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1、單擊以編輯母版標題樣式,單擊以編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,第四章 操作系統基礎,4.1,操作系統概述,4.2,操作系統功能,4.3,典型操作系統,4.4,中文Windows XP Professional,12/13/2024,1,4.1 操作系統概述,4.1.1,操作系統基本概念,操作系統,:用于管理和控制計算機硬件和軟件資源的一組程序。,計算機硬件與其它軟件的接口,用戶和計算機的接口,裸機,操作系統,應用程序,用戶,主要功能有：,處理機管理,存儲管理,設備管理,信息,(

2、,文件,),管理,虛擬機,=,裸機+操作系統,操,統,作,系,12/13/2024,2,4.1.2 操作系統的發(fā)展,1.手工操作方式,主要缺點：,（1）計算機的全部資源（CPU、內存、外部設備等）由一個用戶獨占。,（2）人工操作、CPU和輸入輸出設備的工作串行進行。整個操作過程非 常繁瑣，計算機工作效率很低。,2.批處理方式,（1）,聯機批處理:由CPU直接控制作業(yè)的輸入輸出。,減少人工干預，使計算機自動進行輸入、編譯和運行程序。,特點：用戶可一次提交多個作業(yè)，但系統一次只處理一個作業(yè)，處理完一個作業(yè)，再調入下一個作業(yè)，系統自動完成調度、切換。,(2)脫機批處理：采用增加一臺不與主機相連的衛(wèi)星

3、機的方法。,衛(wèi)星機與主機并行工作，使主機擺脫了慢速的輸入、輸出操作，減少了輸入、輸出操作對系統的影響，提高了系統的處理能力，緩解了速度不匹配的矛盾。,12/13/2024,3,多道程序系統,通道和中斷技術的出現，支持并行操作，操作系統進入了多,道程序設計和共享系統階段。,4.分時系統,處理機時間分成很小的時間片，按時間片輪轉法分配給多個用戶使用。,打印機,作業(yè)2,作業(yè)1,OS,作業(yè)3,作業(yè)2,作業(yè)1,結果3,結果2,結果1,用戶作業(yè),CPU,用戶,提交,后備作業(yè),磁盤輸入井,磁盤輸出井,處理結果,成批,CPU,終端1,終端2,終端3,終端4,終端1,12/13/2024,4,4.1.3 操作系

4、統分類,按用戶界面,命令行界面,操作系統,圖形用戶界面操作系統,2.按用戶數,單用戶操作系統,多用戶操作系統,3.按任務數,單任務系統,多任務操作系統,4.按系統功能,批處理系統,分時操作系統,實時操作系統,網絡操作系統,12/13/2024,5,批處理操作系統(Batch Processing),首先出現的是“單道批處理系統”，用戶一次可以提交多個作業(yè)，但系統一次只處理一個作業(yè)，處理完一個作業(yè)后，再調入下一個作業(yè)進行處理。,“多道批處理系統”把內存分為若干部分，屬于同一批次的若干個作業(yè)調入內存，存放在內存的不同部分。一個作業(yè)由于等待輸入輸出操作而讓處理機出現空閑時，系統自動進行切換，處理另一

5、個作業(yè).,12/13/2024,6,分時系統(Time Sharing),分時系統是多道程序的變種，與批處理系統的區(qū)別在于：在批處理系統中，一個作業(yè)可以長時間地占用CPU直至該作業(yè)執(zhí)行完成；而在分時系統中，情況卻恰恰相反。一個作業(yè)只能在一個時間片（Time Slice，就是一小段時間，一般取100毫秒）的時間內使用CPU，時間一到，系統將剝奪作業(yè)的CPU使用權，把CPU分配給其他的作業(yè)使用。,12/13/2024,7,實時系統(Real Time),對于特定的輸入，系統能夠在極短的時間內作出響應并完成對該輸入請求的處理。,實時系統采用了時間片分時技術，也具有,及時性，多路性，獨占性和交互性,等

6、四個特征。不過，實時操作系統與分時系統之間還是有很大的區(qū)別的。實時系統一般是專用的，其交互能力比較差，它只允許用戶訪問數量有限的專用程序。,12/13/2024,8,網絡操作系統：具有以下基本功能：,(1)網絡通信功能,(2)網絡資源的管理和使用,12/13/2024,9,單道作業(yè)環(huán)境中程序順序執(zhí)行示意圖,4.2 操作系統的功能,4.2.1 處理機CPU管理,多道作業(yè)環(huán)境中程序交替執(zhí)行示意圖,程序A,程序B,程序C,程序A,程序C,程序A,程序B,程序C,多道程序的特點是,：,多道：,計算機內存中同時存放了幾道相互獨立的程序。,宏觀上并行,：內存中的幾道程序在運行著，宏觀上看是并行運行的。,微

7、觀上串行,：微觀上，內存中的幾道程序，輪流占據CPU,是交替執(zhí)行的,12/13/2024,10,進程是程序執(zhí)行的過程，是一個可并發(fā)執(zhí)行的程序與其數據的一次運行活動，是操作系統資源分配的基本單位。處理機的管理也可以說是對進程的管理。,1.進程概念的引入,并發(fā)性是操作系統的主要特性之一，是程序的并發(fā)執(zhí)行。但是程序執(zhí)行時所產生的問題使得傳統的程序概念已經不足以對其進行描述，為此，引入進程（Process)的概念。,2.進程與程序的區(qū)別,(1)進程是動態(tài)概念，程序是靜止概念。,(2)進程的存在是暫時的，程序的存在是永久的。,(3)一個程序對應多個進程，而一個進程僅對應一個程序。,調C,調C,進程B,進

8、程A,程序C,(4)進程在結構上是由程序、數據集、進程控制塊（PCB）三部分組成的。,12/13/2024,11,3.,進程的特征,（1）動態(tài)性：執(zhí)行初期被創(chuàng)建，執(zhí)行結束被撤消。,（2）并發(fā)性：并發(fā)執(zhí)行提高了計算機的系統資源的利用率。,（3）獨立性：進程是一個能夠獨立運行的基本單位。,（4）異步性：進程相互制約，其執(zhí)行具有間斷性。,4.進程的狀態(tài)及其變化,就緒,運行,阻塞,就緒,阻塞,運行,等待事件,事件發(fā)生,時間片完,進程調度,進程基本狀態(tài)轉換圖,問題:在Windows xp下如何查看進程的狀態(tài)?,12/13/2024,12,5.線程（Thread),(1)線程的概念:,進程是程序的一次執(zhí)行

9、過程和資源分配的基本單位。,線程（或稱輕權進程）是一個進程內的基本調度單位,。,(2)引入線程的目的,為了更好地實現并發(fā)處理和共享資源，提高CPU的利用率，提高系統的執(zhí)行效率，減少處理機的空轉時間和調度切換的時間，便于系統管理。,在UNIX系統重，進程是CPU的分配單位，在Windows中，線程是CPU的分配單位。,線程作CPU分配單位的好處是：充分共享資源，減少內存開銷，提高并發(fā)性，加快切換速度。,12/13/2024,13,(3).線程的分類,用戶級線程和系統級線程（核心級線程）。,在同一個操作系統內，有的使用用戶級的線程，有的使用系統級的線程。如Windows/NT,Os/2；,有的使用

10、混合的，如Solaris操作系統。,區(qū)別：,用戶級：調度算法和調度過程全部由用戶自行選擇和確定，與操作系統內核無關。只進行線程上下文的切換，不進行處理機的切換。,系統級：由操作系統內核進行管理。,12/13/2024,14,4.2.2 存儲管理,（1）存儲管理的目標,計算機存儲器的管理，存儲管理的對象是內存以及作為內存的擴展和延伸的外存儲器。存儲管理的目標是為程序設計人員提供方便、安全和充分大的存儲空間，提供一個內外存結合的滿足需要的存儲空間。,物理地址：內存中存儲單元的地址。,物理空間：內存中一系列物理單元的集合。,邏輯地址：目標程序存放的地址,地址空間：目標程序的邏輯地址的總稱為地址空間。

11、,（2）幾個相關概念,物理地址和物理空間,邏輯地址和邏輯空間,（3）存儲管理的功能,內存的分配與回收,地址變換：靜態(tài)重定位、動態(tài)重定位。,存儲擴充：,虛擬存儲技術,、覆蓋技術、交換技術,存儲保護,虛擬存儲器是指一種實際上并不存在存儲器，是由內存和外存連接成的存儲器?；舅枷胧牵喊旬斍罢谑褂玫牟糠址旁趦却?，其他暫時不用的部分放在外存，運行時根據需要進行調度。解決了大作業(yè)、小內存的矛盾。,12/13/2024,15,4.2.3 設備管理,設備管理的主要任務：對,各種各樣的設備進行有效地管理，為用戶提供方便的操作，提高設備的利用率。,虛擬設備,：通過采用虛擬技術將原來獨享的設備改造成共享設 備，相

12、當于將一臺獨享的物理設備虛擬為多臺同類設備。設備管理中通常采用假脫機技術（Spooling）實現虛擬設備。,12/13/2024,16,4.2.4 文件管理,文件管理就是要對存放在計算機中的文件進行組織管理、提供方便的存取和文件的安全保證機制，還要提供一定的系統調用命令。計算機對文件的組織管理和操作都是由文件系統完成的。,文件目錄結構,文件系統:Windows XP的文件系統,12/13/2024,17,4.3 常用操作系統簡介,1.DOS,Microsoft,公司研制的,配置在PC的操作系統,單用戶命令行界面操作系統,從4.0版開始成為支持多任務的操作系統。,2.Windows,圖形用戶界面

13、,Windows XP Professional,Windows XP Tablet PC,Windows XP Home,Windows 98,Windows NT,Windows 2000,Windows XP,12/13/2024,18,3.Unix,操作系統,特點：,多用戶、多任務,通用性、穩(wěn)定性、可移植性和可擴充性好,廣泛使用在網絡、大型機和工作站中。,Unix的不同版本：,IBM-AIX,SUN-Sun OS,HP-HP-UX,COMPAQ-digetal Unix,SCO-UNIXWAREOpen Server,Unix系統的組成：,由系統內核、shell、文件系統,和應用程序4

14、部分組成。,（1）內核,（2）shell,（3）文件系統,(4)應用程序,(root)根,bin,usrn,tmp,homeme,student,teacher,file1,stu1,my.c,texts2,12/13/2024,19,4.Linux系統,由UNIX發(fā)展而來,源代碼開放,特點：,多用戶、多任務,開放性好、穩(wěn)定性高、安全可靠,系統內核小，對硬件要求低,Li,nux的不同版本：,常用的Linux系統主要有：Red Hat Linux、Turbo Linux、和我國自己開發(fā)的Linux操作系統：紅旗Linux和藍點Linux。,5.OS/2,為PS/2設計的操作系統，用戶可自行定制界

15、面。,6.Mac OS,較好的圖形處理能力，主要用在桌面出版和多媒體應用等領域。用在蘋果公司的Power Macintosh機及Macintosh一族計算機上，與Windows缺乏較好的兼容性。,7.Novell Netware,基于文件服務和目錄服務的網絡操作系統，用于構建局域網。,12/13/2024,20,4.4 中文Windows XP Professional,4.4.1,Windows XP,系統概述,1.Windows的發(fā)展歷史,1983年Windows 1.0,1990年Windows 3.0,1992年Windows 3.1,1995年Windows 3.2,1993年Win

16、dows NT(32位),Windows NT Server,Windows NT Workstation,1995年Windows 95(32位),1998年Windows 98(32位),2000年 Windows 2000(32位),2001年 Windows XP(32位),12/13/2024,21,2.Windows XP,的特點,(1),易用性,(2),穩(wěn)定性與可靠性,(3),用戶界面方面,(4),網絡功能方面,(5),多媒體功能,(6),無線網絡連接,(7),系統還原,(8),防病毒管理和數據安全性管理,(9),兼容性與安全性,(10),用戶狀態(tài)遷移工具,12/13/2024,22,3.Windows XP,的桌面,“開始”菜單和“任務欄”,Windows XP,應用程序的入口,12/13/2024,23,Windows XP,的桌面,“我的電腦”,用于管理PC機能夠,使用的所有磁盤資源。,“網上鄰居”,用于快速訪問當前PC機,在局域網中的硬件和軟件資源。,“回收站”,用于暫時存放被丟棄,（刪除）的文件及其它對象。,每個用戶均擁有各自惟一的“我的文檔”文件夾,我的電腦,