第章 操作系統(tǒng)

第4部分系統(tǒng)軟件層系統(tǒng)軟件層在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的位置第7章操作系統(tǒng)本章討論的主要問題是：1.什么是操作系統(tǒng)？為什么要在計(jì)算機(jī)硬件之上設(shè)置操作系統(tǒng)？2.操作系統(tǒng)啟動(dòng)后就接管了計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程是什么？3.為了方便用戶使用計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)應(yīng)該提供什么樣的用戶界面？4.計(jì)算機(jī)的軟硬件資源有哪些？操作系統(tǒng)如何管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源？情景問題——操作系統(tǒng)為我們做了什么？

搭建平臺(tái)。搭建最基本的工作平臺(tái).

方便用戶使用。用戶不必關(guān)心硬件系統(tǒng)及外部設(shè)備的物理特性。管家。計(jì)算機(jī)只有加載了的操作系統(tǒng)之后，用戶才可以方便地使用計(jì)算機(jī)。學(xué)習(xí)《操作系統(tǒng)》課程的目的從應(yīng)用的角度理解、設(shè)計(jì)或修改現(xiàn)有操作系統(tǒng)加深對(duì)OS的理解，有利于深入編程

用戶開發(fā)程序時(shí)必須與OS打交道。編程時(shí)借鑒OS的設(shè)計(jì)思想和算法

許多概念和技巧可以推廣到其他應(yīng)用領(lǐng)域選擇購買OS，我們并不總想使用Windows從考試的角度軟件資格（水平）考試考研7.1什么是操作系統(tǒng)7.1.1操作系統(tǒng)的定義7.1.2操作系統(tǒng)的用戶界面7.1.3操作系統(tǒng)的啟動(dòng)7.1.4操作系統(tǒng)的分類7.2操作系統(tǒng)的基本功能7.2.1處理器管理7.2.2存儲(chǔ)管理7.2.3設(shè)備管理7.2.4文件管理第7章操作系統(tǒng)7.1什么是操作系統(tǒng)OperatingSystem，簡稱OS。是計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源的管家婆，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的重要系統(tǒng)軟件無統(tǒng)一的定義。有四種最有代表性的觀點(diǎn)：虛擬機(jī)觀點(diǎn)：（關(guān)鍵詞：裸機(jī)，虛擬機(jī)，核心態(tài)，用戶態(tài)）資源管理觀點(diǎn)：（關(guān)鍵詞：資源，資源類型）用戶服務(wù)觀點(diǎn)：（關(guān)鍵詞：接口，命令方式，系統(tǒng)調(diào)用）操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理觀點(diǎn):(關(guān)鍵詞：進(jìn)程，進(jìn)程管理)前三種屬靜態(tài)觀點(diǎn)，而OS調(diào)用程序運(yùn)行具有并發(fā)性。故應(yīng)引入進(jìn)程來描述程序的動(dòng)態(tài)和對(duì)資源的有效利用。7.1.1操作系統(tǒng)的定義（概念，作用，性質(zhì)）操作系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源、提高計(jì)算機(jī)資源的使用效率、方便用戶使用的程序集合。操作系統(tǒng)的作用：（1）方便性。（2）有效性（CPU，資源）。如果未配置操作系統(tǒng)，CPU會(huì)經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，操作系統(tǒng)通過合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，改善系統(tǒng)的資源利用率并提高系統(tǒng)的吞吐量。（3）提供應(yīng)用軟件的運(yùn)行環(huán)境。硬件其他系統(tǒng)軟件，工具軟件應(yīng)用軟件（專用軟件、通用軟件）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置Macintosh，麥金塔電腦，香港俗稱Mac機(jī)，大陸亦有人稱作蘋果機(jī)，是蘋果電腦其中一系列的個(gè)人電腦。MacOS，麥金塔電腦的操作系統(tǒng)是MacOS（屬于Unix），MacOS至今已經(jīng)推出了十代。最近，蘋果剛剛宣布將MacOSX更名為OSX（X是羅馬數(shù)字10）iOSiOS是從MacOS衍生出來的專門未為移動(dòng)設(shè)備(iphone)推出的操作系統(tǒng)。iOS和MacOS的UI觀念有很大差別，iOS主要支持手勢(shì)操作，包括多觸點(diǎn)技術(shù)等等。操作北系統(tǒng)哥的用飲戶界掌面——蛇命令擴(kuò)行界保面用戶鍵入命令操作系統(tǒng)執(zhí)行命令的結(jié)果操作訪系統(tǒng)細(xì)的用滴戶界蘭面—陣—圖汗形用沾戶界懂面圖標(biāo)窗口菜單圖形房誠用戶傻界面困需要繞更貴才的圖牙形顯炒示系設(shè)統(tǒng)、哄更大沒的內(nèi)削存空百間、戰(zhàn)更大腸的磁苗盤空陳間、丟更快籠的處袍理器些以及遷更復(fù)羨雜的遣軟件舌做支切持。內(nèi)核宮。操作唱系統(tǒng)梢的核怎心指貝令稱嚇為內(nèi)核，內(nèi)打核提利供操黨作系迅統(tǒng)中沃最重?fù)湟蔫尫?wù)來，例如混內(nèi)存健管理饅、設(shè)驢備驅(qū)鑒動(dòng)程計(jì)序等問。啟動(dòng)使操作斥系統(tǒng)沈。實(shí)質(zhì)怪是將及操作盛系統(tǒng)途的內(nèi)核心加載到內(nèi)斯存中香。在計(jì)布算機(jī)劇運(yùn)行議的過回程中徒，內(nèi)覽核會(huì)寶一直魂駐留虎在內(nèi)顯存中疫，操度作系女統(tǒng)的販其他同部分端則存復(fù)儲(chǔ)在訓(xùn)硬盤弊上，毒需要愈時(shí)才討被載架入。操作顏系統(tǒng)糾的啟疫動(dòng)是璃由駐厘留在BI頃OS（Ba樓si毯c偵In甩pu駁t忘Ou愛tp倆ut肺S丙ys奴te勒m，基駝本輸離入輸總出系岡統(tǒng)）中伯的引導(dǎo)鎖程序來完免成的嫌。7.鼻1.老3應(yīng)操作場(chǎng)系統(tǒng)近的啟寫動(dòng)（內(nèi)核東，加?jì)疠d，麗步驟）操作明系統(tǒng)巾的啟喘動(dòng)步浮驟如朗下：1.歌通喪電。打開路與計(jì)看算機(jī)厭相連尋的外前部設(shè)尸備（懲如顯世示器踩、打獲印機(jī)友）的米電源考開關(guān)盛，然慎后打代開計(jì)哥算機(jī)負(fù)的電少源開塘關(guān)；2.若自清檢。CP差U執(zhí)慘行B辣IO間S中咽的系貼統(tǒng)啟沫動(dòng)程須序進(jìn)區(qū)行機(jī)器赴自檢般（開伸機(jī)自猜檢）；3.裳加感載。CP批U執(zhí)級(jí)行B揉IO竿S中漲的引護(hù)導(dǎo)程謎序，派將操丘作系節(jié)統(tǒng)的內(nèi)核常加載到內(nèi)鋪存中碼，然甩后將岔系統(tǒng)受的控將制權(quán)斤交給筆操作鬼系統(tǒng)術(shù)；4.亦接晚管。操作得系統(tǒng)絞根據(jù)系統(tǒng)氏配置信息蛾，啟權(quán)動(dòng)并燭執(zhí)行暫系統(tǒng)示程序鳴，如仿提示仙用戶棕輸入拉用戶嶺名和錄密碼街；出現(xiàn)凱操作券系統(tǒng)從的用癢戶界番面（參如W質(zhì)in蜻do皮ws昌的桌喂面）水后，稈用戶弱就可占以使虹用計(jì)體算機(jī)慮了。包括出對(duì)C低PU團(tuán)、系件統(tǒng)主輕板、扣基本通內(nèi)存國、擴(kuò)藏展內(nèi)宇存、扭系統(tǒng)扁RO少M(fèi)用BI權(quán)OS矮等器論件的分測(cè)試踐。如竭發(fā)現(xiàn)尊錯(cuò)誤害，給衡操作奧者提外示或狹警告侍。7.痛1.芒4宇操作疾系統(tǒng)診的分艷類1.微機(jī)葉操作肉系統(tǒng)配在勤微型堂計(jì)算番機(jī)上芳的操閉作系胖統(tǒng)。（1產(chǎn)）單用礙戶單辣任務(wù)到操作屈系統(tǒng)：只班允許布一個(gè)迎用戶咽使用團(tuán)，且橡只允施許用壁戶程丹序作席為一淋個(gè)任廁務(wù)運(yùn)菊行，如D哥OS源和C盼P/槳M。（2焰）單用確戶多預(yù)任務(wù)墾操作版系統(tǒng)：只第允許漿一個(gè)徒用戶移使用嗎，但投允許蹄將一慕個(gè)用宏戶程稀序分醋成若奸干個(gè)誕任務(wù)伙并發(fā)甘執(zhí)行酸，如W擔(dān)in蟻do極ws茶和O屈S/儉2。（3免）多用壓戶多賀任務(wù)境操作標(biāo)系統(tǒng)：允健許多猶個(gè)用拐戶通南過各伴自的和終端柴使用委，且曉允許匠將每控個(gè)用踩戶程刊序分姿成若倉干個(gè)膊任務(wù)磚并發(fā)發(fā)執(zhí)行亦，如劣UN貿(mào)IX耍和L傾in物ux舉。任務(wù)逮：指的通是計(jì)絡(luò)算機(jī)痕完成氏的一輛項(xiàng)工蟲作，仁計(jì)算遲機(jī)執(zhí)斧行一炮個(gè)任膏務(wù)通陣常就師對(duì)應(yīng)僅著運(yùn)票行一滑個(gè)應(yīng)箏用程之序。2.網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)操作肚系統(tǒng)：用孤戶和斷計(jì)算您機(jī)網(wǎng)哪絡(luò)之血間的痛接口燃。NO低S=原單機(jī)選操作駛系統(tǒng)浩+網(wǎng)絡(luò)葵通信斑+網(wǎng)縣絡(luò)資問源共禿享+浙其他圓網(wǎng)絡(luò)朽服務(wù)包功能。如：UN畫IX克和N鄉(xiāng)豐et伙Wa啄re。3.分布宴式操蝴作系豪統(tǒng)：在苗分布黑式系妹統(tǒng)上棄配置顧的操究作系尋統(tǒng)稱堡為分欲布式銜操作洲系統(tǒng)鴉。與N呈OS青的差望別：段分布痛式操擱作系臭統(tǒng)淡蠢化了免所訪銷問資科源的共位置香，用蒼戶使唉用分惕布式汪系統(tǒng)岸資源彩或請(qǐng)牢求系唇統(tǒng)服般務(wù)就避像在垂使用射本機(jī)疏資源盤或請(qǐng)僅求本淹機(jī)服各務(wù)一等樣。4.嵌入擱式操括作系居統(tǒng)：支持勻嵌入縱式應(yīng)就用的乏操作伴系統(tǒng)窯。多誦用于毀機(jī)電票設(shè)備軟、儀鑼器等撇專用賭控制魔方面咱，并銅具有春十分粱廣泛富的應(yīng)鼠用的蕉發(fā)展魄前景卡。常見老的嵌豆入式攤操作禁系統(tǒng)計(jì)有V臨xW傅or晨ks琴、嵌預(yù)入式劈燕Li做nu凈x、接Wi您nd菊ow箏s瓜CE艇、A鐮nd宜ro掀id亮、蘋煮果公戚司的德iO眨S以聰及R開IM抱的B浩la溜ck憲be督rr論y迷O(shè)S伙等等禍。7.密2操作吸系統(tǒng)什的基蒜本功延能7.極2.劈燕1消處理雕器管存理現(xiàn)代圈操作扎系統(tǒng)積一般晴允許夾計(jì)算跑機(jī)同邁時(shí)執(zhí)抓行多帝個(gè)任欲務(wù)，津在單呼處理梅器系滔統(tǒng)中杏，任己務(wù)是并發(fā)刑執(zhí)行的。操作從系統(tǒng)體應(yīng)該循能夠扁按照有效點(diǎn)的（運(yùn)行撈效率遷和資趟源的乳利用泰率），蜜策略槽采用合理鼓的（對(duì)不條同的肉用戶彩程序驕要公迫平，肝以保投證系洲統(tǒng)不拼發(fā)生肅“饑蘋餓”稅和“健死鎖秩”）調(diào)譜度算離法組顏織多掀個(gè)任尊務(wù)在拒系統(tǒng)陶中運(yùn)減行。進(jìn)程姜：是具方有獨(dú)載立功繼能的餐可并暗發(fā)執(zhí)闖行的角程序技在一惠個(gè)數(shù)捕據(jù)集匪合上孩的運(yùn)怒行過被程，攏是系種統(tǒng)進(jìn)扇行資亭源分牛配和愿調(diào)度府的獨(dú)鍛立單抓位。進(jìn)程：程前序段、數(shù)據(jù)岸段及進(jìn)程障控制餡塊。進(jìn)程←→廚師頓閱讀能食譜攔、取厭來各逐種原賴料、籌以及史烘制悅蛋糕嚷的一剪系列做動(dòng)作帥的總委和。程序←→蛋糕屑的食攤譜，補(bǔ)即用店適當(dāng)勤形式膠描述給的算丘法。CP胃U←→科學(xué)驗(yàn)家數(shù)據(jù)←→做蛋窗糕的受各種損原料淘。正在執(zhí)行的程序資源集，包括寄存器（含程序計(jì)數(shù)器和堆棧指針）、打開文件的清單、有關(guān)進(jìn)程清單運(yùn)行該程序所需要的所有其他信息進(jìn)程可執(zhí)行程序程序的數(shù)據(jù)程序的堆棧最小存儲(chǔ)地址（通常是0）最大存儲(chǔ)地址進(jìn)程的地址空間參考楊書：《現(xiàn)社代操以作系雷統(tǒng)》晶對(duì)“漢進(jìn)程令”的即定義為什散么要寫研究的存儲(chǔ)才管理財(cái)？答：漫內(nèi)存饅增長布的同旬時(shí)，伴程序精的規(guī)圖模也度增長崖了相南應(yīng)的維量級(jí)獄。操作撒系統(tǒng)Wi馳nd瓜ow葛s擠XP至少紀(jì)6化4悲MB稀的按R旅AM堵（建議議執(zhí)12側(cè)8野MB浪）Vi刃st信a觸1G拆內(nèi)存系統(tǒng)旺軟件Vi污su輝al鵲S拍tu訪di顧o掏20毀05槐，內(nèi)證存推擱薦：做25崗6星MB遍內(nèi)存Vi陣su吃al磨S聚tu耳di莫o遠(yuǎn)20抵08仔,圖內(nèi)存稿推薦捧：3咬84園M怨B免RA覽M數(shù)或更鞋多（設(shè)對(duì)于針W外in暗do管ws薯V平is浴ta棗，需課要澤76鐮8昌MB顆R率AM營或法更多攪）7.昆2.傅2片存儲(chǔ)電管理7.傲2.穩(wěn)2蠻存儲(chǔ)浴管理存儲(chǔ)煮管理短主要法指內(nèi)抓存管均理。誼基本德功能典如下恰：（1）存儲(chǔ)桂分配：選擇理適當(dāng)創(chuàng)的分夾配策券略為囑多道架程序巾分配市足夠債的內(nèi)展存空微間，膨并在號(hào)使用遮完后科負(fù)責(zé)擱回收雁。（2）存儲(chǔ)喜保護(hù)：防止敞用戶塔程序狹的錯(cuò)溪誤而品破壞炎系統(tǒng)縮慧程序尼，防踐止各更程序聰之間吼的互餓相干梢擾和牢破壞悄。（3）存儲(chǔ)哀擴(kuò)充：為用牢戶程臉序提巴供一害個(gè)比數(shù)實(shí)際顏內(nèi)存青更大接的存失儲(chǔ)空梨間，座即所辛謂的虛擬下存儲(chǔ)埋技術(shù)。操作系統(tǒng)字處理軟件正在編輯的文檔1………………正在編輯的文檔2……補(bǔ)充羞：虛擬花內(nèi)存乏的引捧入物理農(nóng)主存熱容量齒有限劉，要拘把一內(nèi)程序除全加旬載到郵主存肢，則躺只能拾編寫睜小程漏序。即使蝕編寫呆的程覆序尺陷寸小暖于主奏存，促還有野問題峽：主誓存能叛存放帆的程朱序數(shù)低量將遮很有詠限，覆而這芳將極新大限刪制多塑道編乞程的衛(wèi)發(fā)展坊。如何搜解決莫物理萄主存疏偏小漠的缺磚陷？答：膀購買棉更大歐的內(nèi)宅存或漸虛擬稠內(nèi)存愈。什么新是虛劍擬內(nèi)渠存？答：喬將物熱理主屈存擴(kuò)口大到煎磁盤稼上。怒用戶比程序獨(dú)存放聲在磁府盤上拐相當(dāng)鄉(xiāng)豐于存驕放在碑主存蕉內(nèi)。掩程序察執(zhí)行惑時(shí)，帶程序掉發(fā)出虧的地疑址是之在主典存還笑是在幸磁盤移則由繼OS攀的內(nèi)雨在管壩理模傭塊負(fù)國責(zé)判驚斷，躍并到增相應(yīng)竭的地他方讀牛寫數(shù)刺據(jù)?？筛e進(jìn)一沒步，將緩唯存和寧磁帶流也包粉括進(jìn)極來，莊構(gòu)成勿一個(gè)估效率廈、價(jià)趨格、服容易墊錯(cuò)落跳有致勸的存儲(chǔ)楊架構(gòu)跪。即添虛擬進(jìn)內(nèi)存徹要提抄供的韻就是京一個(gè)聰空間哲像磁犧盤那壇樣大倘、速宰度像芬緩存依那樣般高的起主存扮儲(chǔ)系島統(tǒng)。泳而對(duì)拌程序弓地址集所在指位置費(fèi)（緩存賺、主維存、甜磁盤）的馬判斷爪則是授內(nèi)在丑管理塞系統(tǒng)美的一盒個(gè)中嶺心功尿能。注意佳：虛擬夸內(nèi)存態(tài)是O烏S發(fā)蓮展歷缺史上額的一葵個(gè)革拍命性資突破（但味也是雀使O拔S變?nèi)酶訌?fù)驢雜的鞏主要訪因素初）。因執(zhí)為有盼了虛戀擬內(nèi)魯存，恐編寫倆的程背序不示再受宗尺寸充的限本制。虛擬修內(nèi)讓繼程序生員感異覺內(nèi)械存容續(xù)量增鐘大、祖速度梯也加裝快了即。因包為虛魯擬內(nèi)鬧在將堡盡可梢能從濕緩存誤滿足緊用戶虹訪問輩請(qǐng)求俗，從言而給敲人以握速度志提升糟的感中覺。7.肌2.荒3沉設(shè)備蠻管理管理悲計(jì)算固機(jī)系控統(tǒng)中都的所秘有外座部設(shè)桑備，脊基本肆功能古如下觀：（1）分配獻(xiàn)和回茅收：根據(jù)互設(shè)備椒的種篇類、猾合理能的設(shè)匆備分鍵配策徑略，滋將設(shè)堂備分染配給仿提出霞請(qǐng)求膏的任送務(wù)；配當(dāng)設(shè)時(shí)備使揮用完宗后，脅還要憤負(fù)責(zé)刪設(shè)備仿的回么收；（2）緩沖麗功能：外設(shè)隆速度科遠(yuǎn)低晚于CP滑U速度港，提漲供緩宣沖功呆能來雨協(xié)調(diào)妻外設(shè)前和CP混U之間魯?shù)牟⑶逍泄ば甲鞒虅?chuàng)度。（3）提供稅驅(qū)動(dòng)慚程序。能夠細(xì)控制欠特定壞設(shè)備您接收犯和發(fā)跟布信侵息的菠程序咬。7.淺2.蒸4腸文件邁管理程序萍和數(shù)耕據(jù)都辯是以繡文件狂的形敵式存什儲(chǔ)在已磁盤飄上，虹為了劑區(qū)別始不同脊的文處件，道每個(gè)址文件墾都必枕須有母一個(gè)煮名字浴，即文件薦名。一般騰把文渡件存胃放在竹不同廊的文件陡夾里，簽所有餓文件酒夾以樹結(jié)梁構(gòu)組織窯，最厭頂層鬧的文陡件夾宅稱為匙根文拳件夾鴉。文件甲管理躁的基晉本功疾能為用攀戶建齊立文嘴件，威撤銷臂、讀崖寫、事修改衛(wèi)和復(fù)蟲制文寇件，犯對(duì)文蝕件進(jìn)遞行存所取控伙制。文件沃的讀呈寫讀。要讀取磁盤店中的珠數(shù)據(jù)景，必仁須首膊先按恥照文蠶件名已找到盲相應(yīng)副的文嫌件，撕然后鈔從這魄個(gè)文茄件中趁將數(shù)臉據(jù)讀出；寫。要將稠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到磁落盤中屋，必棵須首娃先在江磁盤勢(shì)上建泄立一憑個(gè)文狂件，歉然后府將數(shù)余據(jù)寫入這個(gè)殲文件賞。操作共系統(tǒng)離對(duì)磁洲盤文躲件的銅存取鴿速度尼遠(yuǎn)遠(yuǎn)則小于象對(duì)內(nèi)兵存的躲存取跳速度伐，為雅了提不高數(shù)聾據(jù)的昌存取溜效率肢，應(yīng)查用程寒序一奸般通怕過文禮件緩數(shù)沖區(qū)呢對(duì)磁愧盤文雜件進(jìn)兩行讀服寫操壟作。文件鋸緩沖泳區(qū)就是容一段雖連續(xù)怨的內(nèi)略存空中間，額應(yīng)用閘程序嬸與磁另盤文眾件的拿數(shù)據(jù)蓬交換扯通過搶文件占緩沖父區(qū)來污完成辨。文件電緩沖懇區(qū)每一坑個(gè)打蜘開的區(qū)文件腥都會(huì)宵占用悄一個(gè)福文件己緩沖抄區(qū)。對(duì)文向件操散作結(jié)策束時(shí)拆一定茂要關(guān)讀閉文秩件，皺原因：（1）如果六不及扔時(shí)關(guān)頭閉文碗件就宮會(huì)耗奶盡操晨作系軋統(tǒng)的葛文件網(wǎng)資源惜；（2）關(guān)眼閉文周件會(huì)禮強(qiáng)制獨(dú)將文錄件緩軍沖區(qū)龜?shù)臄?shù)依據(jù)寫捆入文乘件，耽否則膚文件鐮緩沖項(xiàng)區(qū)中宏的數(shù)幕據(jù)就未會(huì)丟凱