面4頁面k····硬盤中專門劃出一個“交換區(qū)”，作為物理內存的補充，稱為“虛擬內存”虛實轉換48整理pptWindowsXP的虛擬存儲器WindowsXP操作系統(tǒng)中：每個程序的虛存空間最大可達到4GB頁面的大小通常是4KB虛擬內存是系統(tǒng)盤根目錄下的一個名為pagefile.sys的文件，其大小和位置用戶可設置使用“任務管理器”可以查看：總的物理內存大小可用物理內存大小總的虛擬內存大小可用虛擬內存大小等49整理ppt虛擬存儲器的基本思想(1)物理存儲器(512MB)M-1271050346891塊號VPi1VPi2VPj2VPj1...程序i的虛存空間(4GB)VPi1VPi20N-1VPin頁號...0N-1VPj1VPj2程序j的虛存空間(4GB)VPjm頁號每個應用程序使用一個獨立的、專用的存儲空間，它不受實際內存容量的限制，稱之為“虛存空間”每個應用程序的虛擬存儲空間劃分成為大小相同的許多“頁”當啟動應用程序運行時，OS僅把該程序的一部分“頁”裝入物理內存，其它頁裝到硬盤的交換區(qū)物理存儲器也劃分成為與“頁”相同大小的許多“塊”50整理ppt虛擬存儲器的基本思想(2)0:1:N-1:物理存儲器塊號讀?寫?9YesNo4YesYesXXXXXXXNoNo頁號0:頁號1:頁號2:?????????塊號讀?寫?6YesYes10YesNoXXXXXXXNoNo?????????頁號0:頁號1:頁號2:交換區(qū)硬盤程序i的頁表程序j的頁表每個已經啟動運行的應用程序均有一張頁表當程序需要訪問指令或數(shù)據(jù)時，必須先檢查“頁表”，看看該指令或數(shù)據(jù)所屬的頁面在哪里哪些頁已裝在內存，裝在內存的什么位置哪些頁留在硬盤的交換區(qū)中，在什么位置當啟動應用程序運行時，OS僅把該程序的一部分“頁”裝入物理內存，其它頁裝在硬盤的交換區(qū)中，并在“頁表”中進行登記：51整理ppt虛擬存儲器的工作過程(1)CPU邏輯地址當CPU需要訪問內存取指令或數(shù)據(jù)的時候，先查看“頁表”：如果所在頁面已經裝在內存，那么從頁表中找到其物理地址后就可以訪問內存讀取數(shù)據(jù)或指令0:1:N-1:物理存儲器0:1:P-1:頁表物理地址磁盤上的交換區(qū)52整理pptMemory頁表物理地址DiskCPUMemory頁表物理地址DiskCPUMemory頁表物理地址Disk虛擬存儲器的工作過程(2)3從內存中讀出需要的頁邏輯地址1發(fā)現(xiàn)需要的頁不在內存邏輯地址2從硬盤交換區(qū)中讀出該頁，裝入內存中的空閑位置，修改頁表53整理pptdiskDiskMemory-I/ObusCPUCacheMemoryI/OcontrollerReg(2)虛擬內存中的頁直接裝入內存(1)啟動從磁盤讀出一頁(3)完畢附：如何從磁盤上讀一頁裝入內存diskDisk54整理pptWindowsXP的虛擬存儲器WindowsXP操作系統(tǒng)中：每個程序的虛存空間最大可達到4GB頁面的大小通常是4KB虛擬內存是系統(tǒng)盤根目錄下的一個名為pagefile.sys的文件，其大小和位置用戶可設置使用“任務管理器”可以查看：總的物理內存大小可用物理內存大小總的虛擬內存大小可用虛擬內存大小等55整理ppt存儲管理頁式虛擬存儲器虛擬空間分成頁，稱為邏輯頁；主存空間也分成同樣大小的頁，稱為物理頁。虛存地址分為兩個字段：高字段為邏輯頁號，低字段為頁內行地址。實存地址也分兩個字段：高字段為物理頁號，低字段為頁內行地址。頁表虛地址到實地址之間的變換是由頁表來實現(xiàn)的頁表是一張存放在主存中的虛頁號和實頁號的對照表，記錄著程序的虛頁調入主存時被安排在主存中的位置。56整理ppt存儲管理虛-實地址變換

虛擬地址到主存實地址的變換是由放在主存的頁表來實現(xiàn)的。在頁表中，對應每一個虛擬邏輯頁號有一個表目，表目內容至少要包含該邏輯頁所在的主存頁面地址（物理頁號），用它作為實（主）存地址的高字段，與虛存地址的頁內行地址字段相拼接，就產生了完整的實（主）存地址，據(jù)此訪問主存。

通常，在頁表的表項中還包括裝入位（有效位）、修改位、替換控制位及其他保護位等組成的控制字段。

虛實轉換57整理ppt虛-實地址變換

虛擬存儲器是由硬件和操作系統(tǒng)自動實現(xiàn)存儲信息調度和管理的。它的工作過程包括6個步驟：①中央處理器訪問主存的邏輯地址分解成邏輯頁號a和頁內地址b，并對頁號a進行地址變換，即將邏輯頁號a作為索引，查地址變換表，以確定該頁信息是否存放在主存內。②如該頁號已在主存內，則轉而執(zhí)行④；如果該頁號不在主存內，則檢查主存中是否有空閑區(qū)，如果沒有，便將某個暫時不用的頁調出送往輔存，以便將這頁信息調入主存。③從輔存讀出所要的頁，并送到主存空閑區(qū)，然后將那個空閑的物理頁號a’和邏輯頁號a登錄在地址變換表中。④從地址變換表讀出與邏輯頁號a對應的物理頁號a。⑤從物理頁號a‘和頁內字節(jié)地址b得到物理地址。⑥根據(jù)物理地址從主存中存取必要的信息58整理ppt存儲管理虛-實地址變換

虛實地址59整理ppt虛擬存儲器工作過程頁內地址頁內地址物理頁號邏輯頁號頁表60整理ppt存儲管理Windows中的虛擬存儲器：在Windows操作系統(tǒng)中，虛擬存儲器由計算機中的物理內存（主板上的RAM）和硬盤上的虛擬內存（“交換文件”）聯(lián)合組成頁面大?。?KB（缺省值），用戶可自行設置頁面調度算法：“最近最少使用”（LeastRecentlyUsed，簡稱LRU）算法操作系統(tǒng)通過在物理內存和虛擬內存之間來回地自動交換程序和數(shù)據(jù)頁面，達到擴大可用內存的目的。其調度過程對用戶來說完全是透明的61整理ppt存儲管理Windows中的虛擬存儲器：Windows98中的交換文件的文件名是Win386.swp，其默認位置在Windows的安裝文件夾WindowsXP中稱為分頁文件，文件名是pagefile.sys，它位于系統(tǒng)盤的根目錄下62整理ppt存儲管理設置Windows中的虛擬存儲器：右擊“我的電腦”→選擇“屬性”快捷菜單→“性能”→單擊“虛擬內存”，則可打開一個對話框。有兩種選擇：如果“讓Windows管理虛擬內存設置”，則“交換文件”的大小由Windows系統(tǒng)根據(jù)需要自動縮小或擴大；如果“用戶自己指定虛擬內存設置”，則用戶可以自己選擇交換文件放在哪個硬盤上，并設置其最小值、最大值。63整理ppt存儲管理利用“系統(tǒng)監(jiān)視器”查看內存的工作情況：64整理ppt3.2.4文件管理65整理ppt文件管理需求：計算機中的程序、數(shù)據(jù)、文檔等信息資源平時都存放在外存儲器中，使用時才裝入內存。由于外存儲器有多種類型，它們各有不同的存取特性信息是多種多樣的怎樣才能對計算機中的信息進行統(tǒng)一、高效的管理？怎樣實現(xiàn)信息資源的共享和保護？解決方案是引入“文件”的概念。66整理ppt文件管理1.文件的基本概念文件是一組相關信息的集合。程序、數(shù)據(jù)、文檔通常都組織成為文件存放在外存儲器中用戶（或程序）必須以文件為單位對外存儲器中的信息進行訪問和操作每個文件都有自己的名字（稱為文件名），用戶（或程序）可以通過文件名來使用文件。在Windows中，文件名可以長達255個字符。67整理ppt文件管理文件的說明信息：是為了管理文件的需要而保留的基礎信息。例如,Windows操作系統(tǒng)使用的文件說明信息有：

文件名（不能包含\、/、?、*、”、:、<、>、|等９個字符）文件類型文件物理位置、文件大小文件時間（創(chuàng)建時間、最近修改時間、最近訪問時間等）文件創(chuàng)建者文件屬性等68整理ppt文件的組成和文件說明信息每一個文件都由2部分組成：文件名等說明信息文件內容文件名和文件擴展名文件大小(長度)在磁盤上存放的起始位置文件時間(創(chuàng)建時間、最近修改時間、最近訪問時間等)文件創(chuàng)建者文件屬性系統(tǒng)文件隱藏文件存檔文件只讀文件壓縮加密編制索引

存儲安排：文件說明信息保存在該文件的目錄中，文件的具體內容全部保存在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)中，二者是分開存放的。69整理ppt文件管理文件屬性：用于將文件標注為系統(tǒng)文件隱藏文件存檔文件只讀文件在WindowsXP操作系統(tǒng)中，文件格式NTFS,還增加有屬性：壓縮加密編制索引Windows操作系統(tǒng)允許一個文件兼有多種屬性。表示該文件是操作系統(tǒng)本身所包含的文件，刪除時系統(tǒng)會給出警告，資源管理器若不特別設置為“顯示全部文件”（在“文件夾選項”對話框中設置）時，在文件列表中不會顯示該文件若資源管理器設置為“不顯示隱藏文件”，則在文件列表中不會顯示標注為隱藏屬性的文件通常被當作文件的一種標識，“文件備份程序”通過該屬性來決定文件是否需要進行備份，新建的文件或在備份后又被修改過的文件，系統(tǒng)自動地將其屬性設置為存檔，在執(zhí)行了備份操作后所有被備份的文件均被清除存檔屬性表示該文件只能閱讀，不允許進行修改，當開始實施修改時，操作系統(tǒng)將給出警告該文件的數(shù)據(jù)在保存到磁盤存儲器時是否需要進行數(shù)據(jù)壓縮該文件的數(shù)據(jù)在保存到磁盤存儲器時是否需要進行數(shù)據(jù)加密是否需要編制該文件的索引，以利于快速進行檢索。70整理ppt文件管理2.文件目錄（文件夾）需求：大量文件不能隨意存放在外存儲器中的，應該分門別類地有序存放，操作系統(tǒng)把它們組織在許多文件目錄中。多級目錄結構：Windows中文件目錄也稱為文件夾采用多級層次式結構(也叫樹狀結構)每一個邏輯磁盤是一個根目錄（根文件夾），它包含有若干個文件夾和文件,文件夾不但可以包含文件,而且還可以包含與同層文件地位相當?shù)南乱患壩募A，如此構成一個多級文件夾結構多級文件夾有助于按類型和用途將文件分類存儲，便于查找；還允許不同文件夾中的文件使用相同的名字。71整理ppt文件管理與文件相似，文件夾也有若干說明信息，包括：文件夾名字、存放位置、大小、創(chuàng)建時間、文件夾的屬性（存檔、只讀、隱藏，“壓縮”、“加密”、“編制索引”）等。最大使用優(yōu)點：為文件的共享和保護提供了方便。Windows操作系統(tǒng)例任何一個文件夾均可以設置為“共享”“非共享”多人共享時的訪問權限表示該文件夾中的所有文件可以被網絡上的其它用戶（或共同使用同一臺計算機的其他用戶）共享表示該文件夾中的所有文件只能由用戶本人使用例如，針對某些用戶，文件只能讀不能改、或者既可讀也可以修改，還可以規(guī)定訪問文件時是否需要使用密碼等。這些措施都在一定程度上提供了文件的安全性。72整理ppt復習：文件名和文件類型文件的名字由兩部分組成：(主文件名)[.擴展名]主文件名(簡稱文件名)是文件的主要標識，不可省略文件擴展名(類型名)由“.”加3～4個英文字母組成,用于區(qū)分文件的類型:程序文件(可執(zhí)行文件)：.exe.com

文件中包含的是可以由CPU執(zhí)行的該程序的二進制代碼數(shù)據(jù)文件： ·純文本文件(.txt) ·PDF文件(.pdf) ·Word文件(.doc) ·投影片文件(.ppt) ·數(shù)碼照片文件(.jpg) ·MP3音樂文件(.mp3)

文件中包含的是由程序處理的數(shù)據(jù)的二進制代碼處理不同類型的數(shù)據(jù)文件一般需要使用(關聯(lián))不同的程序！73整理pptWindowsXP的文件允許使用長文件名，即文件名最多可包含255個中文或西文字符英文字母的大、小寫只在形式上加以區(qū)分，實際上不予區(qū)別（例如：Text.DOC與text.doc是同一個文件）常用程序文件的擴展名：.exe.com.dll.bat常用數(shù)據(jù)文件的擴展名：文本文件聲音文件圖形、圖像文件動畫/視頻文件Web網頁文件74整理ppt選講：

文件屬性在文件管理中的作用

“系統(tǒng)”屬性表示該文件屬于操作系統(tǒng)，刪除時系統(tǒng)會給出警告，資源管理器若不特別設置為“顯示全部文件”時不會在文件列表中顯示“隱藏”屬性若資源管理器設置為“不顯示隱藏文件”，則不會在文件列表中顯示出來“存檔”屬性文件尚未存檔的標識，“文件備份程序”通過該屬性來決定是否對它進行備份，新建的或備份后又修改過的文件，其存檔屬性為1，執(zhí)行備份操作后存檔屬性為0；“只讀”屬性該文件不能修改，若進行修改必須以不同的文件名保存“壓縮”屬性文件數(shù)據(jù)保存到外存時進行數(shù)據(jù)壓縮“加密”屬性對文件內容進行了加密，以進行保護75整理ppt文件在磁盤中如何存儲？磁盤分成兩個區(qū)域：目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)目錄實質上是一張“文件名－存放位置”的對照表文件名擴展名，文件長度，時間，屬性信息等存放位置柱面號磁道號扇區(qū)號文件1···xxx1yyy1zzz1文件2···xxx2yyy2zzz2···············文件k···xxxkyyykzzzk從磁盤上讀出一個文件時，先在目錄區(qū)中找出該文件的存放位置，然后再按此位置，從磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)中讀出該文件內容目錄區(qū)，用于存放文件的目錄，即文件說明信息文件內容數(shù)據(jù)區(qū)，用于存放文件的內容76整理pptWindowsXP的文件組織文件目錄在Windows中稱為文件夾每個邏輯盤(物理盤或硬盤上的分區(qū))是一個根文件夾文件夾中既可包含文件，也可包含文件夾(子文件夾)···\數(shù)據(jù)abc.txt應用程序T1.txt概論P1.exePn.exe講稿············根文件夾資料教案·········01.doc05.pdf02.ppt子文件夾又可存放文件和子文件夾,形成樹狀多級文件夾結構為什么使用多級文件夾？1）有利于文件分類存儲2）允許文件同名(在不同文件夾中時)3）便于文件共享和保護

根節(jié)點和中間節(jié)點都是文件夾葉節(jié)點都是文件77整理pptWindowsXP中文件如何定位？計算機中的每個文件都有一個確定的位置文件的位置由存放文件的邏輯驅動器號、文件路徑以及文件名組成：驅動器號(盤符)+文件路徑+文件名例右圖中文件02.ppt的位置是：

D:\數(shù)據(jù)\概論\講稿\02.ppt···\數(shù)據(jù)abc.txt應用程序T1.txt概論P1.exePn.exe講稿············D盤根目錄資料教案·········01.doc05.pdf02.ppt從根文件夾到文件所在文件夾所順序經過的一串文件夾，其間用“＼”相互隔開文件路徑78整理ppt文件管理和文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)需要解決的問題：有效管理外存儲器的存儲空間實現(xiàn)對文件方便而快速的按名存取對硬盤、光盤、優(yōu)盤、存儲卡等不同外存儲器實現(xiàn)統(tǒng)一管理統(tǒng)一本地文件/遠程文件的存取操作解決文件的共享、保密和保護問題,實現(xiàn)文件的安全存取User（外存儲設備）文件系統(tǒng)軟件文件系統(tǒng)是OS的一個組成部分，它負責管理計算機中的文件，使用戶(和程序)能很方便地進行文件的存取操作79整理ppt文件管理3.文件管理文件管理的任務：有效地支持文件的存儲、檢索和修改等操作解決文件的共享、保密和保護問題操作系統(tǒng)中的文件管理子系統(tǒng)完成文件管理的任務80整理ppt文件管理文件管理子系統(tǒng)的主要職責之一：如何在外存儲器中為創(chuàng)建（或保存）文件而分配空間，為刪除文件而回收空間，并對空閑空間進行管理。向用戶（或程序）提供的基本功能：創(chuàng)建新文件（夾）在外存儲器中分配空間，將新創(chuàng)建文件（夾）的說明信息添加到指定的文件夾中保存文件將內存中的信息以規(guī)定的文件名存儲到指定位置讀入文件將指定外存的特定文件夾中的特定文件讀入到內存刪除文件從指定外存的特定文件夾中將特定的文件刪除，釋放其原先占用的存儲空間81整理ppt文件管理在外存儲器中分配和管理文件存儲空間的原理以Windows對硬盤的管理為例磁盤文件存儲空間的分配單位：“簇”（Cluster）簇的大小與磁盤容量有關（軟盤每個簇固定為512字節(jié)，40GB以上的硬盤是8KB）簇號：簇的順序編號。從簇號很容易算出它在磁盤上的實際物理扇區(qū)位置硬盤格式化時，劃分引導區(qū)、文件分配表、文件目錄表、數(shù)據(jù)區(qū)4個部分82整理ppt文件管理（硬盤空間的分配和FAT的作用）-117-1硬盤

01234567891011121314151617181920212223242526272829303116110252924文件分配表(FAT)文件名擴展名創(chuàng)建日期時間文件大小屬性起始簇號MYFILETXT1/23/200413:2440,3639YOURSDOC6/8/200423:3531,32926HISFILEPPT2/15/200309:05678,92319根目錄表(FDT)引導區(qū)文件分配表1(FAT1)文件分配表2(FAT2)根目錄表(FDT)數(shù)據(jù)區(qū)MYFILEYOURS-1-183整理ppt文件管理在外存儲器中分配和管理文件存儲空間的原理目錄表（FDT）的表元內容與作用（說明信息與起始簇號）FAT表的表元內容與作用每個簇一欄，有3種狀態(tài)：“已使用”、“空閑”或“損壞”文件存儲區(qū)的若干個簇在FAT表中將表示成為一個“簇號鏈”，每個表元的數(shù)值是下一個簇的簇號，起始簇號在根目錄表中指出，最后一個簇的狀態(tài)值用“-1”表示MYFILE的“簇號鏈”：9→16→1→10→25在磁盤根目錄下保存一個文件（夾）的過程（新文件或舊文件）84整理ppt文件管理在外存儲器中分配和管理文件存儲空間的原理不同類型的外存儲設備采用不同的文件管理程序軟盤采用FAT12文件管理程序硬盤用FAT32（2GB以上的硬盤）和FAT16（2GB以內的硬盤）文件管理程序。上面的12、16或32指的是FAT表中每一欄的二進位位數(shù)。位數(shù)越大，可支持的磁盤容量也越大CD-ROM采用CDFS文件管理程序DVD和CD-RW采用UDF文件管理程序Windows2000、WindowsNT和WindowsXP操作系統(tǒng)還能支持NTFS文件管理系統(tǒng)，能支持最大達2TB的硬盤，提供文件夾和文件級的安全性，并能支持文件加密等功能85整理ppt文件管理常見文件系統(tǒng)FAT(FileAllocationTable)1.

FAT16

FAT16分區(qū)最大支持2GB的硬盤空間，幾乎所有的操作系統(tǒng)都支持FAT16文件系統(tǒng)。FAT16是一個單用戶文件文件系統(tǒng)，不支持計算機本地安全性。

每個分區(qū)最多只能有65525個簇（簇是磁盤空間的配置單位）。隨著硬盤或分區(qū)容量的增大，每個簇所占的空間將越來越大，從而導致硬盤空間的浪費。

86整理ppt文件管理常見文件系統(tǒng)FAT32

此格式采用32位的文件分配表，因此可以將一個大硬盤定義成一個分區(qū)，分區(qū)最大可達32GB。

FAT32使用的簇比FAT16小，從而有效地分配了硬盤空間。在FAT32文件系統(tǒng)中存放的文件比在FAT16中存放文件省20%～30%的磁盤空間。也不支持計算機本地安全性。87整理ppt文件管理常見文件系統(tǒng)3.NTFS（新技術文件系統(tǒng)）

NTFS具有FAT文件系統(tǒng)的所有基本功能，能對文件夾和文件設置計算機的本地安全性?？梢詫崿F(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，可限制用戶使用磁盤空間數(shù)量；能支持最大達2TB的大硬盤；支持加密文件系統(tǒng)，可為用戶提供更高層次的安全保證。

NTFS也是以簇為單位來存儲數(shù)據(jù)文件，但NTFS中簇的大小并不依賴于磁盤或分區(qū)的大小。簇尺寸的縮小不但降低了磁盤空間的浪費，還減少了產生磁盤碎片的可能。88整理ppt文件管理如何將FAT分區(qū)轉換為NTFS

Windows2000/XP提供了分區(qū)格式轉換工具“Convert.exe”。通過這個工具可以直接在不破壞FAT文件系統(tǒng)的前提下，將FAT轉換為NTFS。它的用法：

先在Windows2000環(huán)境下切換到DOS命令行窗口，在提示符下鍵入：D:＼>converte:/FS:NTFS

其中系統(tǒng)E盤原來為FAT16/32，現(xiàn)在需要轉換為NTFS，

所有的轉換將在系統(tǒng)重新啟動后完成。

如果多重引導系統(tǒng)，則系統(tǒng)盤（C盤）必須為FAT16或FAT32，否則不支持多重引導。當然，其他分區(qū)的文件系統(tǒng)可以為NTFS。

89整理ppt3.2.5設備管理90整理ppt設備管理操作系統(tǒng)中的“設備管理程序”負責對計算機系統(tǒng)中各種輸入輸出設備的組織和管理有效地處理用戶（或應用程序程序）的輸入/輸出的請求方便\有效安全地完成輸入/輸出操作。91整理ppt設備管理設備管理：指對計算機系統(tǒng)中各種輸入輸出設備的組織和管理，有效地處理用戶（程序）對這些設備的使用請求，并完成實際的輸入/輸出操作。用戶無需了解設備及接口的技術細節(jié)即可使用設備管理提供的界面。設備管理的內容包括外部設備的分配、啟動和故障處理。為了提高設備的使用效率和整個系統(tǒng)的運行速度，OS會采用一些技術，盡可能地發(fā)揮設備和主機的并行工作能力。（如中斷技術、通道技術、虛擬設備技術、緩沖技術）

通道又稱輸入輸出器，它能完成主存儲器和外圍設備之間的信息傳送，與中央處理器并行地執(zhí)行操作。采用通道技術主要解決了輸入輸出地獨立性和各部件工作地并行性。92整理ppt設備管理1.設備管理的任務I/O設備的復雜性I/O設備是人機對話的界面，種類很多I/O設備處理的信息形態(tài)可以是光波、電波、聲波、紅外線，它們承載的信息可以是文本、圖像、聲音、視頻等不同的媒體。設備管理的基本任務：解決I/O設備同CPU性能不匹配的矛盾，而又盡量不降低處理器的性能統(tǒng)一管理不同的I/O設備，減輕用戶使用I/O設備的負擔在多任務處理中，使“順序共享”式獨占型設備能被多個任務可靠而有效地共享93整理ppt設備管理2.設備管理的基本方法用戶不宜直接控制和使用I/O設備I/O過程非常復雜，細節(jié)繁、工作量大、效率低、設備型號和系統(tǒng)配置的變化將引起程序修改，影響程序的獨立性和適應性。不利于設備及其數(shù)據(jù)的保護。方法：虛設備抽象接口。

設備管理程序將具體物理設備的性質和硬件操作的細節(jié)予以屏蔽，只向應用程序提供一種簡便易用的抽象設備和邏輯操作，由設備管理程序負責實現(xiàn)從抽象設備到物理設備的轉換，即負責將高級的邏輯I/O操作轉化為低級的物理I/O操作。94整理ppt設備管理共享I/O設備必須解決的問題：設備的命名、登記、分配、回收及調度等。根據(jù)每個設備的特點來全局調度和安排設備的操作,使設備利用率達到最優(yōu)。例如：對硬盤的多個讀寫要求進行排序，使得每次讀寫操作的磁頭移動距離都盡可能短采用假脫機（SPOOLing）技術：對于打印機等慢速獨占設備，把每個要打印或繪制的文檔，按“先進先出”的順序存放在隊列中，然后以后臺方式依次進行打印或繪圖，從而提高利用率。使用緩沖技術：解決I/O設備速度過慢，效率不高操作系統(tǒng)在內存開設I/O緩沖區(qū)和文件系統(tǒng)緩沖區(qū)有些I/O設備或控制器內部已有硬件緩沖（如磁盤控制器緩沖）。95整理ppt設備管理“安全分配方式”多任務系統(tǒng)中，為了使用某個設備，必須先向設備管理程序提出申請，然后由設備管理程序按一定算法進行分配。如果申請沒有成功，就排隊等待，直到分配到該設備并完成I/O操作后才繼續(xù)執(zhí)行下去。Windows98就采用這種方式。Windows的設備管理程序支持“即插即用”（PnP）功能按ACPI標準進行電源管理，當檢測發(fā)現(xiàn)設備閑置超過預定值時，就把設備切換到低能耗狀態(tài)（工作→等待→休眠狀態(tài)）?？刹榭丛O備狀態(tài)：使用“設備管理器”（右擊“我的電腦”→“屬性”→“控制面板”→“系統(tǒng)”），啟動后用戶可以按類型或按連接方式來尋找、查看設備的信息和當前工作狀態(tài)，也可以修改或重新設置設備的操作環(huán)境。96整理ppt3.2.6常用操作系統(tǒng)介紹97整理ppt操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)的類型豐富，一般都具有單用戶多任務處理功能。批處理系統(tǒng)、分時處理系統(tǒng)實時系統(tǒng)（RealTimeSystem）嵌入式操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)特點：要求在規(guī)定的時間范圍內完成對事件的處理；對外部事件能快速作出響應，具有很高的可靠性和安全性。這些系統(tǒng)必須使用實時操作系統(tǒng)?？煞譃閷崟r控制系統(tǒng)和實時信息處理系統(tǒng)兩類。（如軍事指揮和武器控制系統(tǒng)、電力網調度和工業(yè)控制系統(tǒng)、證券交易信息處理系統(tǒng)等）嵌入式應用中的計算機軟硬件只是設備、裝置或系統(tǒng)中的一部分，要求配備快速、高效、具有實時處理功能、代碼緊湊的嵌入式操作系統(tǒng)。安裝在網絡服務器上運行的操作系統(tǒng)，具有多用戶多任務處理的能力，支持網絡協(xié)議標準，支持多種網絡通信功能，提供專門的網絡應用服務提供多種網絡應用服務，可以按客戶機/服務器模式或者對等模式工作在任務管理、存儲管理和設備管理上功能更強。有安全措施、記帳功能、需要特殊的通信程序控制廣域網上的遠程終端訪問。98整理ppt操作系統(tǒng)的幾種類型PC機使用的操作系統(tǒng)一般都具有多任務處理功能網絡服務器上安裝運行的是“網絡操作系統(tǒng)”，特點是：具有強大的多用戶并發(fā)處理能力支持多種網絡通信功能，提供專門的網絡應用服務安全性強，可靠性好軍事指揮和武器控制系統(tǒng)、電網調度和工業(yè)控制系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)等，安裝運行的是“實時操作系統(tǒng)”，特點是：對外部事件能在允許的時間范圍內快速作出響應，具有很高的可靠性和安全性嵌入式計算機應用中運行的是“嵌入式操作系統(tǒng)”，特點是：快速、高效、具有實時處理功能代碼非常緊湊，存儲器需求小99整理pptMSWindows操作系統(tǒng)特點：提供了多任務處理能力在個人計算機上廣泛使用采用圖形用戶界面，簡化了計算機操作版本的演變：WindowsVista6Windows9x共有3個產品，面向家用PCWindowsNT和Win2000面向商用PC機，性能較高，安全性較好，提供服務器版本Windows的最新產品，有多種不同用途的版本2009Windows7XP和Vista既適合家庭用戶也適合商業(yè)用戶，目前有家庭版、專業(yè)版、媒體中心版、平板PC版和64位版本等多種，它們有豐富的音頻、視頻和網絡通信功能100整理ppt對Windows操作系統(tǒng)的分析Windows操作系統(tǒng)壟斷了PC機OS市場的90%以上份額Windows流行的原因：有大量第三方軟件和硬件產品（各種應用軟件和顯卡、鼠標器、打印機等）開發(fā)了多種版本，不同版本適應不同的硬件平臺和用戶群體對Windows的批評：可靠性不夠高：不穩(wěn)定，系統(tǒng)會越來越慢，甚至死機安全性不夠好：存在安全漏洞，容易受到病毒、蠕蟲、木馬和其他攻擊的侵擾WindowsOSmarketshareSourceNetMarketShare[8]DateMay2010Allversions91.16%WindowsXP62.55%WindowsVista15.25%Windows712.68%Windows20000.5%Windows980.1%WindowsMe0.08%WindowsServer2003—101整理pptUNIX和Linux操作系統(tǒng)都屬于廣泛使用的主流操作系統(tǒng)在巨型機、大型機上作為網絡操作系統(tǒng)使用Linux經過裁剪后可應用于嵌入式系統(tǒng)102整理ppt資料：LINUX的起源Linux是一種“類UNIX”的操作系統(tǒng)，它的原創(chuàng)者是芬蘭的一名青年學者林納斯?托瓦茲(LinusTorvalds)，1991年時他是一個年僅21歲的大學生。起初他不準備買個人計算機，因為他不喜歡當時流行的操作系統(tǒng)MS-DOS。林納斯?托瓦茲曾經學習過操作系統(tǒng)的知識，所以他決定自己嘗試做一個操作系統(tǒng)。林納斯?托瓦茲的工作是基于UNIX的一個教學版本Minix進行的，不久他便拼湊起了一個內核（操作系統(tǒng)最核心的部分）。當他在網上一個討論組中提到他的計劃時，有人在一所大學的服務器上給他提供了一塊存儲空間，以便他把編寫好的程序上傳上去，其他人則可從服務器上拷貝這個程序，進行試用和修改然后再傳回給托瓦茲。這些工作的所有成果就成為后來眾所周知的Linux。103整理pptLINUX是開源軟件在緊接著的兩年里，Linux日臻完善，完全可以作為一個產品發(fā)布出去。但是托瓦茲并沒有申請專利權并把Linux作為商品來出售。他在自由軟件聯(lián)盟申請了普通公共許可證（GeneralPublicLicense，GPL），使Linux成為一個完全自由的軟件。根據(jù)GPL的規(guī)定，任何人可以對Linux進行修改、傳播甚至出售，由于Linux的源代碼始終是公開的，它成為了眾所周知的開放源代碼軟件，也是開放源代碼運動的先鋒。全世界有數(shù)以千計的程序員參與了開發(fā)Linux的工作。他們編寫程序、修改錯誤并對程序進行改進，開發(fā)了適應各種不同需求的版本，使Linux逐漸成為一個功能強大、用途廣泛的產品。104整理pptUNIX和Linux操作系統(tǒng)都屬于主流操作系統(tǒng)，在巨型機、大型機上作為網絡操作系統(tǒng)使用兩者的關系及演變如右圖Linux經過裁剪后可應用于嵌入式系統(tǒng)105整理ppt資料：LINUXkernel的版本變化1991年，LinusTorvalds公開了Linux內核1993年，Linux轉向GPL版權協(xié)議1994年，Linux1.0的第一個商業(yè)發(fā)行版Slackware問世1996年，美國國家標準技術局確認Linux版本1.2.13（由OpenLinux公司打包）符合POSIX標準1999年，Linux的簡體中文版問世2001年，Linux2.4版發(fā)布2003年，Linux2.6版發(fā)布目前的最新版本是：2.6.26（July13,2008發(fā)布）

106整理ppt資料：Linux內核的組成107整理pptLINUX的應用用戶遍及商業(yè)、政府、教育以及家庭等不同領域。Linux在網絡服務器、個人計算機、巨型機、嵌入式系統(tǒng)（如手機、游戲機、電子書閱讀器、路由器等）中發(fā)揮了巨大的威力SUN、Apple、惠普、Dell、IBM以及其他許多計算機公司加入LINUX行列，開發(fā)出許多Linux系統(tǒng)平臺上的應用軟件，進一步促進了Linux的發(fā)展。108整理ppt常用操作系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)109整理pptWindows操作系統(tǒng) 一種在個人計算機上廣泛使用的操作系統(tǒng)。提供了多任務處理和圖形用戶界面，使得操作使用簡化直觀。

單用戶：一臺計算機一次只允許一個用戶使用。

多任務：允許一個用戶同時運行多個應用程序。因此，程序相互間可以共享數(shù)據(jù)和結果，節(jié)省處理時間，加快速度。Windows是系列產品，在其發(fā)展過程中不斷推出新的版本。Windows95WindowsXPWindows98WindowsNT/2000Windows.NETserver110整理pptWindows95Windows95提供的功能和特點：支持圖形用戶界面（GUI）。工作桌面的概念使用戶對系統(tǒng)各種資源的瀏覽和操作變得合理而容易提供了硬件“即插即用”功能允許使用長文件名支持搶先式多任務處理和多線程增強了Internet網絡和多媒體功能缺點是穩(wěn)定性比較差