作業(yè)系統(tǒng)在背后進(jìn)行的軟體.ppt

作業(yè)系統(tǒng) 在背後進(jìn)行的軟體,第二章,學(xué)習(xí)目的,了解作業(yè)系統(tǒng)的功能 明瞭個(gè)人電腦作業(yè)系統(tǒng)的基本概念 描述圖形化作業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 辨別不同版本的 Microsoft Windows 之間的差異 解釋為何需要網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) 了解大型電腦上資源分配的方法 說(shuō)明多工、多重程式和分時(shí)概念的不同處 解釋記憶體管理的原則 列出通常由工具程式所負(fù)責(zé)的功能,內(nèi)容,作業(yè)系統(tǒng)：隱藏的軟體 系統(tǒng)軟體 OS 的功能 OS 的類(lèi)型 MS-DOS Microsoft Windows Mac OS UNIX LINUX 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) NOS 資源分配 工具程式,作業(yè)系統(tǒng) 隱藏的軟體,定義 對(duì)所有資源提供存取 核心 管理作業(yè)系統(tǒng) 常駐在記憶體中 載入一組存在於應(yīng)用軟體和電腦硬體之間的程式 控制作業(yè)系統(tǒng)非常駐部分的基礎(chǔ)軟體 系統(tǒng)開(kāi)機(jī) 將核心載入記憶體,系統(tǒng)軟體,定義： 所有和電腦操作有關(guān)的程式 元件 作業(yè)系統(tǒng) 工具程式 程式語(yǔ)言的翻譯器,OS 的功能,管理電腦資源 CPU 記憶體 磁碟機(jī) 印表機(jī) 建立使用者介面 執(zhí)行應(yīng)用軟體並提供服務(wù) 執(zhí)行所有的輸入和輸出動(dòng)作,使用者介面,使用者與作業(yè)系統(tǒng)之間溝通的橋樑 兩種形式 命令列介面 以文字為主 必須手動(dòng)鍵入命令 範(fàn)例：MS-DOS、Unix 圖形化使用者介面 (GUI) 視覺(jué)化的影像 功能表 範(fàn)例：Windows 、Mac OS 、Linux,平臺(tái),定義： 電腦硬體與作業(yè)系統(tǒng)軟體的組合，用來(lái)指出其它軟體是否可以在這種組合的環(huán)境下執(zhí)行 Wintel 此 PC 使用 Intel 的 CPU ，上面 執(zhí)行 Microsoft Windows,OS 是隱藏的,使用者有興趣的是能讓 PC 變得有用的應(yīng)用軟體 應(yīng)用軟體會(huì)根據(jù)平臺(tái)的不同而不同 使用者必須知道 OS 的種類(lèi) 使用者必須知道 OS 的功能,OS 的種類(lèi),命令列介面 單一使用者 PC 網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) (NOS),MS-DOS,命令列介面 命令提示字元 系統(tǒng)提示你要你輸入東西的符號(hào) 鍵入一個(gè)命令 不夠 user-friendly,Microsoft Windows,圖形化使用者介面 更容易存取 OS 大部份的新個(gè)人電腦在出廠時(shí)就已經(jīng)安裝好 Windows了,GUI,在螢?zāi)簧系膱D案 圖示 功能表 下拉式 快顯式 按一下即可執(zhí)行某個(gè)命令或功能 快速 容易 直覺(jué),早期的 Windows,算是 MS-DOS 的作業(yè)環(huán)境 殼層 加在使用者與 DOS 之間的一層?xùn)|西,今日的 Windows,家用/一般消費(fèi)者市場(chǎng) Windows 95 Windows 98 Windows Millennium Edition (ME) 企業(yè)市場(chǎng) Windows NT Windows 2000 Windows XP 口袋型電腦及 Internet 家電 Windows CE,Windows 95 與 98,是個(gè)完整獨(dú)立的作業(yè)系統(tǒng) DOS 命令仍舊可以使用 啟動(dòng)程式的方法是 開(kāi)始按鈕 連按兩下程式圖示 工作列方便在已開(kāi)啟程式之間相互切換 長(zhǎng)檔名允許最長(zhǎng)可以到 255 個(gè)字元 隨插即用 物件連結(jié)與內(nèi)嵌 (OLE),Windows 98 另加的新功能,Internet / intranet 的瀏覽功能 支援 DVD 與最新的多媒體元件 支援大容量的硬碟機(jī) 觀看電視節(jié)目與廣播功能 精靈程式,Windows 的改進(jìn)功能,備份 與其它軟體的介面 網(wǎng)路功能 安全機(jī)制 Dr. Watson,Windows,幫助減少個(gè)人電腦的擁有與維護(hù)成本,Windows ME Millennium Edition,多媒體支援 - Windows Media Player 7 點(diǎn)唱機(jī) 可將音樂(lè) CD 錄成數(shù)位檔案 Windows Movie Maker 提供基本的視訊編輯功能 Windows Image Acquisition 可處理掃瞄器和數(shù)位相機(jī),Windows ME Millennium Edition,增進(jìn)可靠度 系統(tǒng)檔案保護(hù) 自動(dòng)更新 系統(tǒng)還原 支援中心 家庭網(wǎng)路方面的支援 提供精靈程式引導(dǎo)使用者連線多臺(tái)電腦及週邊設(shè)備 多位使用者可以共享一個(gè) Internet 連線,Windows NT New Technology,更高的穩(wěn)定性 更強(qiáng)的安全機(jī)制 版本 NT Workstation NT Server 缺點(diǎn) 缺乏對(duì)舊版 Windows 和 MS-DOS 軟硬體的支援 在學(xué)習(xí)與使用上比較複雜 需要更多的記憶體與更有威力的 CPU,Windows 2000,增強(qiáng)穩(wěn)定性方面的功能 增強(qiáng)安全方面的功能 加入了 Windows 98 的硬體簡(jiǎn)易安裝功能 版本 個(gè)人使用 Windows 2000 Professional 網(wǎng)路伺服器使用 Windows 2000 Server 原本希望可以提供一個(gè)能同時(shí)適用於家用與企業(yè)用兩個(gè)市場(chǎng)的單一作業(yè)系統(tǒng)，取代 Win NT 與 Win 98,Windows 2000,複雜 電腦資源的需求高 相對(duì)於 Windows NT 的改進(jìn)處 會(huì)記錄使用者的喜好 可以自己修復(fù)應(yīng)用程式軟體 支援 Windows 98 的檔案結(jié)構(gòu) 使用隨插即用 對(duì)膝上型電腦有更好的支援,Windows XP,擴(kuò)充 Windows ME 並提供更穩(wěn)定的環(huán)境 分成兩類(lèi) 網(wǎng)路伺服器 根據(jù)網(wǎng)路的複雜度分為 3 個(gè)版本 桌上型電腦 2 個(gè)版本 Windows XP Professional Windows XP Home Edition,Windows CE Consumer Electronics,用在 內(nèi)嵌式系統(tǒng) 工業(yè)用的控制器 機(jī)器人 辦公室設(shè)備 相機(jī) 電話 家庭娛樂(lè)設(shè)備 汽車(chē)的導(dǎo)航系統(tǒng) 口袋型 PC Internet 家電市場(chǎng),Windows CE Consumer Electronics,它是 Windows 的子集 需要的記憶體較少 配合較小的螢?zāi)?較少的檔案儲(chǔ)存空間或甚至沒(méi)有 提供 Internet 連線功能,協(xié)助工具的選擇,視覺(jué) 聽(tīng)覺(jué) 觸覺(jué),Mac OS,第一個(gè)在市場(chǎng)上很成功的 GUI (1984) 它成為其它 GUI系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)時(shí)的參考模型,UNIX,支援 多使用者 分時(shí) 以字元為主的系統(tǒng) 命令列使用者介面 它可以在多種處理器與多種類(lèi)型的電腦上執(zhí)行 它是目前 Internet 上的伺服器主要使用的 OS,LINUX,類(lèi)似 UNIX 的 OS 它是種開(kāi)放原始碼 (Open-source) 軟體 免費(fèi)下載 可以修改 免費(fèi)散佈 限制 所做的任何修改也必須免費(fèi)讓大眾使用 安裝在 PC 上 大部分 PC 在出廠前都已經(jīng)安裝好 Windows 把 Linux 以雙重開(kāi)機(jī)（dual-boot）組態(tài)的方式與 Windows 安裝在同一臺(tái)電腦上,LINUX,超越 Windows 的優(yōu)點(diǎn) 非常穩(wěn)定 來(lái)自 Internet 的支援 重新安裝很簡(jiǎn)單 缺點(diǎn) 應(yīng)用程式比較欠缺,網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng) NOS,設(shè)計(jì)目的是讓網(wǎng)路上的電腦能透過(guò)網(wǎng)路共享資源 範(fàn)例 Windows 2000 Server Novell NetWare 提供 資料保全功能 疑難排解功能 系統(tǒng)管理功能,NOS 的功能,將用戶(hù)端電腦與伺服器電腦分開(kāi) 伺服器 檔案管理 用戶(hù)端 對(duì)伺服器發(fā)出請(qǐng)求 訊息處理 它有自己的本機(jī) OS 讓資源看起來(lái)像是就在用戶(hù)端電腦上執(zhí)行的一樣,大型電腦,可以讓很多使用者同時(shí)使用 OS 在 “背地裡” 運(yùn)作讓使用者可以共享 OS 必須控制 誰(shuí)取得資源的存取權(quán) 保持不同使用者的程式不會(huì)相混淆,資源分配,資源 要完成某項(xiàng)工作所需要的硬體或軟體 資源配置 指派電腦資源給某特定程式 資源釋回 當(dāng)工作完成時(shí)將分配給它的資源釋回,分配 CPU,一個(gè) CPU 多元程式處理 事件驅(qū)動(dòng) 分時(shí) 一個(gè)以上的 CPU 多工處理 使用多個(gè) CPU 同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程式,多元程式處理,一個(gè) CPU 兩個(gè)或多個(gè)處理程序在同一時(shí)段一同執(zhí)行 開(kāi)啟多個(gè)處理程序 在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)處理程序可以使用 CPU 這樣做有效率的原因是因?yàn)?CPU 的速度比輸出/輸入速度快上許多倍,事件驅(qū)動(dòng) 多元程式處理,在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)程式可以使用 CPU 它的處理將會(huì)因?yàn)槌淌街械氖录恢袛?當(dāng)處理過(guò)程需要暫時(shí)擱置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷 這是作業(yè)系統(tǒng)將要找出中斷發(fā)生的原因並決定誰(shuí)可以接著擁有 CPU 時(shí)間的訊號(hào),事件驅(qū)動(dòng) 多元程式處理範(fàn)例,若有兩個(gè)程式正在執(zhí)行 薪資程式與庫(kù)存管理 薪資程式需要讀取一筆員工記錄 所以薪資程式產(chǎn)生一個(gè)中斷 正常的處理過(guò)程因而暫時(shí)擱置 CPU 會(huì)查看這個(gè)中斷並啟始這個(gè)讀取動(dòng)作 當(dāng) CPU 在等待這個(gè)讀取動(dòng)作完成的同時(shí)，它會(huì)開(kāi)始處理庫(kù)存管理程式,事件驅(qū)動(dòng) 多元程式處理範(fàn)例,當(dāng)讀取動(dòng)作完成時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生另一個(gè)中斷 正常的處理過(guò)程會(huì)暫時(shí)擱置 CPU 會(huì)查看這個(gè)中斷並找出原因 接下來(lái) CPU 可能會(huì)繼續(xù)處理庫(kù)存管理程式，或是回到薪資程式，根據(jù)它們的優(yōu)先權(quán)而定,分時(shí)系統(tǒng) 多元程式處理,在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)程式可以使用 CPU 程式會(huì)分配到一小段的 CPU 時(shí)間 當(dāng)時(shí)間片段結(jié)束時(shí) CPU 會(huì)開(kāi)始處理另一個(gè)程式 回應(yīng)時(shí)間會(huì)根據(jù)系統(tǒng)使用者的人數(shù)多寡而不同,共用記憶體,要執(zhí)行的程式一定要放到記憶體中 問(wèn)題 程式互相爭(zhēng)奪空間 若是來(lái)了一個(gè)非常大的程式 每個(gè)程式的記憶體空間絕對(duì)不能重疊,記憶體管理,提供程式互相分開(kāi)的記憶體空間 記憶體保護(hù)功能的目的是讓程式不要相互干擾,記憶體管理 方法,分割或分區(qū) 前景與背景 虛擬儲(chǔ)存體 (虛擬記憶體),分割或分區(qū),將記憶體分為數(shù)個(gè)區(qū)域 至少要有一個(gè)區(qū)域能存放下最大的程式 問(wèn)題 可能會(huì)造成記憶體空間的浪費(fèi),前景與背景,程式會(huì)被放在前景或背景其中之一裡執(zhí)行 在前景的程式對(duì)於 CPU 時(shí)間有較高的優(yōu)先權(quán) 當(dāng)前景程式在進(jìn)行讀寫(xiě)動(dòng)作時(shí)，CPU 會(huì)把時(shí)間給在背景的程式 程式在等待執(zhí)行的期間會(huì)被放置在一個(gè)佇列中排隊(duì),虛擬儲(chǔ)存體 虛擬記憶體,使用分頁(yè)處理的概念 將程式切割成數(shù)個(gè)相同大小的片段 (分頁(yè)) 將每個(gè)片段儲(chǔ)存在同大小的記憶體空間中 (頁(yè)框) 一般的大小是 2KB 或 4KB 為每個(gè)分頁(yè)建立索引並儲(chǔ)存在分頁(yè)表中,分頁(yè)處理過(guò)程 將程式的一部份放進(jìn)記憶體中 剩下的還是放在磁碟裡 必要時(shí)將磁碟上的區(qū)塊放進(jìn)記憶體中(一次一個(gè)分頁(yè)),虛擬儲(chǔ)存體 虛擬記憶體,虛擬儲(chǔ)存體 虛擬記憶體,問(wèn)題 - Thrashing 有很大的一部分 CPU 時(shí)間是花在找到正確分頁(yè)並將它載入記憶體這個(gè)動(dòng)作上 解決方法 減少同時(shí)執(zhí)行的程式個(gè)數(shù) 增加記憶體,記憶體保護(hù),為了避免程式誤用其它程式的記憶體位置 限制每個(gè)程式在記憶體中的活動(dòng)空間 為何需要 程式可能會(huì)因?yàn)檎`用了一個(gè)錯(cuò)誤的記憶體位置，而導(dǎo)致其他程式的摧毀或變動(dòng) 可能會(huì)造成資料的破壞 如果程式不小心進(jìn)入了範(fàn)圍以外的記憶體空間 終止此程式的執(zhí)行,共用儲(chǔ)存資源,在同一時(shí)間有一個(gè)以上的使用者需要存取同一個(gè)磁碟 有個(gè)人想要寫(xiě)入 另一個(gè)人想要讀取 OS 會(huì)記錄 I/O 的請(qǐng)求 OS 是以收到請(qǐng)求的順序來(lái)處理 I/O 請(qǐng)求,共用列印資源,使用中的各個(gè)程式共同分享列印資源 假設(shè)列印資源的共享方式和 CPU 一樣，印表機(jī)輪流為各個(gè)程式列印 問(wèn)題 目前的程式可能會(huì)在印表機(jī)印出數(shù)行 CPU 移到下一個(gè)程式 第二個(gè)程式可能會(huì)在印表機(jī)印出數(shù)行，以此類(lèi)推,共用列印資源,結(jié)果 所有程式交雜地印出資料，這樣列印出來(lái)的結(jié)果是沒(méi)有意義的 解決方法 多工列印 每個(gè)程式都以為它是寫(xiě)入到印表機(jī) 其實(shí)程式是將要列印的內(nèi)容先寫(xiě)入硬碟中 當(dāng)程式完成時(shí)，在硬碟上的列印檔案才會(huì)被送到印表機(jī),其它