大学计算机基础教程-第三章操作系统.ppt
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1、大学计算机基础教程Windows XP+Office 2003人文社科部计算机教研室人文社科部计算机教研室 任伟任伟Lecture slides by Ren W成都医学院成都医学院1/16/2023第第3章章 操作系统操作系统n3.1 操作系统基础操作系统基础n3.2 Windows操作系统操作系统n3.3 Windows的磁盘管理及优化的磁盘管理及优化n3.4 Windows的应用程序的应用程序n3.5 Windows的文件操作的文件操作1/16/20233.1 数据、信息和文件数据、信息和文件n3.1.1 操作系统导述操作系统导述n3.1.2 处理器管理处理器管理n3.1.3 存储管理存
2、储管理n3.1.4 文件系统文件系统n3.1.5 设备管理设备管理1/16/20233.1.1 操作系统导述操作系统导述n1.操作系统的概念、功能、目的操作系统的概念、功能、目的 操作系统是计算机系统中的一个系统软件,它能有效的操作系统是计算机系统中的一个系统软件,它能有效的组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源,合理的组组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源,合理的组织计算机工作流程,控制程序执行,并向用户提供各种织计算机工作流程,控制程序执行,并向用户提供各种服务,使整个计算机系统能高效的运行。服务,使整个计算机系统能高效的运行。n操作系统的作用操作系统的作用 提供用户操作界面提供用户操作
3、界面,计算机与用户交互的接口。计算机与用户交互的接口。提供软件的开发和运行环境。提供软件的开发和运行环境。提高系统资源和利用率。提高系统资源和利用率。n操作系统的功能操作系统的功能 处理器管理、存储管理、设备管理、信息管理。处理器管理、存储管理、设备管理、信息管理。1/16/20233.1.1 操作系统导述操作系统导述n2.操作系统分类操作系统分类n按与用户对话的界面分类,按与用户对话的界面分类,命令执行界面操作系统命令执行界面操作系统(Novell、MS-DOS等等)图形用户界面操作系统图形用户界面操作系统(如如Windows)n按能够支持的用户数为标准分类按能够支持的用户数为标准分类 单用
4、户操作系统单用户操作系统(MS-DOS、Windows Me等等)多用户操作系统多用户操作系统(如如UNIX、Windows NT 等等)n按是否能够运行多个任务为标准分类按是否能够运行多个任务为标准分类 单任务操作系统(如早期的单任务操作系统(如早期的MS-DOS)多任务操作系统多任务操作系统(如如Windows NT、Windows 2000/XP、UNIX、Novell Netware等等)1/16/20233.操作系统简介操作系统简介(1)DOS(1)DOS 是微软、IBM等公司研制的使用在PC机上的单用户命令行界面操作系统。DOS的特点是简单易学,硬件要求低,但其缺点有存储管理能力有
5、限、界面不佳等。(2)Windows(2)Windows Windows是基于图形用户界面的操作系统。因其生动、形象的用户界面,简便的操作方法,吸引着成千上万的用户,成为目前装机普及率最高的一种操作系统。(3)UNIX(3)UNIX 具有较好的可移植性 可运行于许多不同类型的计算机上 具有较好的可靠性和安全性 支持多任务、多处理、多用户、网络管理和网络应用1/16/20233.操作系统简介操作系统简介(4)Linux(4)Linux 是一种源代码开放的操作系统。用户可以通过Internet免费获取Linux及其生成工具的源代码,然后进行修改,建立一个自己的Linux 开发平台,开发Linux软
6、件。(5)OS/2(5)OS/2 1987年IBM公司在推出PS/2的同时发布了为PS/2设计的操作系统-OS/2。在20世纪90年代初,OS/2的整体技术水平超过了当时的Windows 3.X,但因为缺乏实用的应用软件和市场的支持而失败。(6)Mac OS(6)Mac OS Mac OS是在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh系列计算机上使用的。它是最早成功的基于图形用户界面的操作系统。它具有较强的图形处理能力,广泛用于桌面出版和多媒体应用等领域。(7)Novell Netware(7)Novell Netware Novell Net ware是一个基于文件服务和
7、目录服务的网络操作系统,主要用于构建局域网。1/16/20233.1.2 处理器管理处理器管理n单道程序系统单道程序系统n在单道程序系统中在单道程序系统中,任一时刻只允许一个程序在系统中任一时刻只允许一个程序在系统中执行执行,正在执行的程序控制了整个系统的资源正在执行的程序控制了整个系统的资源,一个程一个程序执行结束后才能执行下一个程序。系统的资源利用率序执行结束后才能执行下一个程序。系统的资源利用率不高,大量的资源在许多时间内处于闲置状态。不高,大量的资源在许多时间内处于闲置状态。1/16/20233.1.2 处理器管理处理器管理n多道程序系统多道程序系统n允许同时有多个程序被加载到内存中执
8、行,这样的操作系统被称允许同时有多个程序被加载到内存中执行,这样的操作系统被称为多道程序系统。在多道程序系统中,从宏观上看,系统中多道为多道程序系统。在多道程序系统中,从宏观上看,系统中多道程序同时在执行,但从微观上来看,任一时刻仅能执行一道程序,程序同时在执行,但从微观上来看,任一时刻仅能执行一道程序,系统中各程序是交替执行的。系统中各程序是交替执行的。程序程序程序程序C C程序程序程序程序B B程序程序程序程序A A1/16/20233.1.2 处理器管理处理器管理n处理器管理的主要功能处理器管理的主要功能 处理器管理的主要功能是把CPU的时间有效地、合理地分配给各个正在运行的程序。在许多
9、操作系统中,包括CPU在内的系统资源是以进程为单位分配的。因此,处理机管理在某种程度上,也可以说是进程管理。n进程进程 进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。简单地说,就是一个正在执行的程序。或者说,进程是一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生的活动。n创建一个进程创建一个进程 一个程序被加载到内存,系统就创建了一个进程,当一个程序同时被执行多次时,系统创建了多个进程,尽管是同一个程序。n撤消一个进程撤消一个进程 程序执行结束后,该进程也就消亡了。一个程序可以被多个进程执行,一个进程也可以同时执行一个或几个程序。1/16/2023Windows任务管理器任
10、务管理器正在运行的应用程序正在运行的应用程序正在运行的进程正在运行的进程1/16/20231.进程的特征进程的特征n(1 1)动态性)动态性 进程是程序的一次执行过程进程是程序的一次执行过程,是一个动态的概念是一个动态的概念,而程序是计算机而程序是计算机的指令的集合的指令的集合,是一个静态的概念。是一个静态的概念。n(2 2)并发性)并发性 并发性是指系统中可以同时有几个进程在活动。并发性是指系统中可以同时有几个进程在活动。n(3 3)独立性)独立性 进程是一个能够独立运行的基本单位,也是系统资源分配和调度的进程是一个能够独立运行的基本单位,也是系统资源分配和调度的基本单位。进程获得资源后执行
11、,失去资源后暂停执行。基本单位。进程获得资源后执行,失去资源后暂停执行。n(4 4)异步性)异步性 进程按各自独立的、不可预知的速度前进进程按各自独立的、不可预知的速度前进,因此操作系统需要负责因此操作系统需要负责各个进程之间的协调运行。各个进程之间的协调运行。1/16/20232.进程的状态和调度进程的状态和调度已得到事件已得到事件等待事件等待事件超时超时进程被选中进程被选中1/16/2023n进程的执行是间歇的、不确定的。在其整个生命周期有三个基本进程的执行是间歇的、不确定的。在其整个生命周期有三个基本状态。状态。n就绪状态就绪状态 进程已获得了除CPU之外的所有资源,做好了运行准备,一旦
12、得到CPU便立即执行,即转换到执行状态。n执行状态执行状态 进程已获得CPU,其程序正在执行。在单CPU系统中,某一时刻只能有一个进程处于执行状态,而在多CPU系统中,则可能有多个进程处于执行状态。n挂起状态挂起状态 进程因等待某事件而暂停执行时的状态,也称为等待状态或睡眠状态。1/16/20233.线程线程n目前许多操作系统把进程目前许多操作系统把进程再细分成线程。线程又被再细分成线程。线程又被称为轻量级进程,描述进称为轻量级进程,描述进程内的执行,是操作系统程内的执行,是操作系统分配分配CPU时间的基本单时间的基本单位。位。n核心级线程:由操作系统核心级线程:由操作系统支持支持,直接由操作
13、系统产直接由操作系统产生。生。n用户级线程:由用户创建。用户级线程:由用户创建。1/16/20233.1.3 存储管理存储管理n计算机中的存储层次结构计算机中的存储层次结构1/16/20233.1.3 存储管理存储管理n高速(快速)缓存高速(快速)缓存 高速(快速)缓存是为了匹配高速(快速)缓存是为了匹配CPUCPU的处理速率与内存的的处理速率与内存的访问而增加的高速存储器,其目标是提高访问而增加的高速存储器,其目标是提高CPUCPU的利用率。的利用率。n计算机的内存是计算机的内存是CPUCPU可以直接存取的存储器。可以直接存取的存储器。n一个进程要在一个进程要在CPUCPU上运行,就一定要占
14、用一定的内存,上运行,就一定要占用一定的内存,否则就无法运行。内存的特点是速度快,但是价格较高。否则就无法运行。内存的特点是速度快,但是价格较高。1/16/20231.虚拟内存及其调整虚拟内存及其调整n在硬盘上创建的一块的内存空间,它可以弥补内存不足在硬盘上创建的一块的内存空间,它可以弥补内存不足的缺点。在计算机系统中的缺点。在计算机系统中,操作系统使用硬盘空间模拟操作系统使用硬盘空间模拟内存内存,为用户提供了一个比实际内存大得多的存储空间。为用户提供了一个比实际内存大得多的存储空间。n虚拟内存在虚拟内存在Windows中又称为页面文件。中又称为页面文件。n在在“我的电脑我的电脑”点击右键,选
15、择点击右键,选择“属性属性”里的里的“高级高级”选项卡,点击选项卡,点击“性能选项性能选项”进行修改。(进行修改。(XP系统里是系统里是直接修改直接修改“虚拟内存虚拟内存”这个选项)这个选项)1/16/20232.存储器分配存储器分配n在任何时候,存储器都是被多个进程所共享的。当一个在任何时候,存储器都是被多个进程所共享的。当一个进程创建时分配存储器,消亡时释放包括存储器在内的进程创建时分配存储器,消亡时释放包括存储器在内的所有资源。所有资源。n在运行过程中,进程需要的存储空间会随时变化。在运行过程中,进程需要的存储空间会随时变化。n有些进程放在内存中,有些进程放在外存中。进程需要有些进程放在
16、内存中,有些进程放在外存中。进程需要在内存与外存之间调进调出,涉及内存与外存的分配和在内存与外存之间调进调出,涉及内存与外存的分配和释放问题。释放问题。n为了充分利用存储器,系统有时需要在存储器中移动进为了充分利用存储器,系统有时需要在存储器中移动进程。程。n有效地处理上述问题,合理地进行存储器分配,可以提有效地处理上述问题,合理地进行存储器分配,可以提高它们的利用率,同时也可以提高系统的运行速度。高它们的利用率,同时也可以提高系统的运行速度。1/16/20233.1.4 文件系统文件系统n文件是被命名的一组相关信息的集合。在计算机系统中,文件是被命名的一组相关信息的集合。在计算机系统中,所有
17、的程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外所有的程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外存储器(如磁盘等)上。例如,一个存储器(如磁盘等)上。例如,一个C/C+C/C+或或VBVB源程序、源程序、一个一个WordWord文档、各种可执行程序等都是一个文件。文档、各种可执行程序等都是一个文件。n文件系统的重要内容:文件系统的重要内容:文件、目录结构和磁盘分区文件、目录结构和磁盘分区。1/16/20231.文件的基本概念文件的基本概念n文件名:是存取文件的依据,即按名存取。文件名:是存取文件的依据,即按名存取。n文件名的构成文件名的构成n不同的操作系统其文件名命名规则有所不同。如不同的操作系统
18、其文件名命名规则有所不同。如Windows不区分大小写,但是不区分大小写,但是UNIX/LINUX是区是区分大小写的。分大小写的。.(文文文文件件件件名名名名).().(扩扩扩扩展展展展名名名名)1/16/20232.文件类型文件类型n文件类型:在绝大多数的操作系统中,文件的文件类型:在绝大多数的操作系统中,文件的扩展名表示文件的类型,它有时是由系统或软扩展名表示文件的类型,它有时是由系统或软件自动生成,有时是由人工给定。不同类型文件自动生成,有时是由人工给定。不同类型文件的处理是不同的。件的处理是不同的。1/16/2023部分文件扩展名及其意义部分文件扩展名及其意义文件类型文件类型扩展名扩展
19、名说说 明明 执行文件执行文件exeexe、comcom可执行程序文件可执行程序文件批处理文件批处理文件 batbat、shsh将一批系统操作命令存储在一起,可供用将一批系统操作命令存储在一起,可供用户执行的连续执行户执行的连续执行 MS OfficeMS Office文档文档文本文件文本文件docdoc、xlsxls、pptppt、txttxt、rtfrtfMS MS OfficeOffice中中WordWord、ExcelExcel、PowerPointPowerPoint创创建建的的文文档档、后后两两个个是是WindowsWindows记记事事本本、写写字板创建的文档字板创建的文档图像文
20、件图像文件 bmpbmp、jpgjpg、gif gif 图像文件,不同的扩展名表示不同格式的图像文件,不同的扩展名表示不同格式的图像文件图像文件 流媒体文件流媒体文件 wmvwmv、rmrm、qt qt 用用InternetInternet播放的流媒体文件,不需下载播放的流媒体文件,不需下载整个文件就可播放整个文件就可播放 1/16/20233.文件属性文件属性n文件大小、占用空间、文件大小、占用空间、所有者等信息,这些所有者等信息,这些信息称为文件属性。信息称为文件属性。n只读只读n隐藏隐藏n存档存档1/16/20234.文件操作文件操作n建立文件、打开文建立文件、打开文件、写入文件、删件、
21、写入文件、删除文件、属性更改除文件、属性更改等。等。1/16/20235.目录结构目录结构n(1 1)磁盘分区)磁盘分区n一个新硬盘安一个新硬盘安装到计算机后,装到计算机后,用户往往要将用户往往要将磁盘划分成几磁盘划分成几个分区,这些个分区,这些磁盘分区被称磁盘分区被称为卷。为卷。1/16/2023(2 2)磁盘分区磁盘分区n对磁盘进行分区的目的对磁盘进行分区的目的n硬盘容量很大硬盘容量很大,对磁对磁盘进行分区便于管理。盘进行分区便于管理。n便于安装不同的系统便于安装不同的系统,如如Windows XPWindows XP、LinuxLinux等。等。n在在WindowsWindows中,一个
22、硬中,一个硬盘可分为磁盘主分区和盘可分为磁盘主分区和磁盘扩展分区磁盘扩展分区(可以只可以只有一个主分区有一个主分区),),扩展分扩展分区还可细分为几个逻辑区还可细分为几个逻辑分区。分区。FAT32FAT32FAT32FAT32FAT32NTFS扩展分区扩展分区主分区主分区逻辑分区逻辑分区1 1逻辑分区逻辑分区2 2逻辑分区逻辑分区3 3逻辑分区逻辑分区4 4逻辑分区逻辑分区5 5逻辑分区逻辑分区6 61/16/2023(3 3)目录结构目录结构C C盘根目录盘根目录盘根目录盘根目录WindowsWindowsSystem32System32f1.f1.exeexea1.exea1.exea2.
23、exea2.exeUser2User2FILFILE1E1FILFILE2 E2 User1User1t1.dt1.dococd.1.dd.1.datat1/16/2023n在在Windows桌面上有桌面上有“我的文档我的文档”、“我我的电脑的电脑”、“网上邻居网上邻居”、“回收站回收站”等。等。这些系统专用的文件夹,不能改名,被称为这些系统专用的文件夹,不能改名,被称为系统文件夹。计算机中所有的磁盘及控制面系统文件夹。计算机中所有的磁盘及控制面板也以文件夹的形式组织在板也以文件夹的形式组织在“我的电脑我的电脑”中。中。1/16/2023(4 4)目录路径目录路径n路径:查找过程中经由各级子目
24、录组成的通路为路径:查找过程中经由各级子目录组成的通路为“路径路径”(PATHPATH)。)。n绝对路径:从根目录开始,依序到该文件的名称。绝对路径:从根目录开始,依序到该文件的名称。n相对路径:从当前目录开始到某个文件的名称。相对路径:从当前目录开始到某个文件的名称。n例:下面所示是的例:下面所示是的WindowsWindows系统目录结构。系统目录结构。a1.exea1.exe和和t1.doct1.doc文件的绝对路径分别为文件的绝对路径分别为C C:WindowsSystem32a1.exeWindowsSystem32a1.exeC:Userlt1.docC:Userlt1.doc。如
25、果当前目录为如果当前目录为System32System32,d1.datd1.dat文件的相对路径为文件的相对路径为.User1d1.dat.User1d1.dat。1/16/20233.常见的文件系统常见的文件系统Windows文件系统文件系统nFATFAT 在在MS-DOSMS-DOS采用的文件系统中,因为只能支持采用的文件系统中,因为只能支持512MB512MB以下的容量,所以目前用在软盘和移动硬盘上。以下的容量,所以目前用在软盘和移动硬盘上。nFAT32FAT32 与与FATFAT相比相比,可以支持容量达可以支持容量达2TB2TB的卷,但是的卷,但是不能支持不能支持512MB512MB
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