计算机操作系统与应用.ppt
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1、3.1 操作系统的概念与功能操作系统的概念与功能3.1.1 操作系统的概念操作系统的概念n操作系统操作系统(operating system,缩写成,缩写成OS)是现代是现代计算机系统中的必不可少的软件,是系统软件的核计算机系统中的必不可少的软件,是系统软件的核心。心。n如果从资源管理的角度将构成计算机的一切硬件如果从资源管理的角度将构成计算机的一切硬件和软件统称为资源,则操作系统是控制和管理计算和软件统称为资源,则操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源,合理组织计算机工作流程以及机硬件和软件资源,合理组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的程序集合。方便用户使用计算机的程序集合。第第3
2、3章章 计算机操作系统与应用计算机操作系统与应用2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心 操作系统的基本功能操作系统的基本功能n计算机中引入操作系统的两个目的:计算机中引入操作系统的两个目的:方便用户使用计算机方便用户使用计算机提高计算机系统资源的使用效率提高计算机系统资源的使用效率n为实现以上目标为实现以上目标,操作系统通常具有五个功能操作系统通常具有五个功能:进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理。进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理。1.进程管理进程管理进程进程是一个具有独立功能的程序在一个数据集合上的一次运是一个具有独立功能的程序在一个数据集合上的一次运
3、行活动。行活动。进程管理的具体任务进程管理的具体任务就是对进程进行控制和为进程分配就是对进程进行控制和为进程分配CPU,即进行进程调度,即进行进程调度,从而协调多道程序之间的关系,使从而协调多道程序之间的关系,使CPU这一资源得到最充分的利用。这一资源得到最充分的利用。线程线程是进程中的一个实体是进程中的一个实体,是是CPU调度和分配的基本单位。调度和分配的基本单位。Windows操作系统就是采用操作系统就是采用“线程线程”支持多任务的。支持多任务的。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心 2.存储管理存储管理n存储管理是对计算机中的主存储器存储管理是对计算机中的主存储器(RAM)
4、的管理。的管理。n采用多道程序设计技术采用多道程序设计技术,就要在主存中同时放几道程序。就要在主存中同时放几道程序。存储管理具有以下四项功能:存储管理具有以下四项功能:存储分配地址变换存储保护存储扩充n各种操作系统有不同的存储管理方案。基本上可分为:各种操作系统有不同的存储管理方案。基本上可分为:分区管理页式管理段式管理段负式管理2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心3.设备管理设备管理n设备管理是指计算机系统中除了设备管理是指计算机系统中除了CPU和主存以外的所有输入、和主存以外的所有输入、输出设备的管理。输出设备的管理。n除了进行实际除了进行实际I/O操作的设备外操作的设备外,
5、还包括设备控制器、还包括设备控制器、DMA控控制器、通道等支持设备。制器、通道等支持设备。n另一任务就是利用另一任务就是利用中断技术中断技术,DMA技术技术和和通道技术通道技术,使外围使外围设备尽可能与设备尽可能与CPU并行工作并行工作,以提高设备的使用效率并提高整以提高设备的使用效率并提高整个系统的运行速度。个系统的运行速度。4.文件管理文件管理(1)文件基本概念文件基本概念n文件与文件名文件与文件名文件是信息的集合文件是信息的集合。用户可以把信息以文件形式存储在外存。用户可以把信息以文件形式存储在外存储器中。储器中。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心n每个文件必须有一个每个
6、文件必须有一个文件名文件名,以实现文件的,以实现文件的“按名存取按名存取”。n文件名由文件名和扩展名两部分组成。文件名由文件名和扩展名两部分组成。文件名由文件名由18个字符组成,有的操作系统支持长文件名个字符组成,有的操作系统支持长文件名,文文件名可达件名可达256个字符。个字符。扩展名表示文件的类型扩展名表示文件的类型。文件扩展名由。文件扩展名由03个字符组成,个字符组成,文件名和扩展名之间用文件名和扩展名之间用“.”分开。分开。n在文件名中不允许有空格和在文件名中不允许有空格和?、/、*、”、|等符号,且等符号,且文件名不能与操作系统的命令名、设备文件名重名。操作系文件名不能与操作系统的命
7、令名、设备文件名重名。操作系统中常用的文件扩展名和设备文件名统中常用的文件扩展名和设备文件名见教材表见教材表3.1和表和表3.2。操作系统在访问文件时,允许在文件名和扩展名中使用操作系统在访问文件时,允许在文件名和扩展名中使用通配通配符符“*”和和“?”。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心n文件目录文件目录为实现文件为实现文件“按名存取按名存取”,在磁盘中开辟一片存储区域存储文在磁盘中开辟一片存储区域存储文件的标识信息件的标识信息,如文件名和扩展名、文件在磁盘上的起始位置如文件名和扩展名、文件在磁盘上的起始位置、文件长度、建立日期等信息。这片存储区域称为目录区、文件长度、建立日
8、期等信息。这片存储区域称为目录区,简称简称目录。目录。每个文件的标识信息占一个目录项。每个磁盘每个文件的标识信息占一个目录项。每个磁盘(或磁盘分区或磁盘分区)的的开始位置有一个目录区,称开始位置有一个目录区,称“文件目录表文件目录表FDT”,又称根目录。每又称根目录。每个根目录的存储容量是固定的个根目录的存储容量是固定的,而且在根目录下可以再建立目录而且在根目录下可以再建立目录,称子目录。称子目录。在树形文件目录中在树形文件目录中,要表示一个文件需要使用文件路径。文件要表示一个文件需要使用文件路径。文件路径由一组有序的目录名表示,目录名之间用路径由一组有序的目录名表示,目录名之间用“”隔开。隔
9、开。文件路径又分绝对路径和相对路径。文件路径又分绝对路径和相对路径。绝对路径绝对路径是从根目录开始到文件所在目录,形式上是以是从根目录开始到文件所在目录,形式上是以“”开始开始;相对路径相对路径是从当前目录开始到文件所在目录的路径,形式上是从当前目录开始到文件所在目录的路径,形式上不以不以“”开始。开始。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心n在有些操作系统环境下,对文件的操作除了要指明在有些操作系统环境下,对文件的操作除了要指明“路径路径”和和文件名及扩展名外,还需指明文件名及扩展名外,还需指明“驱动器标识符驱动器标识符”。n一般情况下,用一般情况下,用“A:”、“B:”表示软盘
10、驱动器,表示软盘驱动器,“C:”、“D:”等表示硬盘驱动器或光盘等表示硬盘驱动器或光盘(CD-ROM)驱动器。驱动器。n一个文件全名的一般形式为一个文件全名的一般形式为:盘符盘符:路径路径文件名文件名.扩展名扩展名例如:例如:“C:FORTRANEX1.FOR”表示表示C盘根目录下的盘根目录下的FORTRAN子目录中的子目录中的EX1.FOR文件。文件。(2)文件管理的任务文件管理的任务 程序和数据是以文件的形式存放在外存储器中的。文件是计程序和数据是以文件的形式存放在外存储器中的。文件是计算机系统中的软件资源。算机系统中的软件资源。n文件管理的任务:有效地组织、存储、保护文件,使用户方文件管
11、理的任务:有效地组织、存储、保护文件,使用户方便、安全地访问文件。便、安全地访问文件。n从用户角度看,文件系统实现了文件的从用户角度看,文件系统实现了文件的“按名存取按名存取”。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心5.作业管理作业管理作业作业(也称也称“任务任务”)管理管理:实现作业调度和控制作业的执行。:实现作业调度和控制作业的执行。n作业调度就是根据一定的调度算法作业调度就是根据一定的调度算法,从输入到系统中的一批从输入到系统中的一批作业中选出若干个作业,为它们分配必要的资源作业中选出若干个作业,为它们分配必要的资源(如主存空、如主存空、外部设备等外部设备等),并建立相应的用
12、户作业进程,然后将进程交给,并建立相应的用户作业进程,然后将进程交给进程调度程序去调度执行。进程调度程序去调度执行。n作业控制是指在操作系统支持下作业控制是指在操作系统支持下,用户如何组织它的作业并用户如何组织它的作业并控制作业的运行。作业控制方式有:控制作业的运行。作业控制方式有:1)脱机作业控制脱机作业控制 也称为作业的自动控制方式。也称为作业的自动控制方式。2)联机作业控制联机作业控制 也称为作业的直接控制方式也称为作业的直接控制方式。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心3.2 操作系统的分类操作系统的分类3.2.1 操作系统的分类操作系统的分类不同的硬件结构,尤其是不同的
13、应用环境,应使用不同类型不同的硬件结构,尤其是不同的应用环境,应使用不同类型的操作系统,以实现不同的系统目标。的操作系统,以实现不同的系统目标。n操作系统可分为以下操作系统可分为以下6种:种:1.批处理操作系统批处理操作系统 2.分时操作系统分时操作系统 3.实时操作系统实时操作系统以上三种是操作系统的三种基本类型。如果一个操作系统兼以上三种是操作系统的三种基本类型。如果一个操作系统兼有三者或其中两者的功能,就形成了有三者或其中两者的功能,就形成了通用操作系统通用操作系统。4.网络操作系统网络操作系统 5.分布式操作系统分布式操作系统 6.微机操作系统微机操作系统2023/5/26计算机科学与
14、技术学院基础教学中心n衡量一个操作系统的衡量一个操作系统的性能性能常采用如下一些常采用如下一些指标指标:系统的系统的RAS(RAS是可靠性、可维护性和可用性三者的总是可靠性、可维护性和可用性三者的总称称);系统的吞吐率系统的吞吐率;系统的响应时间系统的响应时间;系统资源利用率系统资源利用率;可移植性,即把一个操作系统从一种硬件环境移植到另一可移植性,即把一个操作系统从一种硬件环境移植到另一种种硬件环境所需要的工作量。硬件环境所需要的工作量。n衡量微机操作系统性能时,常看它是支持单用户还是多用户;衡量微机操作系统性能时,常看它是支持单用户还是多用户;是支持单任务还是支持多任务。是支持单任务还是支
15、持多任务。n多任务多任务,是指在一台计算机上能同时运行多个应用程序的能是指在一台计算机上能同时运行多个应用程序的能力。力。n比较著名的微机操作系统有比较著名的微机操作系统有:(1)CP/M操作系统操作系统这是一个为这是一个为8位微机设计的单用户单任务操作系统,由美国数位微机设计的单用户单任务操作系统,由美国数字研究公司在字研究公司在1976年推出的。年推出的。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心 (2)MS-DOS操作系统操作系统 在在80年代初,由美国微软公司在年代初,由美国微软公司在CP/M基础上经过几次重大改基础上经过几次重大改进形成的新一代微机操作系统。进形成的新一代微机
16、操作系统。(3)Windows操作系统操作系统 微软公司推出的多任务操作系统。微软公司推出的多任务操作系统。自自1992年年3月推出月推出Windows3.1以来以来,先后又推出了先后又推出了Windows NT、Windows 95、Windows98、Windows XP、Windwos 2000,Windwos 2003等多个等多个Windows版本。版本。(4)UNIX操作系统操作系统 UNIX操作系统是一个多用户、多任务的分时操作系统。操作系统是一个多用户、多任务的分时操作系统。(5)Linux操作系统操作系统 Linux是一种基于是一种基于PC的多用户、多任务操作系统。第一个版的多
17、用户、多任务操作系统。第一个版本是在本是在1991年年8月由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生月由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Linux B.Torvalds在互联网上发布的一套新的系统在互联网上发布的一套新的系统,供大家下载研究。目供大家下载研究。目前已有多种版本流行。前已有多种版本流行。2023/5/26计算机科学与技术学院基础教学中心3.2.2 典型的微机操作系统典型的微机操作系统1.Windows操作系统操作系统 (1)Windows操作系统的操作系统的特点特点Windows是多任务的操作系统是多任务的操作系统 Windows使用多种文件系统格式使用多种文件系统格式 Windows支持的文件
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