大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)PPT課件VIP

第二章操作系統(tǒng) 本章主要內(nèi)容 2 1操作系統(tǒng)概述2 1 1什么是操作系統(tǒng)2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程2 1 3用戶界面 主要內(nèi)容 2 2操作系統(tǒng)的功能2 2 1處理器管理2 2 2存儲(chǔ)器管理2 2 3設(shè)備管理2 2 4文件管理 主要內(nèi)容 2 3典型操作系統(tǒng) 自學(xué) 2 3 1DOS2 3 2MicrosoftWindows系列2 3 3MacOS2 3 4Unix和Linux2 3 5手持設(shè)備操作系統(tǒng) 2 1操作系統(tǒng)概述 2 1 1什么是操作系統(tǒng)2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程2 1 3用戶界面 2 1 1什么是操作系統(tǒng) 關(guān)鍵詞 系統(tǒng)軟件 程序模塊的集合 資源 軟件和硬件 管理 人機(jī)交互的接口 各種應(yīng)用程序軟件 編譯程序 匯編程序等系統(tǒng)軟件 操作系統(tǒng) 裸機(jī) 2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程 2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過(guò)程 引導(dǎo)過(guò)程指在開(kāi)啟計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備完畢并能接受用戶發(fā)出的命令之間發(fā)生的一系列事件 通電開(kāi)機(jī)自檢識(shí)別外圍設(shè)備加載操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序加載操作系統(tǒng)內(nèi)核檢查配置文件并對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行定制 內(nèi)核提供的是操作系統(tǒng)中最重要的服務(wù) 如內(nèi)存管理和文件訪問(wèn) 在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí) 內(nèi)核會(huì)一直駐留在內(nèi)存中 操作系統(tǒng)的其他部分 如定制應(yīng)用程序 則只有在需要時(shí)才載入 執(zhí)行主板上ROM中的BIOS程序中的自檢程序 2 1 3用戶界面 用戶界面就是指用戶與計(jì)算機(jī)交互時(shí)用到的軟件和硬件的集合 因此計(jì)算機(jī)的用戶界面既包括圖表 菜單 工具欄按鈕等這些軟件元素 也包括顯示器 鼠標(biāo)和鍵盤(pán)這些硬件設(shè)備 用戶界面有命令行界面和圖形用戶界面兩種 2 2操作系統(tǒng)的功能 2 2 1處理器管理2 2 2存儲(chǔ)器管理2 2 3設(shè)備管理2 2 4文件管理 2 2 1處理器管理 處理器的管理包含兩部分的內(nèi)容 中斷處理 進(jìn)程管理 進(jìn)程管理 計(jì)算機(jī)中的活動(dòng)都是以 進(jìn)程 的方式運(yùn)行的 進(jìn)程為應(yīng)用程序的運(yùn)行實(shí)例 是應(yīng)用程序的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行 在Windows操作系統(tǒng)中 可以通過(guò) 任務(wù)管理器 查看處理器正在執(zhí)行的進(jìn)程列表 多任務(wù)和多線程 多任務(wù)是指用戶可以在同一時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序 每個(gè)應(yīng)用程序被稱(chēng)作一個(gè)任務(wù) 當(dāng)今多數(shù)操作系統(tǒng)都提供的是多任務(wù)服務(wù) 當(dāng)操作系統(tǒng)接受到多個(gè)任務(wù)后 會(huì)為每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間 每個(gè)任務(wù)使用分配的時(shí)間片輪流使用CPU 在一個(gè)程序中 獨(dú)立運(yùn)行的程序片段叫做 線程 多線程就是允許多個(gè)部分或線程同時(shí)運(yùn)行 多線程能夠提升單處理器或多處理器計(jì)算機(jī)的性能 中斷處理 硬件發(fā)現(xiàn)中斷事件 產(chǎn)生中斷信號(hào) CPU檢測(cè)到中斷信號(hào) 先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 然后對(duì)中斷事件進(jìn)行處理 如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)發(fā)出中斷信號(hào)告訴CPU它準(zhǔn)備把一個(gè)信息扇區(qū)傳送到主內(nèi)存 CPU檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后 就會(huì)停下自己正在進(jìn)行的一切 把控制權(quán)交給中斷程序 同時(shí)CPU還要把當(dāng)前正在運(yùn)行的程序狀況進(jìn)行 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 以便處理完急待處理的事件后能返回到原來(lái)的任務(wù) 2 2 2存儲(chǔ)器管理 存儲(chǔ)管理是操作系統(tǒng)的重要組成部分 它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要資源 主存儲(chǔ)器 也就是我們通常說(shuō)的計(jì)算機(jī)內(nèi)存 操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)功能主要包含以下四個(gè)方面 內(nèi)存的擴(kuò)充 虛擬內(nèi)存技術(shù) 存儲(chǔ)空間的分配和回收 地址的轉(zhuǎn)換 存儲(chǔ)共享與保護(hù) 1 存儲(chǔ)空間的分配和回收 操作系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理能根據(jù)記錄每個(gè)存儲(chǔ)區(qū) 分配單元 的狀態(tài)做為主存分配的依據(jù) 當(dāng)用戶提出申請(qǐng)時(shí) 實(shí)施存儲(chǔ)空間的分配管理 并能及時(shí)回收系統(tǒng)或用戶釋放的存儲(chǔ)區(qū) 以供其它用戶使用 通過(guò)主存分配記錄表來(lái)管理主存的分配和回收 保存每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域的狀態(tài) 2 存儲(chǔ)共享與保護(hù) 由于主存區(qū)域?yàn)槎鄠€(gè)用戶程序共同使用 所以存儲(chǔ)共享有兩方面的含義 1 指多個(gè)用戶程序共同使用存儲(chǔ)空間 各個(gè)程序使用各自不同的存儲(chǔ)區(qū)域 2 指多個(gè)用戶程序共同使用主存中的某些程序和數(shù)據(jù)區(qū) 這些共享程序和數(shù)據(jù)區(qū)稱(chēng)為共享區(qū) 3 地址的轉(zhuǎn)換 邏輯地址 程序設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)中 用來(lái)訪問(wèn)信息時(shí)所用到的一系列地址單元的集合稱(chēng)為邏輯地址 物理地址 主存的地址程序的邏輯地址和物理地址是不一致的 因此需要存儲(chǔ)管理機(jī)制提供地址映射功能 把程序地址空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為主存空間中對(duì)應(yīng)的物理地址 4 虛擬內(nèi)存技術(shù) 虛擬內(nèi)存 把輔助存儲(chǔ)器當(dāng)作內(nèi)存來(lái)使用 虛擬存儲(chǔ)器的基本思路 只將進(jìn)程當(dāng)前使用部分代碼和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存 其余暫時(shí)不用的部分先存放在作為輔助存儲(chǔ)器 外存 中 待用到這些信息時(shí) 再由系統(tǒng)自動(dòng)把它們裝入到內(nèi)存中 操作系統(tǒng)的這個(gè)技術(shù)對(duì)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是透明的 從應(yīng)用程序的角度來(lái)看 它擁有的是一段連續(xù)的內(nèi)存空間 盡管有一部分?jǐn)?shù)據(jù)放在實(shí)際的內(nèi)存 一部分?jǐn)?shù)據(jù)放在硬盤(pán)虛擬的內(nèi)存中 虛擬內(nèi)存設(shè)置 對(duì)話框 2 2 3設(shè)備管理 設(shè)備管理是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)除CPU和內(nèi)存之外的所有輸入輸出設(shè)備的管理 是操作系統(tǒng)的主要功能之一 設(shè)備管理包括五個(gè)方面 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 即插即用 通用即插即用 集中 統(tǒng)一管理 提高使用效率 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)管理和驅(qū)動(dòng)設(shè)備的程序 用戶使用設(shè)備之前 該設(shè)備必須安裝驅(qū)動(dòng)程序 否則無(wú)法使用 不同類(lèi)型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序是不同的 操作系統(tǒng)提供一套設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的標(biāo)準(zhǔn)框架 由硬件廠商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序并隨同設(shè)備一起提交給用戶 在安裝操作系統(tǒng)時(shí) 會(huì)自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備并安裝相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 以后用戶如果需要添加新的設(shè)備 必須再安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序 即插即用 所謂即插即用 PlugandPlay PnP 就是指把設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上后無(wú)需手動(dòng)配置可以立即使用 即插即用技術(shù)不僅需要設(shè)備支持 而且操作系統(tǒng)也必須支持 通用即插即用 為了應(yīng)對(duì)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)化 家電信息化的發(fā)展趨勢(shì) Microsoft公司在1999年推出了最新的即插即用技術(shù) 即通用即插即用 UniversalPlugandPlay UPnP 它讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和使用基于網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備 實(shí)現(xiàn)一種 零配置 和 隱性 的聯(lián)網(wǎng)過(guò)程 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和控制來(lái)自各家廠商的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 如網(wǎng)絡(luò)打印機(jī) Internet網(wǎng)關(guān)和消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備 集中 統(tǒng)一管理 在Windows中 對(duì)設(shè)備進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理的是 設(shè)備管理器 在 設(shè)備管理器 中 用戶可以了解有關(guān)計(jì)算機(jī)上的硬件如何安裝和配置的信息 以及硬件如何與計(jì)算機(jī)程序交互的信息 還可以檢查硬件狀態(tài) 并更新安裝在計(jì)算機(jī)上的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備管理器 提高使用效率 提高外部設(shè)備的使用效率 除了合理分配使用各種外部設(shè)備之外 現(xiàn)代操作系統(tǒng)通過(guò)緩沖技術(shù)提高外部設(shè)備和CPU以及各種外設(shè)之間的工作的并行性 內(nèi)存區(qū)域 提供給不同速度的設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù) 高速緩存 高速存儲(chǔ)器 訪問(wèn)速度比一般內(nèi)存快很多 所以訪問(wèn)高速緩存中的數(shù)據(jù)會(huì)比訪問(wèn)內(nèi)存的數(shù)據(jù)更快 2 2 4文件管理 文件管理就是把存儲(chǔ) 檢索 共享和保護(hù)文件的功能 提供給操作系統(tǒng)本身和用戶 以達(dá)到方便用戶和提高資源利用率的目的 文件管理的主要任務(wù)實(shí)現(xiàn)按名存取實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的共享 保護(hù)和保密 保證文件的安全性提供給用戶一套方便操作文件的命令 1 文件的基本概念 文件是具有文件名的一組相關(guān)信息的集合 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 所有的程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存放在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器 如磁盤(pán)等 上 文件名 在計(jì)算機(jī)中 任何一個(gè)文件都有文件名 文件名是存取文件的依據(jù) 即按名存取 一般情況下 文件名分為文件主名和擴(kuò)展名兩個(gè)部分 如p1 txt 注意 在windows中 文件名不區(qū)分大小寫(xiě) 文件名中不能出現(xiàn)以下符號(hào) 1 文件的基本概念 文件類(lèi)型 在絕大多數(shù)的操作系統(tǒng)中 文件的擴(kuò)展名表示文件的類(lèi)型 Windows中常見(jiàn)的文件擴(kuò)展名及其表示的意義見(jiàn)下表 1 文件的基本概念 文件屬性 文件除了文件名外 還有文件大小 占用空間 所有者信息等 這些信息稱(chēng)為文件屬性 1 文件的基本概念 文件操作 一個(gè)文件中所存儲(chǔ)的可能是數(shù)據(jù) 也可能是程序的代碼 不同格式的文件通常都會(huì)有不同的應(yīng)用和操作 文件的常用操作有 建立文件 打開(kāi)文件 寫(xiě)入文件 刪除文件 屬性更改等 2 文件的組織 現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)對(duì)文件進(jìn)行組織 根目錄 最基本的一級(jí)稱(chēng)為卷 一盤(pán)磁帶 一張光盤(pán)片 一個(gè)硬盤(pán)分區(qū)或一張軟盤(pán)片都可稱(chēng)為一卷 每一卷的最頂層稱(chēng)為根目錄 通常用反斜杠 表示 如 C 表示c盤(pán)根目錄 用戶可以在每一卷的根目錄下建立子目錄 在子目錄下再建立子目錄 也就是將目錄結(jié)構(gòu)構(gòu)建成樹(shù)狀結(jié)構(gòu) 稱(chēng)為目錄樹(shù) 樹(shù)狀的目錄結(jié)構(gòu) 目錄路徑 文件路徑 目錄路徑有兩種 絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑 Notepad exe和Test doc文件的絕對(duì)路徑分別為C Windows System32 Notepad exe和C Userl Test doc 如果當(dāng)前目錄為System32 則Data mdb文件的相對(duì)路徑為 User1 Data mdb 用 表示上一級(jí)目錄 3 文件系統(tǒng) 在操作系統(tǒng)中 負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的部分稱(chēng)為文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)由3部分組成 與文件有關(guān)的軟件 被管理的文件以及實(shí)施文件管理所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 不同操作系統(tǒng)有不同的文件管理方式 Windows常用的文件系統(tǒng)為FAT32或NTFS 而UNIX則使用NFS 3 文件系統(tǒng) Windows支持的文件系統(tǒng)有FAT FAT32和NTFS FAT 只能支持512MB以下的容量 目前用在軟盤(pán)和移動(dòng)硬盤(pán) FAT32 卷最大容量2TB 不支持512MB以下的卷 用在硬盤(pán)分區(qū) NTFS 兼顧了磁盤(pán)空間的使用與訪問(wèn)效率 提供高性能 安全性 可靠性和許多FAT或FAT32沒(méi)有的高級(jí)功能的文件系統(tǒng) 2 3典型操作系統(tǒng) 2 3 1DOS2 3 2MicrosoftWindows系列2 3 3MacOS2 3 4Unix和Linux2 3 5手持設(shè)備操作系統(tǒng) 2 3 1DOS DOS DiskOperationSystem 代表磁盤(pán)操作系統(tǒng) DOS是基于字符界面的一種單用戶 單任務(wù)的個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 現(xiàn)在部分DOS仍然存在于現(xiàn)代操作系統(tǒng)中 因?yàn)樗鼮閃indows的3 1 95 98和Me版本提供了部分的操作系統(tǒng)內(nèi)核 可以使用Windows 開(kāi)始 菜單中的 命令提示符 來(lái)啟動(dòng)基于字符界面的DOS DOS能夠提供非常方便的故障診斷程序 例如Ping Tracert和netstat等 2 3 2Windows系列 Windows是Microsoft公司為高檔PC 32位機(jī) 開(kāi)發(fā)的一個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) Windows是一個(gè)單用戶 多任務(wù)的圖形用戶界面的操作系統(tǒng) 從一開(kāi)始Windows操作系統(tǒng)就是為使用Intel或與Intel兼容的微處理器的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的 隨著芯片體系結(jié)構(gòu)發(fā)展到64位 Windows也發(fā)展了很多版本 Windows98 Windows2000 WindowsXP WindowsVista Windows7等 2 3 3MacOS MacOS是在蘋(píng)果公司的PowerMacintosh機(jī)及Macintosh一族計(jì)算機(jī)上使用的操作系統(tǒng) 是基于Unix內(nèi)核的圖形化操作系統(tǒng) 一般情況下在普通pc上無(wú)法安裝 它是最早研制成功并推向市場(chǎng)的基于圖形用戶界面的操作系統(tǒng) 具有較強(qiáng)的圖形處理能力 廣泛用于桌面出版和多媒體應(yīng)用等領(lǐng)域 MacOS是首個(gè)在商用領(lǐng)域成功的圖形用戶界面 現(xiàn)行的最新的系統(tǒng)版本是MacOSX10 6 x版 較少受到病毒襲擊 2 3 4Unix和Linux UNIX操作系統(tǒng) 是美國(guó)AT T公司于1971年在PDP 11上運(yùn)行的操作系統(tǒng) 具有多用戶 多任務(wù)的特點(diǎn) 支持多種處理器架構(gòu) 最早由肯 湯普遜 KennethLaneThompson 丹尼斯 里奇 DennisMacAlistairRitchie 和DouglasMcIlroy于1969年在AT T的貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā) 目前這個(gè)操作系統(tǒng)已經(jīng)廣泛移植在微型計(jì)算機(jī) 小型計(jì)算機(jī) 工作站 大型計(jì)算機(jī)和巨型計(jì)算機(jī)上 已成為全球應(yīng)用最廣 影響最大的操作系統(tǒng) 2 3 4Unix和Linux Linux是一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)的克隆 可以免費(fèi)使用 可以自由修改和傳播 可以說(shuō)與Windows等商業(yè)操作系統(tǒng)不同 Linux完全是一個(gè)自由的操作系統(tǒng) Linux內(nèi)核最初是由芬蘭籍大學(xué)生LinusTorvalds和通過(guò)Internet組織起來(lái)的開(kāi)發(fā)小組完成的 Linux現(xiàn)在是個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站上的UNIX類(lèi)操作系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了多家Linux發(fā)行商 推出多種漢化的Linux版本 如BluePoint XtermLinux FlagLinux等 2 3 5手持設(shè)備操作系統(tǒng) 現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備上常用的操作系統(tǒng)有 PalmOS WindowsMobileOS SymbianOS和蘋(píng)果MacOS 四年前掌上電腦操作系統(tǒng)的霸主是Palm 那時(shí)的中高端PDA清一色都是Palm和索尼的產(chǎn)品 而且?guī)缀醵际蔷惩鈳Щ貋?lái)的水貨 微軟推出的WindowsMobile操作系統(tǒng)最初被視作是與PalmOS競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品 然而時(shí)至今日 WindowsMobile的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)Palm 開(kāi)始顯露出掌上設(shè)備王者的風(fēng)范 2 3 5手持設(shè)備操作系統(tǒng) SymbianOS 中文譯音