大學(xué)計算機基礎(chǔ)操作系統(tǒng)PPT課件

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 2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過程 2 1 2操作系統(tǒng)的引導(dǎo)過程 引導(dǎo)過程指在開啟計算機與計算機準(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 通電開機自檢識別外圍設(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操作系統(tǒng)進行定制 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 在計算機運行時 內(nèi)核會一直駐留在內(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算機交互時用到的軟件和硬件的集合 因此計算機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 進程管理 進程管理 計算機中的活動都是以 進程 的方式運行的 進程為應(yīng)用程序的運行實例 是應(yīng)用程序的一次動態(tài)執(zhí)行 在Windows操作系統(tǒng)中 可以通過 任務(wù)管理器 查看處理器正在執(zhí)行的進程列表 多任務(wù)和多線程 多任務(wù)是指用戶可以在同一時間段內(nèi)運行多個應(yīng)用程序 每個應(yīng)用程序被稱作一個任務(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)接受到多個任務(wù)后 會為每個任務(wù)分配CPU時間 每個任務(wù)使用分配的時間片輪流使用CPU 在一個程序中 獨立運行的程序片段叫做 線程 多線程就是允許多個部分或線程同時運行 多線程能夠提升單處理器或多處理器計算機的性能 中斷處理 硬件發(fā)現(xiàn)中斷事件 產(chǎn)生中斷信號 CPU檢測到中斷信號 先進行現(xiàn)場保護 然后對中斷事件進行處理 如磁盤驅(qū)動器通過發(fā)出中斷信號告訴CPU它準(zhǔn)備把一個信息扇區(qū)傳送到主內(nèi)存 CPU檢測到這個信號后 就會停下自己正在進行的一切 把控制權(quán)交給中斷程序 同時CPU還要把當(dāng)前正在運行的程序狀況進行 現(xiàn)場保護 以便處理完急待處理的事件后能返回到原來的任務(wù) 2 2 2存儲器管理 存儲管理是操作系統(tǒng)的重要組成部分 它負責(zé)管理計算機系統(tǒng)的重要資源 主存儲器 也就是我們通常說的計算機內(nèi)存 操作系統(tǒng)的存儲功能主要包含以下四個方面 內(nèi)存的擴充 虛擬內(nèi)存技術(shù) 存儲空間的分配和回收 地址的轉(zhuǎn)換 存儲共享與保護 1 存儲空間的分配和回收 操作系統(tǒng)中的存儲管理能根據(jù)記錄每個存儲區(qū) 分配單元 的狀態(tài)做為主存分配的依據(jù) 當(dāng)用戶提出申請時 實施存儲空間的分配管理 并能及時回收系統(tǒng)或用戶釋放的存儲區(qū) 以供其它用戶使用 通過主存分配記錄表來管理主存的分配和回收 保存每個存儲區(qū)域的狀態(tài) 2 存儲共享與保護 由于主存區(qū)域為多個用戶程序共同使用 所以存儲共享有兩方面的含義 1 指多個用戶程序共同使用存儲空間 各個程序使用各自不同的存儲區(qū)域 2 指多個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)稱為共享區(qū) 3 地址的轉(zhuǎn)換 邏輯地址 程序設(shè)計人員在進行程序設(shè)計中 用來訪問信息時所用到的一系列地址單元的集合稱為邏輯地址 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 因此需要存儲管理機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 把輔助存儲器當(dāng)作內(nèi)存來使用 虛擬存儲器的基本思路 只將進程當(dāng)前使用部分代碼和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存 其余暫時不用的部分先存放在作為輔助存儲器 外存 中 待用到這些信息時 再由系統(tǒng)自動把它們裝入到內(nèi)存中 操作系統(tǒng)的這個技術(shù)對應(yīng)用程序來說是透明的 從應(yīng)用程序的角度來看 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)放在實際的內(nèi)存 一部分?jǐn)?shù)據(jù)放在硬盤虛擬的內(nèi)存中 虛擬內(nèi)存設(shè)置 對話框 2 2 3設(shè)備管理 設(shè)備管理是指計算機系統(tǒng)對除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)備管理包括五個方面 設(shè)備驅(qū)動程序 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)動程序 設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)管理和驅(qū)動設(shè)備的程序 用戶使用設(shè)備之前 該設(shè)備必須安裝驅(qū)動程序 否則無法使用 不同類型設(shè)備的驅(qū)動程序是不同的 操作系統(tǒng)提供一套設(shè)備驅(qū)動程序的標(biāo)準(zhǔn)框架 由硬件廠商根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編寫設(shè)備驅(qū)動程序并隨同設(shè)備一起提交給用戶 在安裝操作系統(tǒng)時 會自動檢測設(shè)備并安裝相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序 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)備連接到計算機上后無需手動配置可以立即使用 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)對計算網(wǎng)絡(luò)化 家電信息化的發(fā)展趨勢 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 它讓計算機自動發(fā)現(xiàn)和使用基于網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備 實現(xiàn)一種 零配置 和 隱性 的聯(lián)網(wǎng)過程 自動發(fā)現(xiàn)和控制來自各家廠商的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 如網(wǎng)絡(luò)打印機 Internet網(wǎng)關(guān)和消費類電子設(shè)備 集中 統(tǒng)一管理 在Windows中 對設(shè)備進行集中統(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)計算機上的硬件如何安裝和配置的信息 以及硬件如何與計算機程序交互的信息 還可以檢查硬件狀態(tài) 并更新安裝在計算機上的設(shè)備驅(qū)動程序 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 高速存儲器 訪問速度比一般內(nèi)存快很多 所以訪問高速緩存中的數(shù)據(jù)會比訪問內(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 檢索 共享和保護文件的功能 提供給操作系統(tǒng)本身和用戶 以達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)實現(xiàn)按名存取實現(xiàn)對文件的共享 保護和保密 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 在計算機系統(tǒng)中 所有的程序和數(shù)據(jù)都是以文件的形式存放在計算機的外存儲器 如磁盤等 上 文件名 在計算機中 任何一個文件都有文件名 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展名兩個部分 如p1 txt 注意 在windows中 文件名不區(qū)分大小寫 文件名中不能出現(xiàn)以下符號 1 文件的基本概念 文件類型 在絕大多數(shù)的操作系統(tǒng)中 文件的擴展名表示文件的類型 Windows中常見的文件擴展名及其表示的意義見下表 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 這些信息稱為文件屬性 1 文件的基本概念 文件操作 一個文件中所存儲的可能是數(shù)據(jù) 也可能是程序的代碼 不同格式的文件通常都會有不同的應(yīng)用和操作 文件的常用操作有 建立文件 打開文件 寫入文件 刪除文件 屬性更改等 2 文件的組織 現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常采用樹形結(jié)構(gòu)對文件進行組織 根目錄 最基本的一級稱為卷 一盤磁帶 一張光盤片 一個硬盤分區(qū)或一張軟盤片都可稱為一卷 每一卷的最頂層稱為根目錄 通常用反斜杠 表示 如 C 表示c盤根目錄 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)建成樹狀結(jié)構(gòu) 稱為目錄樹 樹狀的目錄結(jié)構(gòu) 目錄路徑 文件路徑 目錄路徑有兩種 絕對路徑和相對路徑 Notepad exe和Test doc文件的絕對路徑分別為C Windows System32 Notepad exe和C Userl Test doc 如果當(dāng)前目錄為System32 則Data mdb文件的相對路徑為 User1 Data mdb 用 表示上一級目錄 3 文件系統(tǒng) 在操作系統(tǒng)中 負責(zé)管理和存取文件信息的部分稱為文件系統(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 目前用在軟盤和移動硬盤 FAT32 卷最大容量2TB 不支持512MB以下的卷 用在硬盤分區(qū) NTFS 兼顧了磁盤空間的使用與訪問效率 提供高性能 安全性 可靠性和許多FAT或FAT32沒有的高級功能的文件系統(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)的個人計算機操作系統(tǒng) 現(xiàn)在部分DOS仍然存在于現(xiàn)代操作系統(tǒng)中 因為它為Windows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 開始 菜單中的 命令提示符 來啟動基于字符界面的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 開發(fā)的一個個人計算機操作系統(tǒng) Windows是一個單用戶 多任務(wù)的圖形用戶界面的操作系統(tǒng) 從一開始Windows操作系統(tǒng)就是為使用Intel或與Intel兼容的微處理器的計算機設(shè)計的 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是在蘋果公司的PowerMacintosh機及Macintosh一族計算機上使用的操作系統(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上無法安裝 它是最早研制成功并推向市場的基于圖形用戶界面的操作系統(tǒng) 具有較強的圖形處理能力 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AT T公司于1971年在PDP 11上運行的操作系統(tǒng) 具有多用戶 多任務(wù)的特點 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的貝爾實驗室開發(fā) 目前這個操作系統(tǒng)已經(jīng)廣泛移植在微型計算機 小型計算機 工作站 大型計算機和巨型計算機上 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UNIX操作系統(tǒng)的克隆 可以免費使用 可以自由修改和傳播 可以說與Windows等商業(yè)操作系統(tǒng)不同 Linux完全是一個自由的操作系統(tǒng) Linux內(nèi)核最初是由芬蘭籍大學(xué)生LinusTorvalds和通過Internet組織起來的開發(fā)小組完成的 Linux現(xiàn)在是個人計算機和工作站上的UNIX類操作系統(tǒng) 國內(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)在移動設(shè)備上常用的操作系統(tǒng)有 PalmOS WindowsMobileOS SymbianOS和蘋果MacOS 四年前掌上電腦操作系統(tǒng)的霸主是Palm 那時的中高端PDA清一色都是Palm和索尼的產(chǎn)品 而且?guī)缀醵际蔷惩鈳Щ貋淼乃?微軟推出的WindowsMobile操作系統(tǒng)最初被視作是與PalmOS競爭的產(chǎn)品 然而時至今日 WindowsMobile的應(yīng)用已經(jīng)超過Palm 開始顯露出掌上設(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