大学计算机基础：第4章 操作系统基础

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1、1 1/62/622 2/62/623 3/62/624 4/62/62 操作系统是随着计算机硬件和软件操作系统是随着计算机硬件和软件的发展而发展起来的，其发展过程有三的发展而发展起来的，其发展过程有三个阶段：个阶段：手工操作阶段手工操作阶段 管理程序阶段管理程序阶段 操作系统阶段操作系统阶段一、操作系统的形成（了解）一、操作系统的形成（了解）5 5/62/62二、操作系统的概念与作用（重点）二、操作系统的概念与作用（重点）6 6/62/627 7/62/628 8/62/629 9/62/62三、操作系统的分类三、操作系统的分类 操作系统的分类方法很多，如果按操作系统的分类方法很多，如果按照

2、功能特征的不同，可分为：照功能特征的不同，可分为：批处理批处理OSOS、分时、分时OSOS、实时、实时OSOS、网络、网络OSOS、分布式、分布式OSOS等。等。1010/62/621.1.批处理系统批处理系统（Batch Processing SystemBatch Processing System）1111/62/622.2.分时处理系统分时处理系统（Time-sharing Processing SystemTime-sharing Processing System）1212/62/623.实时系统（Real Time System）1313/62/624.个人计算机操作系统（PC-

3、Operating System）为个人计算机安装的操作系统是一种联机交为个人计算机安装的操作系统是一种联机交互的单用户操作系统。由于个人计算机应用的普互的单用户操作系统。由于个人计算机应用的普及，对于提供方便友好的用户接口和文件系统的及，对于提供方便友好的用户接口和文件系统的要求更为迫切。实际上，目前提供的此类系统都要求更为迫切。实际上，目前提供的此类系统都支持多任务处理，并且采用有效的方法把相关文支持多任务处理，并且采用有效的方法把相关文件组织成目录和文件。文件的传送、复制、删除件组织成目录和文件。文件的传送、复制、删除，重命名等操作都很方便。，重命名等操作都很方便。1414/62/625

4、.网络操作系统（Network Operating System）1515/62/626.分布式操作系统（Distributed Operating System）1616/62/627.嵌入式操作系统（Embedded Operating System）1717/62/624.2 4.2 操作系统的功能操作系统的功能 操作系统的主要功能是有效地管理计操作系统的主要功能是有效地管理计算机系统资源，主要包括五个方面：算机系统资源，主要包括五个方面：1818/62/62（一）处理器管理（一）处理器管理 实质上是对处理器执行实质上是对处理器执行“时间时间”的管的管理，即如何将理，即如何将CPUCPU

5、合理地分配给每个任务。合理地分配给每个任务。在多道程序环境下，处理器的分配和在多道程序环境下，处理器的分配和运行都是以运行都是以为基本单位的，因此对处为基本单位的，因此对处理器的管理可以归结为对进程的管理。理器的管理可以归结为对进程的管理。1919/62/621 1、进程的概念和基本特征、进程的概念和基本特征 操作系统引入进程的目的是为了描操作系统引入进程的目的是为了描述和实现多个程序的并发执行。述和实现多个程序的并发执行。2020/62/62“进程进程”与与“程序程序”的关系的关系2121/62/62基本特征基本特征 P100P100动态性：是进程最基本的特征动态性：是进程最基本的特征并发性

6、：是进程最重要的特征并发性：是进程最重要的特征独立性独立性异步性异步性2222/62/622 2、进程的组成、进程的组成2323/62/623 3、进程的状态、进程的状态执行状态执行状态就绪状态就绪状态等待状态等待状态等待某个事件等待某个事件进程被选中进程被选中时间片到时间片到发生了某个事件发生了某个事件2424/62/624 4、进程管理、进程管理2525/62/62 进程控制的基本功能是创建和撤消进程控制的基本功能是创建和撤消进程以及控制进程状态的转换。进程以及控制进程状态的转换。进程同步是指对系统并发执行的进进程同步是指对系统并发执行的进程进行协调。程进行协调。2626/62/62进程间

7、所进行的信息交换。进程间所进行的信息交换。按照一定的算法从进程就绪队列中按照一定的算法从进程就绪队列中选出一个进程，把处理器分配给它，为选出一个进程，把处理器分配给它，为该进程设置运行现场，并使之运行。该进程设置运行现场，并使之运行。2727/62/625 5、线程、线程 随着计算机硬件和软件的发展，为了更好随着计算机硬件和软件的发展，为了更好地实现并发处理和共享资源，提高地实现并发处理和共享资源，提高CPUCPU的利用的利用率，可以把进程再细分成率，可以把进程再细分成，一个进程可以，一个进程可以有多个线程，有多个线程，是操作系统分配是操作系统分配CPUCPU时间的时间的基本单位。基本单位。线

8、程可分为：线程可分为：线程和线程和线程。线程。线程作为线程作为CPUCPU的分配单位的的分配单位的是：充分是：充分共享资源、减少内存开销、提高并发性、加快共享资源、减少内存开销、提高并发性、加快切换速度。切换速度。2828/62/626 6、WindowsWindows中的多任务处理中的多任务处理2929/62/62活动窗口活动窗口3030/62/62WindowsWindows的任务管理器的任务管理器系统中的进系统中的进程运行情况程运行情况3131/62/62（二）存储管理（二）存储管理 实质上是对实质上是对的管理，主要是对的管理，主要是对的管理。的管理。其其为：为多道程序的运行提供良好为：

9、为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率。的利用率。包括四个方面的包括四个方面的：内存分配、内存：内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充。保护、地址映射和内存扩充。3232/62/621 1、内存分配、内存分配 主要任务：主要任务：为每道程序分配足够运行的为每道程序分配足够运行的内存空间，而且要提高存储器的利用率。内存空间，而且要提高存储器的利用率。3333/62/622 2、内存保护、内存保护 保证各道程序都能在自己的内存空保证各道程序都能在自己的内存空间运行而互不干扰，尤其防止用户程序间运行而互不干扰，尤其防止用户程序侵犯

10、操作系统的内存区。侵犯操作系统的内存区。3434/62/623 3、地址映射、地址映射3535/62/623636/62/624 4、内存扩充、内存扩充 利用虚拟存储技术，从利用虚拟存储技术，从上扩充上扩充内存容量，使系统能够运行对内存需求内存容量，使系统能够运行对内存需求量远比物理内存大的多的作业。量远比物理内存大的多的作业。3737/62/623838/62/62（三）设备管理（三）设备管理3939/62/621 1、缓冲管理、缓冲管理 外围设备和处理器交换信息时，要用外围设备和处理器交换信息时，要用缓冲来解决速度不匹配的矛盾，因此有必缓冲来解决速度不匹配的矛盾，因此有必要对各种类型的缓冲

11、进行管理。要对各种类型的缓冲进行管理。4040/62/622 2、设备分配、设备分配 对用户请求的设备进行分配，将未对用户请求的设备进行分配，将未获得所需设备的进程放进相应设备的等获得所需设备的进程放进相应设备的等待队列。待队列。4141/62/623 3、设备处理、设备处理 设备处理程序又称设备驱动程序，基设备处理程序又称设备驱动程序，基本任务是实现本任务是实现CPUCPU和设备控制器之间的通信，和设备控制器之间的通信，由由CPUCPU向设备控制器发出向设备控制器发出I/OI/O指令，启动指指令，启动指定的定的I/OI/O设备，完成设备，完成I/OI/O操作。操作。4242/62/624 4

12、、虚拟设备、虚拟设备 或逻辑设备：为用户所感觉或逻辑设备：为用户所感觉到，而实际上并不存在的设备。通过到，而实际上并不存在的设备。通过使某设备成为被多个用户共享的使某设备成为被多个用户共享的设备，使每个用户都感觉到自己在独占该设备，使每个用户都感觉到自己在独占该设备。设备。4343/62/62 计算机要处理的大量的数据是以文件计算机要处理的大量的数据是以文件的形式存储在磁盘上的，文件管理（的形式存储在磁盘上的，文件管理（文件文件系统系统）的主要任务就是有效地支持文件的）的主要任务就是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，是用

13、户方便、安全享、保密和保护问题，是用户方便、安全地使用所需的文件。地使用所需的文件。几个知识点：几个知识点：（四）文件管理（四）文件管理4444/62/624545/62/62 根目录根目录windowswindowsuserusersystemsystemExplore.exeExplore.exe Test.docTest.doc My.docMy.doc4646/62/623 3、文件系统、文件系统 对文件进行组织、管理、存取的一组对文件进行组织、管理、存取的一组系统程序；系统程序；WindowsWindows常见的文件系统常见的文件系统 FATFAT NTFS NTFS4747/62/

14、624848/62/62（1 1）文件目录管理）文件目录管理 文件目录是联系用户和外存中文件之间的文件目录是联系用户和外存中文件之间的纽带，用户在使用文件时不必关心文件的存储纽带，用户在使用文件时不必关心文件的存储细节。文件系统的目录结构为细节。文件系统的目录结构为。（2 2）文件存储空间管理）文件存储空间管理 主要任务：如何组织和管理磁盘上的大量主要任务：如何组织和管理磁盘上的大量文件和空闲空间，如何有效地利用磁盘空间，文件和空闲空间，如何有效地利用磁盘空间，如何快速检索磁盘文件。如何快速检索磁盘文件。（3 3）文件共享与安全）文件共享与安全4949/62/625050/62/625151/

15、62/625252/62/62（五）作业管理（五）作业管理 作业：用户在一次解题过程中要求计算作业：用户在一次解题过程中要求计算机所做的工作的总和，也就是用户让计算机机所做的工作的总和，也就是用户让计算机做的一件事。其任务：为用户使用系统提供做的一件事。其任务：为用户使用系统提供一个良好环境，让用户有效地组织自己的工一个良好环境，让用户有效地组织自己的工作流程，使整个系统能高效地运行。作流程，使整个系统能高效地运行。操作系统作业管理为用户提供了以下几操作系统作业管理为用户提供了以下几种接口：种接口：5353/62/62（五）作业管理（五）作业管理5454/62/624.3 4.3 典型操作系统

16、简介典型操作系统简介5555/62/625656/62/625757/62/62Windows XPWindows XP和和Windows.NETWindows.NET Windows XP Windows XP是基于是基于NTNT的内核，集成了其稳定的内核，集成了其稳定性、安全性及多媒体和网络功能，使微软的前台性、安全性及多媒体和网络功能，使微软的前台OSOS不再采用不再采用9X9X系列的内核。系列的内核。Windows.NET serverWindows.NET server是以是以XMLXML标准作为信息标准作为信息交换格式，具有无线接入、语言支持的交换格式，具有无线接入、语言支持的OS

17、OS新版本、新版本、其可靠性、安全性和易操作性方面有了进一步提其可靠性、安全性和易操作性方面有了进一步提高。高。5858/62/625959/62/62 UNIX UNIX操作系统是（美）操作系统是（美）BellBell实验室开发的一实验室开发的一种种通用多用户交互式分时通用多用户交互式分时操作系统。自操作系统。自19701970年年UNIXUNIX系统第一版问世以来，以系统第一版问世以来，以UNIXUNIX系统为系统为基础已研制出许多新的操作系统软件。如微型计基础已研制出许多新的操作系统软件。如微型计算机、大型计算机上的各种算机、大型计算机上的各种UNIXUNIX系统的变种，以系统的变种，以

18、及用于计算机网络及分布式计算机系统上的及用于计算机网络及分布式计算机系统上的UNIXUNIX系统等。实际上，系统等。实际上，UNIXUNIX系统已成为国际上目前使系统已成为国际上目前使用最广泛、影响最大的主流操作系统之一。用最广泛、影响最大的主流操作系统之一。6060/62/626161/62/62 Linux Linux操作系统的原创者是芬兰的一名青年学者操作系统的原创者是芬兰的一名青年学者Linus Linus TorvoldsTorvolds,他遵从可移植操作系统接口他遵从可移植操作系统接口POSIXPOSIX标准开发出标准开发出LinuxLinux操作系统的内核，操作系统的内核，POS

19、IXPOSIX是是IEEEIEEE定义的一套标准，具定义的一套标准，具有与有与UNIXUNIX相似的可移植操作系统服务功能。相似的可移植操作系统服务功能。LinuxLinux操作系统的优势反映在网络服务器方面，其内操作系统的优势反映在网络服务器方面，其内核中包含许多网络协议，已成为网络上最普遍的服务器架核中包含许多网络协议，已成为网络上最普遍的服务器架构模式。构模式。LinuxLinux操作系统作为一个多用户、多任务的操作操作系统作为一个多用户、多任务的操作系统，支持多工作平台和多处理器。它不仅可提供多达系统，支持多工作平台和多处理器。它不仅可提供多达4TB4TB的文件系统，同时还可支持多种其他的文件系统。的文件系统，同时还可支持多种其他的文件系统。6262/62/62 Linux Linux系统是一种系统是一种“自由软件自由软件”。或者说，。或者说，它属于一种它属于一种GPLGPL（General Public LicenseGeneral Public License）软）软件。其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣件。其源代码向世人公开，吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。的人们共同工作。end of 4.3&4end of 4.3&4