第3章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

/

計(jì)算機(jī)概論

第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

教師：郭小林

2012年12月22日星期六

計(jì)算機(jī)概論電子科技大學(xué)成都學(xué)院

第3章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

傳統(tǒng)意義的計(jì)算機(jī)是由硬件系統(tǒng)和軟件

系統(tǒng)共同組成獨(dú)立的，不同的系統(tǒng)配置

可形成功能差異很大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。近

年來，由于網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用，對(duì)計(jì)算機(jī)

概念的內(nèi)涵和外延又有了新的認(rèn)識(shí)。本

章以常見的微機(jī)為例，主要介紹計(jì)算機(jī)

硬件和軟件系統(tǒng)。

■計(jì)算機(jī)硬件是可以感觸到的實(shí)體，主要包

括運(yùn)算器、控制器、內(nèi)存儲(chǔ)器、輸入器和

輸出器五大部分，當(dāng)然也還包括電源、機(jī)

箱等輔助部件。習(xí)慣上把運(yùn)算器、控制器、

內(nèi)存儲(chǔ)器和電源稱為主機(jī)，把輸入器、輸

出器稱為外部設(shè)備。

計(jì)算機(jī)軟件是有重復(fù)使用價(jià)值的程序和相

關(guān)文檔，主要包括操作系統(tǒng)軟件、編譯系

統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等。

由Intel公司的CPU和微軟公司的軟件

為主組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最

多的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

本章重點(diǎn)介紹軟件系統(tǒng)。

3.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)介

■計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)經(jīng)歷了四十多年的發(fā)展歷程，

它的高速、自動(dòng)化運(yùn)算特點(diǎn)現(xiàn)已得到充分發(fā)揮。

但究其構(gòu)造原理，目前尚未跳出馮?諾依曼計(jì)

算機(jī)的基本框框，仍是以存儲(chǔ)為中心的計(jì)算機(jī)

結(jié)構(gòu)。也就是說，把運(yùn)算器、控制器、輸入器

和輸出器通過各種信號(hào)線與內(nèi)存儲(chǔ)器聯(lián)系起來

就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。

3.1.1CPU介紹

■隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，可以把復(fù)雜的運(yùn)算器、

控制器電路集成在一個(gè)芯片中稱為中央處理器

(CentralProcessingUnit,CPU)。多數(shù)微機(jī)

具有一個(gè)CPU,也有使用兩個(gè)或更多個(gè)CPU協(xié)調(diào)

工作的計(jì)算機(jī)。

、一口口

1.運(yùn)舁器

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能主要靠算術(shù)邏輯運(yùn)算部件

(ArithmeticLogicUnit,ALU)完成。最簡單的

運(yùn)算器是由若干位組成的加法器。一般來講，加

法器的位數(shù)越多，可完成的運(yùn)算就越復(fù)雜；完成

加法器運(yùn)算的速度越快，計(jì)算機(jī)整體速度也越快。

■2.控制器

■控制器的功能是按照計(jì)算機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘節(jié)拍，根

據(jù)指令(Instruction),控制協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各個(gè)部

件工作。它主要由編碼電路和譯碼電路構(gòu)成。

■3.其他電路

CPU中有各種特殊命名的寄存器，用來存儲(chǔ)運(yùn)算

的中間結(jié)果，或正在執(zhí)行的指令代碼；包括各部

件之間數(shù)據(jù)交換的通路，即內(nèi)部總線；甚至還包

括與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)用的高速緩沖存儲(chǔ)器。一些單

片機(jī)芯片，例如MCS-51、MCS-96系列，幾乎

包括了馮?諾依曼計(jì)算機(jī)要求必備的五個(gè)基本部

件電路。

Intel公司主要CPU產(chǎn)品

型號(hào)發(fā)布年主頻(Hz)集成晶體管數(shù)外觀

808619785?10M4

8028619826?25M13.4

80386198516?40M27.5

奔騰II1997.5233?4boM750

奔騰IIP1999450?500M2800

奔騰季2000.111.4~2.0G4200

3.1.1內(nèi)存儲(chǔ)器

■內(nèi)存儲(chǔ)器具有記憶功能，它能把各種以二進(jìn)制

碼表示的信息存儲(chǔ)起來，是計(jì)算機(jī)的主要工作

存儲(chǔ)區(qū)。它可以把要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)事先存

儲(chǔ)，然后在CPU的控制下自動(dòng)執(zhí)行程序。

CPU可按照單元編號(hào)訪問內(nèi)存儲(chǔ)器中的每個(gè)單

元。一個(gè)單元包括8位二進(jìn)制信息，也稱一個(gè)

字節(jié)（Byte）,單元編號(hào)從0開始，到

內(nèi)存容量就是計(jì)算機(jī)可使用內(nèi)存單元的總和，

現(xiàn)在生產(chǎn)的微型計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量一般在64MB

以上。

■微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器包括RAM和ROM

兩部分。ROM用于存放內(nèi)容不變的信息，

例如計(jì)算機(jī)開始工作的引導(dǎo)程序、自檢程

序等。這些程序在計(jì)算機(jī)出廠時(shí)就已裝入

ROM中。

■RAM用于存放現(xiàn)場程序和數(shù)據(jù)。RAM中

的信息是由電路的狀態(tài)表示的，所以斷電

后信息一般會(huì)立即丟失。由于軟件越來越

復(fù)雜，需要內(nèi)存的容量也越來越大。

311外存儲(chǔ)器

■1硬磁盤

■1956年舊M使用50個(gè)直徑24英寸的磁盤片，

研制出總?cè)萘?M的硬磁盤.

■1968年IBM公司首次提出“溫徹斯特

(Winchester)”技術(shù)。該技術(shù)要兼，把整

個(gè)磁盤機(jī)密封，使用高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，

磁頭沿盤片徑向移動(dòng)，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)

的盤片上方，而不與盤片直接接觸，從而避

免了磁頭與盤片的摩擦，提高了盤片的轉(zhuǎn)速。

以后研發(fā)的提高磁頭靈敏度、盤片轉(zhuǎn)數(shù)、記

錄密度等技術(shù)使現(xiàn)在的溫盤容量可達(dá)上百個(gè)

GBo

■由于硬磁盤的讀寫速度較高、容量大，操

作軟件常用部分硬盤存儲(chǔ)器代替內(nèi)存作虛

擬內(nèi)存使用。

2硬磁盤模式

普通模式(NORMAL),支持最大柱面數(shù)1024,最

大磁頭數(shù)16,最大扇區(qū)63,每扇區(qū)字節(jié)數(shù)512,支

持最大硬盤容量528M.

邏輯塊尋址(LBA),最大磁頭數(shù)為255,其余和普

通模式相同，支持最大硬盤容量8.4G,通過改寫

BIOS可以訪問大于8G的硬磁盤.

■大硬盤模式(LARGE),當(dāng)柱面超過1024,將柱面

數(shù)除以2,磁頭數(shù)乘以2,總?cè)萘坎蛔?

3磁盤分區(qū)和磁盤文件系統(tǒng)

FAT16,只能支持最大為2G的硬盤，邏輯單位以

“簇”(16K)為單位，不足16K也要占用1簇,

浪費(fèi)比較大。

FAT32,定義1簇=4k,比FAT16更節(jié)約空間。

■NTFS,為windowsNT(2000,XP)專門設(shè)計(jì)的格

式，允許用戶設(shè)置文件和文件夾的權(quán)限。

■EXT2,Linux操作系統(tǒng)專用的分區(qū)格式，管理嚴(yán)

格，性能穩(wěn)定。

4磁盤陣列技術(shù)

■隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，程序越來越復(fù)雜，需要

存儲(chǔ)的信息量越來越大，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求

越來越高，出現(xiàn)了以磁盤為中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

模式。單個(gè)或少量磁盤同時(shí)工作滿足不了計(jì)算

機(jī)對(duì)磁盤容量、速度、可靠性的需求，磁盤陣

列是解決這些問題的一種新技術(shù)。

磁盤陣列(DiskArray)是由一個(gè)硬盤控制器

來控制多個(gè)硬盤的相互連接，使多個(gè)硬盤的讀

寫同步，減少錯(cuò)誤，增加效率和可靠性的技術(shù)。

使用此技術(shù)的設(shè)備分0、1、3、5四個(gè)等級(jí)。

磁盤陣列

3.1.1外部設(shè)備接口與總線

-1.外部設(shè)備接口功能

計(jì)算機(jī)硬件接口是計(jì)算機(jī)中兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立子系

統(tǒng)之間的連接部分，包括外設(shè)與主機(jī)之間，外

設(shè)與外設(shè)之間的連接。有時(shí)接口也稱為界面。

■接口主要解決子系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)與控制信號(hào)。

PC機(jī)實(shí)現(xiàn)這種傳遞的硬件通常做成獨(dú)立的接

口板（卡），插在總線接口插槽里，通過輸出

線纜與外部設(shè)備連接。接口卡也稱適配器。

■它的主要功能是如下。

■（1）地址譯碼外部設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的

名稱如LPT、C0M1等是通用的符號(hào)名稱,

對(duì)它代表的某實(shí)際設(shè)備的控制要由具體接

口及控制軟件，即驅(qū)動(dòng)程序完成。外設(shè)與

主機(jī)之間交換的二進(jìn)制信息都暫存在接口

寄存器中，這些寄存器可能放在外設(shè)（例

如鍵盤）上，也可能放在適配器（如顯示

器）上。主機(jī)以存取內(nèi)存單元的方式來存

取外設(shè)的寄存器。因此要為每個(gè)外設(shè)寄存

器設(shè)置地址（端口號(hào)），通過地址譯碼電

路區(qū)別真正要訪問外設(shè)的寄存器。

■(2)在主機(jī)與外設(shè)之間交換控制信息控

制信息主要包括設(shè)備“已準(zhǔn)備好”、“忙

碌”、“完成”、“申請(qǐng)中斷”、“響應(yīng)

中斷“、“啟動(dòng)”、“停止”等信號(hào)。

■(3)支持主機(jī)各種中斷處理。

■(4)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換8位字長與16位字長之

間、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。

■(5)支持傳輸過程中的串行/并行轉(zhuǎn)換、錯(cuò)

誤校驗(yàn)、協(xié)議等。

■2.USB接口

■USB(UniversalSerialBus)接口使用特

殊的接口線實(shí)現(xiàn)了熱插拔。

■3總線

■總線就是信息傳輸?shù)墓簿€路，它由若干

可控制門電路及連接的導(dǎo)線組成。在微機(jī)

的主板上表現(xiàn)為若干個(gè)可插接各種部件的

插槽。計(jì)算機(jī)均采用總線結(jié)構(gòu)將各部件

（CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口）組成為一個(gè)

系統(tǒng)。

3.1.5計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

■CPU的控制器根據(jù)內(nèi)存中的每一條指令碼

控制執(zhí)行部件運(yùn)作，計(jì)算機(jī)才能工作。人

們利用指令才可以直接指揮計(jì)算機(jī)工作。

■各種類型計(jì)算機(jī)指令的數(shù)目和形式差別很

大，計(jì)算機(jī)可有幾條、幾十條，甚至上百

條指令；

■一些類型計(jì)算機(jī)指令的長度是固定的，更

多類型計(jì)算機(jī)的指令長度是可變的，可用

單字節(jié)、雙字節(jié)、三字節(jié)，或更多字節(jié)表

示一條指令。

■一般情況，一條指令一般包括操作方法和

操作對(duì)象（數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址）兩部分，

個(gè)別的指令僅有操作方法而無操作對(duì)象。

CPU執(zhí)行指令例子。

設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)的0號(hào)單元存

有無符號(hào)整數(shù)15,1號(hào)

單元存有無符號(hào)整數(shù)23,寄存器內(nèi)存單元

利用指令把兩個(gè)單元的0

內(nèi)容對(duì)調(diào)。1

■其操作過程是，先把02

單元內(nèi)容存到名為ah寄ah寄存器al寄存器3

存器，再把1單元內(nèi)容

存到名為al寄存器，然

后分別存回1單元和0單

)Lo

數(shù)據(jù)區(qū)單元號(hào)內(nèi)容（16進(jìn)制）解釋

00000F十進(jìn)制數(shù)15

000117槌制教23

指令代碼區(qū)單元號(hào)內(nèi)容（16進(jìn)制）

00058A260000復(fù)制軟據(jù)區(qū)0單元幅

到ah寄存器

0009A00001復(fù)制數(shù)據(jù)區(qū)1單元內(nèi)容

乳乳寄存器

000C88260001復(fù)制ah寄存器內(nèi)容

到1單元

0010A20000復(fù)制al寄存器內(nèi)容

到0單元

3.2計(jì)第機(jī)軟件系統(tǒng)介紹

■軟件是有重復(fù)使用價(jià)值的程序和相關(guān)文檔。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，不同的配置可形

成功能差異很大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

■由英特爾公司的CPU和微軟公司的軟件組成的計(jì)

算機(jī)系統(tǒng)是目前應(yīng)用最多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)軟件主要包括操作系統(tǒng)軟件、編譯系統(tǒng)軟

件和應(yīng)用軟件。

3.2.1操作系統(tǒng)

-1用戶工作方式

■單機(jī)

■分時(shí)

■多終端

■桌上微機(jī)

■微機(jī)網(wǎng)絡(luò)（服務(wù)器/客戶端，服務(wù)器/瀏覽器,

對(duì)等網(wǎng)）

■因特網(wǎng)

⑴單用戶單任務(wù)方式

-單用戶單任務(wù)是最典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

使用環(huán)境，其特點(diǎn)是一人獨(dú)占一臺(tái)計(jì)算機(jī)，

執(zhí)行一個(gè)應(yīng)用程序。在這種環(huán)境下，CPU、

內(nèi)存等計(jì)算機(jī)硬資源利用率低。早期的微型

計(jì)算機(jī)常采用這種方式。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)計(jì)算機(jī)

硬件要求低，管理計(jì)算機(jī)的軟件比較簡單，

可靠性強(qiáng)，易于操作。支持這種使用環(huán)境的

微機(jī)操作系統(tǒng)常見的有MS-DOS3.0、

CP/M及其各種變化版本等。

(2)單用戶多任務(wù)方式

.隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷升級(jí)，CPU的

速度的提高、內(nèi)存容量的加大，用戶希望能

同時(shí)(至少用戶感覺是同時(shí))執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用

程序，即所謂執(zhí)行多任務(wù)。最先在大、中型

計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了這種方式，以后微機(jī)上也實(shí)

現(xiàn)了多任務(wù)管理，典型的微機(jī)操作系統(tǒng)有

MS-DOS6.0及Windows等。

⑶多用戶多任務(wù)方式

多用戶多任務(wù)是指在一臺(tái)大、中型主

機(jī)（主要包括CPU、內(nèi)存）上，同時(shí)（實(shí)

際上是分時(shí)）為多個(gè)用戶服務(wù)。每個(gè)用戶作

為連接到主機(jī)上的終端，執(zhí)行自己的各種任

務(wù)。典型的操作系統(tǒng)是UNIX及其變種

XENIX.ONIX、VENIX等。目前在微機(jī)上

流行的Linux操作系統(tǒng)也支持多用戶多任務(wù)

操作。

(4)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

■由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不同，支持各種

環(huán)境的操作系統(tǒng)各異。網(wǎng)絡(luò)操作

系統(tǒng)中功能強(qiáng)、資格老當(dāng)屬UNIX,

而在微機(jī)上運(yùn)行最多的是

WindowsNT(包括Windows

2000/XP)以及大有發(fā)展前途的

Linux操作系統(tǒng)。

2硬件支撐環(huán)境

操作系統(tǒng)是管理計(jì)算機(jī)資源、方便用

戶使用計(jì)算機(jī)資源的一套程序。這些程序必

須在一定的硬件環(huán)境支持下才能正常工作，

硬件環(huán)境越好，操作系統(tǒng)能提供的服務(wù)越多,

換句話說，低檔計(jì)算機(jī)只能安裝和使用低版

本的操作系統(tǒng)。為了能支持功能較強(qiáng)的操作

系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件部件提出以下一些功能

要求。

(1)中央處理器(CPU)

■CPU是計(jì)算機(jī)的硬件核心部件，CPU主要

包括運(yùn)算和控制兩部分，控制器中對(duì)于程序

和中斷的控制能力最為重要。

■1)程序狀態(tài)字(PSW)oCPU中一般設(shè)有

若干個(gè)寄存器，這些寄存器擔(dān)負(fù)專門的工作。

例如指令記數(shù)器中記載下一條要執(zhí)行的指令

地址，16位的狀態(tài)寄存器中的每一位則記

錄指令執(zhí)行后的狀態(tài)。

11111119876543210

54320

0DITSZAPC

C：算術(shù)運(yùn)算中，最高位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)置1；

■P：操作結(jié)果低8位為偶數(shù)個(gè)1時(shí)置1；

-A：算術(shù)運(yùn)算中，低字節(jié)中低4位產(chǎn)生進(jìn)位或錯(cuò)位時(shí)置1；

■乙操作結(jié)果為0時(shí)置1；

■S：若操作結(jié)果是負(fù)數(shù)時(shí)置1；

■T：可由指令設(shè)置，1為可單步執(zhí)行指令；

I：可由指令設(shè)置，1為允許外部中斷請(qǐng)求；

-D：可由指令設(shè)置，1為使用串操作指令時(shí)地址指針遞減;

■0：運(yùn)算結(jié)果以補(bǔ)碼表示超出范圍時(shí)置1。

■其他位保留。

(2)中斷

■CPU要能在適當(dāng)?shù)闹噶钪芷趦?nèi)判斷是否有

內(nèi)部或外部中斷請(qǐng)求，當(dāng)判斷有中斷請(qǐng)求并

可能接受中斷請(qǐng)求后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程

序。

■在完成中斷服務(wù)后能自動(dòng)繼續(xù)執(zhí)行被中斷的

程序。

支持硬件中斷優(yōu)先級(jí)別，若有幾個(gè)中

斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷，CPU首先響應(yīng)級(jí)別高

的中斷申請(qǐng)，中斷級(jí)別高的中斷源可中斷低

級(jí)別的中斷服務(wù)程序。例如，M68000有七

級(jí)硬中斷、Intel有二級(jí)硬中斷。

⑶存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的核心部件，一般采用三級(jí)存

儲(chǔ)體系以解決對(duì)存儲(chǔ)器的容量、速度和價(jià)格的需

耒茅盾。

第一級(jí)是高速緩沖存儲(chǔ)器（簡稱緩存

Cache）,也叫隱藏存儲(chǔ)器。它對(duì)于用戶是透明

的，即操作系統(tǒng)把正在使用的一部分程序或即將

要使用的一部分程序由內(nèi)存（主存）復(fù)制到緩存

中，CPU直接對(duì)緩存讀寫，由于緩存的讀寫速度

與CPU的執(zhí)行指令速度相匹配，從而充分發(fā)揮了

CPU的高速控制、運(yùn)算能力。目前緩存命中率可

達(dá)90%以上。

第二級(jí)是主存儲(chǔ)器，要執(zhí)行的程

序代碼（包括要使用的數(shù)據(jù)）必須事

先讀入內(nèi)存方可在CPU的控制下自動(dòng)

執(zhí)行。主存儲(chǔ)器越大，執(zhí)行程序就越

方便。

■第三級(jí)是外部存儲(chǔ)器，一般指軟、硬

磁盤、光盤等。這些介質(zhì)存放已編制

好的程序或數(shù)據(jù)，較小的程序可一次

裝（讀）入內(nèi)存，較大的程序需要采

用程序覆蓋技術(shù)，分段裝入內(nèi)存，不

斷覆蓋掉已經(jīng)執(zhí)行完的程序段。

(4)操作系統(tǒng)的人一機(jī)界面

■1)圖形用戶接口(GUI)

■支持圖形命令方式的操作系統(tǒng)稱為窗

口系統(tǒng)，最典型的是微機(jī)上使用的

Windows(視窗)(WindowsNT)和

UNIX系統(tǒng)使用的XWindows(X窗

口)O

1998年為GUI制定了圖形接口的標(biāo)準(zhǔn)部件，包括：

?窗口：終端屏幕上的一個(gè)矩形區(qū)域，由標(biāo)題欄、

菜單欄、邊框、控制按鈕、用戶區(qū)等組成。

■?菜單：一系列可選的命令。

■?對(duì)話框：包括顯示消息和輸入請(qǐng)求信息對(duì)話框。

■?命令按鈕：表示執(zhí)行某個(gè)具體命令的圖標(biāo)。

各種具有GUI接口形式的操作系統(tǒng)或應(yīng)用軟件都有

類似的界面風(fēng)格。

2,篝好I蠡,使用已經(jīng)熟記的

終端命令來指揮計(jì)算機(jī)工作效率最高。

例如：在DOS操作系統(tǒng)中，如下命令代表:

■dir列出當(dāng)前磁盤目錄

■copyxy把x文件拷貝一份，但文件名改

為y

3操作系統(tǒng)軟件功能

-操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理4類資源：

存儲(chǔ)器，三級(jí)管理

處理器（CPU）,解決CPU（或多個(gè)CPU）

與內(nèi)存儲(chǔ)器速度間的不匹配的矛盾。

I/O設(shè)備

程序和數(shù)據(jù)

■操作系統(tǒng)對(duì)資源管理的主要功能包括

監(jiān)視資源、管理策略、根據(jù)策略實(shí)施

分配資源和用畢回收資源。

⑴進(jìn)程管理

■什么是作業(yè)、進(jìn)程

■指令(Instruction)是計(jì)算機(jī)執(zhí)行動(dòng)作的最

小單位，它指揮計(jì)算機(jī)完成一個(gè)簡單的操

作。

■程序(Program)是一系列排列有序的指令

和數(shù)據(jù)的集合稱為程序，它可以使計(jì)算機(jī)完

成一套完整的功能。

■作業(yè)(Job)是用戶交由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)

或若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的程序。

■進(jìn)程（Process,Linux把進(jìn)程也稱為任務(wù)task）

程序調(diào)入內(nèi)存后，必須根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)環(huán)境條

件決定是否能執(zhí)行，正在運(yùn)行的程序和環(huán)境的結(jié)

合構(gòu)成一個(gè)運(yùn)行實(shí)體，該實(shí)體稱為進(jìn)程。

對(duì)于操作系統(tǒng)而言，它在接受并執(zhí)行用戶作業(yè)

時(shí)除了啟動(dòng)程序外，還要?jiǎng)?chuàng)造為了執(zhí)行程序所需

要的環(huán)境，即執(zhí)行進(jìn)程。程序只要不被刪除就永

遠(yuǎn)存在，而進(jìn)程是程序執(zhí)行的一個(gè)過程。一個(gè)進(jìn)

程有它的建立、執(zhí)行和撤消過程。操作系統(tǒng)為執(zhí)

行同一個(gè)程序所建立的進(jìn)程在不同的資源環(huán)境下

有可能不同，當(dāng)然執(zhí)行的最后結(jié)果應(yīng)當(dāng)是一樣的。

1）進(jìn)程狀態(tài)

■由于進(jìn)程是程序執(zhí)行的過程，因而它的狀態(tài)

會(huì)隨著程序的執(zhí)行、資源環(huán)境的變化（其他

進(jìn)程的建立肯定會(huì)影響對(duì)資源的使用）、各

種預(yù)定或突發(fā)事件（隨機(jī)中斷）的發(fā)生等等,

使得進(jìn)程狀態(tài)在不斷變化。進(jìn)程基本有四種

狀態(tài)：

■.運(yùn)行（Running）狀態(tài)。進(jìn)程在處理機(jī)上

正在執(zhí)行。

■.就緒（Ready）狀態(tài)。進(jìn)程已獲得一切必

要的資源，一旦獲得處理機(jī)即可運(yùn)行。

■.等待（Bloked）狀態(tài)或睡眠狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)

程所需的資源不足，或等待輸入/輸出完成

的消息時(shí)，雖然操作系統(tǒng)可以把處理機(jī)分配

給它，但仍不能繼續(xù)執(zhí)行，此時(shí)進(jìn)程處于等

待狀態(tài)。

■,僵死（Zombie）狀態(tài)。進(jìn)程終止，但記

錄進(jìn)程狀態(tài)的記錄仍存在。

2）進(jìn)程控制塊

■進(jìn)程中的程序（包括數(shù)據(jù)）是靜態(tài)的，整個(gè)

進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，因此，操作系統(tǒng)若要控制進(jìn)

程的活動(dòng)過程，就必須開辟一部分存儲(chǔ)器空

間來記錄有關(guān)進(jìn)程的信息。操作系統(tǒng)把這些

信息放在進(jìn)程控制塊（ProcessControl

Block,簡稱PCB）中。

■PCB是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不同的操作系統(tǒng)可

采用不同結(jié)構(gòu)。

3）進(jìn)程調(diào)度

■進(jìn)程本身沒有啟動(dòng)或終止其他進(jìn)程的

功能，切換進(jìn)程是靠操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度程

序執(zhí)行的。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程的已獲得除CPU之

外的所有資源后，調(diào)度程序會(huì)根據(jù)某種算法

啟動(dòng)該進(jìn)程。例如Linux操作系統(tǒng)把CPU

中寄存器的現(xiàn)狀保存到task_struct中。限制

每個(gè)進(jìn)程每次占用CPU的時(shí)間（200毫秒），

這樣即便某進(jìn)程出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象，也不會(huì)造

成整個(gè)系統(tǒng)陷入死循環(huán)。

（2）存儲(chǔ)管理

所謂實(shí)存即實(shí)際存在的物理內(nèi)存（Main

Memory,主存儲(chǔ)器），管理這部分內(nèi)存時(shí)主要考慮

在多任務(wù)情況下如何分配內(nèi)存以及當(dāng)實(shí)際內(nèi)存單

元數(shù)量超出可編址范圍后如何管理編址范圍外的

內(nèi)存；所謂虛存即非實(shí)際存在的物理內(nèi)存，它是

外存儲(chǔ)器（一般是硬磁盤）的一種虛擬映像，利

用管理內(nèi)存的方法來管理這些硬盤空間。

1）固定分區(qū)

操作系統(tǒng)將內(nèi)存中固定地址的存儲(chǔ)區(qū)存

放專門的程序。例如MSDOS操作系統(tǒng)把

內(nèi)存的0號(hào)單元開始的1K字節(jié)定義為系統(tǒng)的

中斷向量區(qū)，在這個(gè)區(qū)中存放可用的255個(gè)

（有的位置暫時(shí)保留未用）中斷調(diào)用程序的

起始地址。

■為了解決如何尋找大于1MB的地址，操作

系統(tǒng)把大于1MB的內(nèi)存稱為擴(kuò)充內(nèi)存一

(ExtendedMemory)。擴(kuò)充內(nèi)存最前面

的64KB為高內(nèi)存區(qū)HMA(HighMemory

Area),可以把操作系統(tǒng)調(diào)入HMA以增加

可用的常規(guī)內(nèi)存使用區(qū)。64MB內(nèi)存的主存

儲(chǔ)器劃分方法可下圖。

63MB

擴(kuò)充內(nèi)存

64KB

(HMA)

64MB384KB

(UMA、擴(kuò)展內(nèi)存

UMB)

1..M?LB

640KB常規(guī)內(nèi)存

64MB主存儲(chǔ)器劃分

2）虛擬內(nèi)存管理

■Windows可以在磁盤分區(qū)中由用戶或

自動(dòng)選擇一定數(shù)量的磁盤空間作為虛

擬內(nèi)存使用。Linux則在安裝系統(tǒng)時(shí)由

用戶專門劃分一個(gè)磁盤分區(qū)（一般是

實(shí)存的2倍）作為交換（swap）分區(qū),

來實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存。

Linux的虛擬內(nèi)存米用分頁機(jī)制

虛存

文件管理

不同的操作系統(tǒng)采用了不同的實(shí)際物

理存儲(chǔ)格式。建立存儲(chǔ)格式的軟件是對(duì)磁盤

進(jìn)行分區(qū)和格式化的程序。以Linux為例，

它采用ext2格式，這種格式可以兼容DOS

操作系統(tǒng)的FAT、Windows的FAT32、

WindowsNT的NTFS以及CD-ROM的

ISO9660等格式。反之，多數(shù)其他文件系統(tǒng)

不兼容ext2格式，例如DOS和Windows都

不能訪問Linux文件系統(tǒng)。

1）文件目錄和文件名

■在DOS中把軟盤、光盤、硬盤分區(qū)都

以盤符表示，其上的文件都各自存放在其根

或各級(jí)子目錄中。Windows把文件都各自

存放在其根或文件夾（各級(jí)子目錄）中。

■而Linux中沒有盤符的概念，僅有統(tǒng)一的根

目錄/（注意：反斜杠'在Linux中用作命令

續(xù)行符）和根下的各級(jí)子目錄。軟盤、光盤、

硬盤分區(qū)都以子目錄表示。

2)dos目錄

VolumeindriveCisWIN_ME

VolumeSerialNumberisO719-1CO4

DirectoryofC：\

WINDOWS<DIR>04-08-0220:56WINDOWS

CONFIGSYS010-24-0219：28CONFIG.SYS

PDOSDEF2,16406-08-0017:00PDOS.DEF

TEMP<DIR>11-03-0223:50TEMP

PROGRAM<DIR>04-08-0220:57ProgramFiles

MYDOCU"l<DIR>04-08-0221：52MyDocuments

AUTOEXECBAK31010-23-0222:42AUTOEXEC.BAK

NCDTREE<DIR>05-03-0220:00NCDTREE

AUTOEXECNAV19404-08-0222：12autoexec,nav

冬威軟<DIR>10-02-0218:19冬威軟件工作室

COMPATIDTXT53911-16-0220:30COMPATID.TXT

SCANDISKLOG71411-20-0223:14SCANDISK.LOG

HEROSOFT<DIR>05-20-0220:09HEROSOFT

MYINTR'l<DIR>05-11-0218:44MyIntranet

MYMUSlj<DIR>09-21-0222：30MyMusic

X011-21-0210:39x

7file(s)3,921bytes

9dir(s)446,533,632bytesfree

3）Windows文件夾

x

I:-C）MyVideos.

?OMyWebs

日?我的電腦

審目3.5軟盤（A：）

?WIN_ME（C：）

日日FILES卬：）

LJfiles

1-0GHO

B匚］IE-Temp

田：_2jTemporaryInternetFiles

BIProgramFiles

田0rAdo-be

11CWeb_Meeting

i5Ji_2jKingsoft

「1mail

El11Microsoft60MinuteIntranetKit

4)Windows文件類型

文件夾選項(xiàng)JZJ兇

常規(guī)|查看文件類型

確定取消|應(yīng)用以

(4)設(shè)備管理

■一般情況下，即使外部設(shè)備硬件上已

裝入到計(jì)算機(jī)上，若未安裝其驅(qū)動(dòng)程序，

操作系統(tǒng)也無法對(duì)它管理，因而不能使用。

■在DOS、Windows、Linux采用不同的

方式管理設(shè)備。

近來流行的“即插即用”技術(shù)，并非不

需要驅(qū)動(dòng)程序，只不過是操作系統(tǒng)中預(yù)先安

裝了標(biāo)準(zhǔn)的外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，許多外部設(shè)

備廠依照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)硬件接口而已。當(dāng)硬件有

較大改進(jìn)后，仍需要安裝廠家提供的驅(qū)動(dòng)程

序，以便操作系統(tǒng)管理該設(shè)備。

4操作系統(tǒng)的安全

■(1)用戶管理

■(2)文件使用權(quán)限

■(3)補(bǔ)救操作失誤

■(4)防止惡意攻擊

操作系統(tǒng)應(yīng)用舉例

￡.一旦

Q

鼠,a□八

我的立檔WinZipFreeOffersRealOne免費(fèi)代理Advanced

fromRe包.FlayerDirec.

矍備強(qiáng)心B國1

我的電腦我的公文包LeapFTPWindows微軟拼音及耳電話

MediaPlayer它整

籍=◎0射BB

網(wǎng)上鄰居3721魔法石MetafroductsWindows資源中國游戲中心網(wǎng)費(fèi)余額

OfflineE.管理器在線游戲