第3章3.2 操作系统new
操作系统第3章
操作系统第3章操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序,是计算机系统的内核与基石。
在操作系统的发展历程中,每一章都承载着重要的概念和技术。
而这第 3 章,通常会聚焦于进程管理这个关键领域。
进程,简单来说,就是正在运行的程序。
当我们打开一个应用程序,比如浏览器或者文本编辑器,操作系统就会为其创建一个进程。
每个进程都有自己独立的内存空间、执行环境和资源需求。
进程的状态有多种,常见的包括就绪态、运行态和阻塞态。
就绪态意味着进程已经准备好运行,只等待 CPU 分配时间片;运行态则表示进程正在 CPU 上执行;阻塞态是指进程由于等待某个事件(如 I/O 操作完成)而暂时无法继续执行。
进程的调度是操作系统的核心任务之一。
操作系统需要根据一定的算法和策略,决定哪个进程获得 CPU 资源,以及分配多长时间。
常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
先来先服务算法按照进程到达的先后顺序进行调度,这种方式简单直观,但可能导致短作业等待时间过长。
短作业优先则优先调度执行时间短的进程,能有效减少平均等待时间,但可能对长作业不公平。
时间片轮转则将 CPU 时间划分成固定长度的时间片,每个进程轮流获得一个时间片执行,如果时间片用完进程还未完成,则重新回到就绪队列等待下次调度。
进程之间还存在着同步和互斥的问题。
同步是指多个进程为了完成某个共同的任务,需要在执行顺序上进行协调。
比如,一个进程负责生产数据,另一个进程负责处理数据,它们需要按照一定的顺序进行操作,以保证数据的正确性和完整性。
互斥则是指多个进程在访问共享资源时,需要保证同一时间只有一个进程能够访问,以避免数据的混乱和错误。
为了解决进程同步和互斥的问题,操作系统引入了一些机制,比如信号量、管程等。
信号量是一个整数变量,用于表示资源的数量。
进程通过对信号量的操作(P 操作和 V 操作)来实现同步和互斥。
管程则是一种更高层次的同步机制,它将共享资源和对资源的操作封装在一起,提供了更简洁和安全的同步方式。
操作系统基础知识
分 为 系 统 空 间 和 用 19A2000H 户 空 间 , 存 储 管 理 1D61000H 主 要 管 理 用 户 空 间 。2243000H
2537000H
系统空间
6000KB
3864KB
3836KB
用 户
5000KB
空
间
3024KB
存储管理的主要功能
限制地址越界:操作系统对每个进程产生的 地址进行检查,只允许在各自的内存空间或 共享区域中运行和存取数据。
防止操作越权:用户进程不允许访问系统进 程的内存空间;有些进程可以修改共享区域 中的数据,但某些进程只能执行读操作。
3.4.3 文件管理
文件管理是对文件、目录和外部 存储器进 行管理,提供按名存取文件的手段,方便用户 对文件进行存取、保护和共享操作,以便充分 利用外存储器空间。
用 户 作业 读卡机
结
打印机
果
中断请求
I/O处理机 通道
主机
磁带
计算机
3.3 操作系统的分类及特征
操作系统是计算机系统中的核心软件,其 类型与计算机的硬件结构有着紧密联系,通过 操作系统才能实现硬件的功能,操作系统的类 型也决定着计算机系统的运行模式、作用和功 能。
3.3.1 操作系统的基本类型
根据操作系统的功能特征,可以将操作统 分为多道批处理系统、分时系统和实时系统3种 基本类型。
存储管理
C 存储保护
D 虚拟存储器
用户能使用比实际内存 大得多的虚拟空间,实 现了内存的扩充。
1.存储器的分配
为了便于分配和收回内存空间,操作系统 通过内存分配表和内存空闲表管理内存储器。
进程标识 2456 3220 3300 2456
第3章3.2_操作系统
– 左击窗口左上角的控制按钮,在弹出菜单中选择“关闭” – 在应用程序的“文件”菜单中,选择“退出”
– 通过OS的任务管理器,强迫结束任务
OS如何支持多任务处理?
• 为什么可以实现多任务处理?
– CPU速度极高,必须并且可以充分发挥CPU的效能 – CPU与I/O(外围设备)的并行工作 – 各个外围设备之间并行工作
Windows XP 的文件
• 允许使用长文件名,即文件名最多可包含255个中文或西文字符
• 英文字母的大、小写只在形式上加以区分,实际上不予区别 (例如: Text.DOC 与 text.doc 是同一个文件)
• 常用程序文件的扩展名:
.exe .com .dll .bat
F ile T yp e T ext 文本文件 S ound 声音文件 G ra p h ic s 图形、图像文件 A n im a tio n /V id e o 动画 /视频文件 W e b网页文件 d o c u m e n ts Web F ile E x te n s io n .tx t .w a v , .m id , .v o c .b m p , .p c x , .tif, .w m f, .jp g , .g if .flc , .fli, .a v i, .m p g .h tm l, .h tm
• 常用数据文件的扩展名:
磁盘中的 虚拟内存
虚拟空间中的页面一部分在 物理内存,一部分在磁盘存 储器中的虚拟内存,它们均 登记在页表中
Windows XP的虚拟存储器
• Windows XP操作系统中:
– 虚存空间最大可达到4GB – 页面的大小通常是4KB – 虚拟内存是系统盘根目录下的一个名为 pagefile.sys的文件,其大小和位置用户可设 置
操作系统课件-OS-第三章-第3章-3.+3.2
(2) 作业步(Job Step)。通常,在作业运行期间,每个 作业都必须经过若干个相对独立,又相互关联的顺序加工步 骤才能得到结果,我们把其中的每一个加工步骤称为一个作 业步,各作业步之间存在着相互联系,往往是把上一个作业 步的输出作为下一个作业步的输入。
例如,一个典型的作业可分成三个作业步:
另一种较常用的是基于作业优先级的调度算法,该算法是将外存上 优先级最高的作业优先调入内存;
比较好的一种算法是“响应比高者优先”的调度算法。
2021/3/18
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在批处理系统中,作业进入系统后,总是先驻留在外存的 后备队列上,因此需要有作业调度的过程,以便将它们分批 地装入内存。
然而在分时系统中,为了做到及时响应,用户通过键盘输 入的命令或数据等都是被直接送入内存的,因而无需再配置 上述的作业调度机制,但也需要有某些限制性措施来限制进 入系统的用户数。即,如果系统尚未饱和,将接纳所有授权 用户,否则,将拒绝接纳。
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每当作业进入系统时,系统便为每个作业建立一个JCB,根 据作业类型将它插入相应的后备队列中。
作业调度程序依据一定的调度算法来调度它们,被调度到的 作业将会装入内存。
在作业运行期间,系统就按照JCB中的信息对作业进行控制 。
当一个作业执行结束进入完成状态时,系统负责回收分配给 它的资源,撤消它的作业控制块。
① “编译”作业步,通过执行编译程序对源程序进行编译,产生若 干个目标程序段;
② “连结装配”作业步,将“编译”作业步所产生的若干个目标程 序段装配成可执行的目标程序;
③ “运行”作业步,将可执行的目标程序读入内存并控制其运行。
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(3) 作业流。若干个作业进入系统后,被依次存放在外 存上,这便形成了输入的作业流;在操作系统的控制下,逐 个作业进行处理,于是便形成了处理作业流。
计算机操作系统操作系统第3章
计算机操作系统操作系统第3章计算机操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序,是计算机系统的内核与基石。
在其众多的章节中,第 3 章通常涵盖了一些关键且基础的概念和功能。
在这一章里,进程管理往往是一个重要的部分。
进程是操作系统中最基本、最重要的概念之一。
简单来说,进程就是正在运行的程序的实例。
每个进程都有自己独立的地址空间、资源和执行状态。
操作系统需要有效地管理这些进程,包括创建进程、终止进程、进程的调度以及进程间的通信等。
进程的创建可能是由于用户请求启动一个新的程序,或者是由于系统自身的需要,比如系统服务的启动。
创建进程时,操作系统需要为其分配必要的资源,如内存空间、CPU 时间等。
而进程的终止则可能是因为程序正常结束、出现错误或者被其他进程强行终止。
进程调度则决定了哪个进程可以获得 CPU 的使用权,从而得以执行。
这需要考虑多个因素,比如进程的优先级、等待时间、占用 CPU 的时间等。
一个好的调度算法能够提高系统的整体性能,使得各个进程都能得到合理的执行机会,避免某些进程长时间等待而导致系统响应迟缓。
进程间的通信也是至关重要的。
在多进程的环境中,进程可能需要相互协作和交换信息。
常见的进程间通信方式包括共享内存、消息传递、管道等。
共享内存允许不同的进程访问同一块内存区域,从而实现数据的共享和交换;消息传递则是通过发送和接收消息来进行通信;管道则是一种单向的通信方式,常用于父进程和子进程之间的通信。
除了进程管理,内存管理也是第 3 章可能涉及的重要内容。
内存是计算机中用于存储程序和数据的重要资源,操作系统需要合理地分配和管理内存,以满足各个进程的需求。
内存分配可以采用静态分配和动态分配两种方式。
静态分配在程序编译时就确定了所需内存的大小,而动态分配则是在程序运行时根据实际需求来分配内存。
动态分配更加灵活,但也需要操作系统进行有效的管理,以避免内存泄漏和内存碎片的问题。
内存保护也是内存管理的一个关键方面。
精品文档-计算机应用基础教程(第二版)王亚平-第3章
(1) 批处理操作系统(Batch Processing Operating System)。
(2) 分时操作系统(Time Sharing Operating System)。 (3) 实时操作系统(Real Time Operating System)。 (4) 个人操作系统(Personal Operating System)。 (5) 网络操作系统(Network Operating System)。 (6) 分布式操作系统(Distributed Operating System)。
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(3) “执行”状态:一个作业被作业调度程序选中并分配 了必要的资源,建立了一组相应的进程后,该作业就进入了执 行状态。作业调度进程将当前调度到的一批(或一个)作业变成 为执行状态后,自己便进入睡眠状态,以等待调度下一批作业。 处于执行状态的作业获取了在处理机上运行的资格,它可以由 进程调度程序选中而在处理机上运行。根据其进程活动的情况 又可以分为“就绪”状态、“运行”状态和“等待”状态。
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1. 批处理操作系统 在批处理系统中,一个作业从进入系统到运行结束,一般 需要经历“提交”、“收容”、“执行”和“完成”4种状态, 如图3-1所示。
18 图3-1 批处理操作系统中作业状态转换图
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(1) “提交”状态:又称为输入或录入状态。用户将自己 的程序和数据提交给系统的后备存储器,这时作业处于“收容” 状态。关于作业的输入有多种方式,如联机输入、脱机输入、 SPOOLing系统输入等。
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(4) “完成”状态:当作业正常运行结束或因发生错误异 常结束时,作业进入完成状态,退出系统。此时,操作系统将 该作业的作业控制块从作业队列中去除,并回收资源。
第三章 DOS操作系统基本使用方法 3.1 DOS操作系统概述 3.2 .
以上三个模块以文件的形式存放在磁盘上,其中(2)、 (3)为隐藏文件。DOS启动时它们被依次调入并常驻 内存。DOS组成结构及调用关系示意图:
用户
用户程序 引导程序
键盘命令
MSDOS.SYS IO.SYS
ROM BIOS
DOS
3.1.3 DOS 的启动
与ROM BIOS的接口。它的主要功能是对键盘、显示 器、磁盘、打印机等输入输出设备(接口)进行管理。
(3)文件管理模块(MSDOS.SYS) 该模块是DOS系统的核心部分。它的主要功能管
理磁盘文件操作(如文件的建立、读写、修改和删除 等),另外还提供对内存、设备及目录的管理。
(4)键盘命令管理模块() 该模块的主要功能是负责接收、识别和处理用户
(4)作业管理:对多作业执行时进行必要的资源高 度和作业处理过程控制。作业是用户请求计算机完成 的一个独立任务。一个作业可以包括输入、编译、连 接、运行和输出等若干步骤。
(5)CPU管理:一是使CPU能够进行高效的运作, 二是能够处理各种可能发生的中断事件。
二、DOS的组成 MS-DOS的主体采用层次模块结构,由一个引导 程序和三个层次模块组成:
第三章 DOS操作系统基本使用方法
3.1 DOS操作系统概述 3.2 文件和文件管理 3.3 基本DOS命令使用 3.4 DOS下汉字处理功能(略)
3.1.1 DOS操作系统简介
操作系统是计算机系统软件中最重要的系统软件。 DOS 是磁盘操作系统(Disk Operating System) 的 英文缩写,它是微机上使用得最早也是普及的一个 操作系统。其中以美国微软公司开发的MS-DOS最 具代表性,DOS 自1980年问世, 81年推出MS-DOS V1.0版以来,随着计算机技术的不断发展,DOS也 在不断改进和更新,到95年Windows95的正式推出, DOS已推出多达十几个版本,其中使用最为广泛的 是MS-DOS6.22。
最新计算机操作系统第3章
堆栈的取数和存数过程图
例:设有堆栈S,栈指针top,栈中存放内存中相应数 据块地址(如图3.1(a))设有两个程序段 getaddr(top)和reladdr(blk),其中getaddr(top)从给 定的top所指栈中取出相应的内存数据块地址,而 reladdr(blk)则将内存数据块地址blk放入堆栈S中。 getaddr(top)和reladdr(blk)可分别描述为: procedure getaddr(top)
从上述讨论可以看出,由于程序的顺序性、静态性 以及孤立性,用程序段作为描述其执行过程和共享 资源的基本单位既增加操作系统设计和实现的复杂 性,也无法反映操作系统所应该具有的程序段执行 的并发性、用户随机性,以及资源共享等特征。也 就是说,用程序作为描述其执行过程以及共享资源 的基本单位是不合适的。需要有一个能描述程序的 执行过程且能用来共享资源的基本单位。这个基本 单位被称为进程(或任务)。
(2) 程序的并发执行所带来的影响
程序的并发执行充分地利用了系统资源,从而提高 了系统的处理能力,这是并发执行好的一方面。但 是,正如前面所提到的那样,由于系统资源有限, 程序的并发执行必然导致资源共享和资源竞争,从 而改变程序的执行速度。如果并发执行的各程序段 中语句或指令满足上述Bernstein 的三个条件,则 认为并发执行不会对执行结果的封闭性和可再现性 产生影响。但在一般情况下,系统要判定并发执行 的各程序段是否满足Bernstein 条件是相当困难的。 从而,如果并发执行的程序段不按照特定的规则和 方法进行资源共享和竞争,则其执行结果将不可避 免地失去封闭性和可再现性。下面的例子说明了这 一点。
计算机操作系统第3章
3.1 进程的概念 现代操作系统的重要特点:
程序的并发执行、资源共享、用户随机地使用。 1.程序的顺序执行 程序的顺序执行:程序独占处理机直至最终结束的过
3.2 操作系统
abc.txt
Pn.exe
概论
···
教案 ···
讲稿 ···
资料 ···
01.doc
02.ppt
05.pdf
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2、文件目录(文件夹)
– 文件夹说明信息
• 名字、存放位置、大小、创建时间、属性(存档、 只读、隐藏等)
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殷凯
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2、文件目录(文件夹) ——文件的共享和保护
• 当文件夹被设置成为多 • 以Windows操作系统为例, 人共享时,用户还可以 任何一个文件夹均可以设置 定其他用户的访问权 为“共享”还是“非共享”, • 例如文件只能读不能修 • “共享”表示该文件夹中的 改,或者既可读也可以 有文件可以被网络上的其他 改,还可以规定访问文 用户共享, 时是否需要使用密码等。 • “非共享”表示该文件夹中 • 这些措施都在一定程度 所有文件只能由用户本人使 上提供了文件的安全性。 用,他人不能访问。
3.2 操作系统
2008/11/29
殷凯
1
3.2 操作系统
3.2.1 概述 3.2.4 文件管理 3.2.2 多任务处理 3.2.5 设备管理 与处理器管理 3.2.6 常用操作系统介1/29
殷凯
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3.2.1 概述
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殷凯
3
3.2.1 概述
裸机:只有硬件、没有软 件的计算机。
– 按时间片轮转(10-20ms为1 个时间片 ) 任 – 按优先级调度 务
任务1 任务5 任务4 任务2 任务3
• 举例:
– Windows中的处理器管理 (详见下页)
时间
2008/11/29 殷凯 13
Windows中的处理器管理
操作系统(第3章3-2)
13
二、
进程的特性及与程序的区别
• 1.进程的五个特性 进程的五个特性
• (1) 动态性:生命周期。即它由系统“创建”而诞生,因被“调度” 动态性 而执行,因得不到资源而暂停,最后因被“撤消”而消亡。 • (2)并发性 并发性:是指不同进程的动作在时间上可以重叠,即系统内的多 并发性 个进程是可以并发执行的。 • (3)独立性 独立性:指进程实体是一个能独立运行的基本单位,同时也是系 独立性 统中独立获得资源和独立调度的基本单位。 • (4)异步性 异步性:指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进 异步性 • (5)结构特性 结构特性:从结构上看,每个进程都由程序段、数据段和PCB三 结构特性 部分组成。
在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是( 在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是( )。 • A. 改善用户编程环境 • B. 描述程序动态执行过程的性质 • C. 使程序与计算过程一一对应 • D. 提高程序的运行速度
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三、
进程的基本状态及其转换
• 1.进程的三种基本状态 .
CPU以外的 (1)就绪(Ready)状态:当进程已分配到除CPU以外的 )就绪( )状态:当进程已分配到除CPU 所有必要的资源,只要能再获得处理机, 所有必要的资源,只要能再获得处理机,便可立即执行
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2.进程三种基本状态间的转换 .
新进程
许可 时间片用完、 时间片用完、落选 完成
结束
就绪
调度
执行
I/O请求或 请求或 等待某事件
I/O完成 完成 或等待的 事件发生
阻塞
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进程A 进程B 进程C 分派程序 运行 就绪 阻塞
进程的状态转换举例
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其他的状态
计算机导论课件3.2 操作系统基础
3.2.2 操作系统的安装
2. 安装Windows 10 (1)在计算机光驱中放入具有Windows
10操作系统的光盘,开启计算机,光盘 引导首先出现【Windows安装程序】窗 口的语言、时间和货币格式、键盘和输 入方法选择对话框,如图3.8所示。
3.2.2 操作系统的安装
(6)选择【自定义、仅安装Windows (高级)】选项,弹出【你想将 Windows安装在哪里?】对话框,如图 3.13所示。
3.2.2 操作系统的安装
3.2.2 操作系统的安装
(7)选择想要安装操作系统的磁盘驱动 器,单击【新建】按钮,输入想要创建 的分区大小,单击【应用】按钮,在选 定的磁盘上创建分区。可以多次操作, 创建多个分区。分区操作窗口如图3.14 所示。
3.2.2 操作系统的安装
(4)输入产品密钥后,单击【下一步】 按钮后,弹出【许可条款】对话框,如 图3.11所示。
3.2.2 操作系统的安装
3.2.2 操作系统的安装
(5)勾选【我接受许可条款】选项,单 击【下一步】按钮,弹出【你想执行哪 种类型的安装】对话框,如图3.12所示。
3.2.2 操作系统的安装
3.2.3 操作系统的基本操作
3.2.3 操作系统的基本操作
5. 任务管理器 按下Ctrl+Alt+Del键,打开【Windows任
务管理器】窗口。【Windows任务管理 器】体现了操作系统的处理器管理、存 储管理功能。【Windows任务管理器】 窗口如图3.28所示。
4. 设备管理器 在Windows 10桌面的搜索栏中输入“设备管理
器”命令,打开【设备管理器】窗口,如图 3.27所示。【设备管理器】窗口列表显示计算 机中的所有硬件设备,可以查看这些设备的属 性、驱动程序、资源等。【设备管理器】体现 了操作系统的设备管理功能。【查看】菜单中 可以选择按不同排序方式显示硬件资源。
第3章_操作系统
t7 t8 t9 t10
t
时存放多个运 行作业,就给 系统带来了一 系列复杂的问 题,我们将在 后面加以介绍。
图 3.3 两道程序运行情况
●所以,操作系统的发展是由手工操作阶段过渡到早期单
道批处理阶段而具有其雏型,而后发展到多道程序系统 时才逐步完善的。
3.1 操作系统概述
3.1.1 操作系统的地位
3.1.2 操作系统的基本概念和术语
例如,一个用高级语言写的用户作业, 在计算机上运行要分成3个作业步: 编译 ; 将编译后的主程序中所用到的库程序 和子程序都连接装配成一个完整的程 序; 运行该装配好的程序并获得结果。
3.1.2 操作系统的基本概念和术语
●进程 :
一旦操作系统接受了某一用户的作业,它可 以为此作业创建一个或多个进程。 进程是程序的一次执行,即进程是在给定内 存区域中的一组指令序列的执行过程。 一个进程可能要执行多个程序。
3.1.3 操作系统的形成和发展
1. 早期批处理系统
2. 通道技术 3. 多道程序系统
3. 多道程序系统
●通道技术的引入虽然在一定程度上缓解了CPU 与I/O设备之间速度差距太大这一矛盾,但若 主存中只存放一个用户作业在其中运行,那么 在CPU等待通道传输数据过程中,仍然因无工 作可做而处于空闲状态。 ●我们在主存中若同时存放多个作业,那么CPU 在等待一个作业传输数据时,就可转去执行主 存中的其它作业,从而保证CPU以及系统中的 其它设备得到尽可能充分的利用。
Байду номын сангаас
3.1.2 操作系统的基本概念和术语
●资源管理程序:这是操作系统按资源要求进行 管理的程序模块,主要有处理机管理、存储管 理、设备管理及文件管理等几部分。主要功能 有: 记录系统的资源; 判断由谁占有此资源、何时占有、占有多少 ; 决定资源分配的策略; 回收资源。
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OS如何支持多任务处理?
• 为什么可以实现多任务处理?
– CPU 速度极高,且有时不止 1 个,必须并且可以充分发挥 CPU的效能 – CPU与I/O(外围设备)可以并行工作,CPU不必等待I/O完成
操作系统的重要作用
• 三个主要作用:
1为运行的程序管理和分配各种软硬件资源 2 为用户提供友善的人机界面(图形用户界面) 3 为开发和运行应用程序提供高效率的平台 • 其它辅助功能:
– 显示系统状态 – 处理软硬件错误
– 保护系统安全
基本输入输出系统(BIOS)
• BIOS是存放在主板上只读存储器(flash ROM) 中的一组程序 (也称为firmware, 固件 ) • 主要包含4个部分:
– 各个外围设备之间可以并行工作
• 实现多任务处理要解决哪些问题?
– 任务多,CPU少,如何管理和调度 – 存储器空间如何分配和管理 – I/O设备和I/O操作如何管理和控制
• 谁来解决上述问题?
– 不是应用程序自己,而是操作系统(OS) !
CPU的管理(处理器管理)
• 目的:让CPU轮流为所有 任务服务
系统文件 隐藏文件 存档文件 只读文件 压缩 加密 编制索引
时间、最近访问时间等) 文件创建者 文件属性
选讲:
文件属性在文件管理中的作用
• ―系统”属性 表示该文件属于操作系统,删除时系统会给出警告,资 源管理器若不特别设置为“显示全部文件” 时不会在文件列表中显示 • “隐藏”属性 若资源管理器设置为“不显示隐藏文件”,则不会在 文件列表中显示出来 • “存档”属性 文件尚未存档的标识,“文件备份程序”通过该属性 来决定是否对它进行备份,新建的或备份后又修改过的文件,其存档 属性为1,执行备份操作后存档属性为0; • “只读”属性 该文件不能修改,若进行修改必须以不同的文件名保 存 • “压缩”属性 文件数据保存到外存时进行数据压缩 • “加密”属性 对文件内容进行了加密,以进行保护
文件在磁盘中如何存储?
• 磁盘分成两个区域:目录区和数据区 • 目录实质上是一张 “文件名-存放位置” 的对照表
• 使用“任务管理器”可以查看:
– 总的物理内存大小 – 可用物理内存大小
– 总的虚拟内存大小
– 可用虚拟内存大小等
3.2.4 文件及其管理
“文件”概念的由来
外存储器的存取特性:
适合于批量数据的存取, 不适合单个数据存取
(在操作系统中) 使用“文件”来组织 外存储器中的信息, 并使用“文件”作为 外存的存取单位
虚拟存储器的设计思想
每个程序都在 各自的虚拟空 间中工作
若程序和数据 不在物理内存, 则把它们从虚 拟内存装入物 理内存后再使 用
虚拟内存(pagefile.sys)
程序运行时, 若程序和数据 在物理内存, 就直接访问物 理内存
虚拟空间1
每个程序启动运行后, 只有一部分代码和数 据装入内存中,其余 都放在硬盘的一个专 门区域中,该区域称 为 “虚拟内存”
– 加电自检程序 (诊断计算机故障)
– 系统自举(装入)程序 (装入并启动OS工作) – CMOS设置程序 (设定和修改计算机配置) – 基本外围设备的驱动程序 (控制基本的I/O操作)
• 计算机断电后,BIOS程序和CMOS中的数据仍保持不变 • 需要时BIOS程序可以升级(update)
BIOS和操作系统的启动过程
• •
多任务处理举例:
– 编辑PPT讲稿 + 播放音乐 + 收发邮件
多任务处理的优点:
– 大大提高了用户的工作效率 – 大大提高了计算机的使用效率
多任务处理举例
查 看 文 件 夹 内 容
制作PPT讲稿
收 发 电 子 邮 件
播 放 音 乐
如何知道有哪些任务在运行?
• 每启动一个应用程序,OS就会打 开一个相应的窗口,通常一个窗 口就是一个任务 • 每启动一个应用程序,OS就会在 任务栏上显示一个相应的任务按 钮(程序按钮),通常一个按钮就是 一个任务 • 窗口可以放大或缩小,甚至可以 “最小化”,但任务的运行不受 其影响 • 使用“任务管理器”程序可以了 解每个任务的运行情况
CPU
① 执行加电自检程序
问题:什么是冷启动?什么是热启动{Ctrl}+{Alt}+{Delete} ?
3.2.1 多任务处理
什么是任务,什么是多任务处理?
• • ―任务”指的是要计算机做的一件事,计算机执行一个任 务通常就对应着运行一个应用程序 “单任务处理”与“多任务处理”
– 单任务处理:前一个任务完成后才能启动后一个任务的运行,任 务是顺序执行的 – 多任务处理(Multitasking):允许计算机同时执行多个任务,任务 是并发执行的
什么是前台任务与后台任务?
• 前台任务:能接受用户输入(击键或按击鼠标)的窗口只能 有一个,称为活动窗口,它所对应的任务称为前台任务 • 后台任务:除前台任务外,所有其它任务均为后台任务
• 前台任务与后台任务的区别:
– 前台任务对应的窗口(活动窗口)位于其它窗口的前面 – 活动窗口的标题栏比非活动窗口颜色更深(深蓝色)
(注:假设CPU不具备超线程功能)
3.2.3 存储管理和虚拟存储器
操作系统运行时内存的态势
用 户
正在运行的 应用程序 用户 接口外壳 应用 程序1 应用 程序2 应用 程序3 应用 程序k
操 作 系 统
窗口 管理
应用程序接口(API) 设备 文件 存储 管理 管理 管理
处理器 管理
文件系统,网络通信程序
.exe .com .dll .bat
• 常用数据文件的扩展名:
件 A n im a tio n /V id e o 动画 /视频文件 W eb d o c u m e n ts Web 网页文件
文件的组成和文件说明信息
• 每一个文件都由2部分组成:
文件名等说明信息
文件内容
文件名和文件扩展名 文件大小(长度) 在磁盘上存放的起始位置 文件时间(创建时间、最近修改
交给CPU去运行
– 只要时间片结束,不管任务有多重要,也不管它执行到什么地方, 正在执行的任务就会被强行暂停执行
– 上述的任务调度,每秒钟要进行几十次~几百次
• 实际上,操作系统本身的若干程序也是与应用程序同时运行的,它们 一起参与CPU时间的分配。当然,不同程序的重要性不完全一样,它
们获得CPU使用权的优先级也有区别
附:多任务处理与多核CPU
• CPU瞬间可同时执行的线程(任务)数目:
– 单核CPU:1
■ 双核CPU:2 ■ 四核CPU:4
3. 每个CPU负 责完成分配给 它的线程 1. 就绪线程排 队等候进入 CPU处理
Instructions
Results are sequenced
2. 那一个CPU 空闲,就把等 候的线程交给 它执行
文件 字节
外存储器的使用特性:
1 每次从外存读出(或写 入)的对象是一个程序或一个 文档、一张图片、一封邮件、 一首歌曲··· 2 按对象的名字进行存取 操作,而不是按地址存取
CPU
(按名存取) (按地址存取)
什么是文件(file) ?
• 程序和数据通常都存储在外存储器中,为了便于存取和管理, 它们都组织成 “文件(file)‖ • 文件是存储在外存储器中的一组相关信息的集合,例如:
3.2 计算机操作系统
•
• • • •
3.2.1 什么是操作系统
3.2.2 多任务处理 3.2.3 文件与文件管理 3.2.4 存储管理 3.2.5 设备管理
•
3.2.6 常用操作系统
什么是操作系统(OS)?
没有安装任何软件的计算机称为裸机, 裸机是无法使用的
操作系统是用于执行各种具有共性和基础性操作的软件,是 最重要的一种系统软件,几乎所有计算机都要安装OS • OS为用户提供了一个操 操作系统虚拟机 作使用计算机的友善的 用户界面
在开机启动BIOS 工作时,按下Del 键(或F2或F8健), 即可进入BIOS中 的CMOS设置程序
⑤ 装入引导程序
RAM
⑥ 执 行 引 导 程 序 ⑧ 运 行 操 作 系 统
硬盘
⑦ 装入操作系统 ④ 读 出
CMOS
③
从
引 导 何处 程 启动 序
显示初始界面
ROM BIOS
? ② 执行自举装入程序
• OS屏蔽了计算机中几乎 所有物理设备的技术细 节,为开发和运行其他 软件提供了一个高效、 可靠的平台
计算机硬件
为什么需要操作系统?
分配系统中 的资源
管理存储器 空间
控制基本的输入 /输出操作 进行计算机 之间的通信 方便用户的 操作使用 提供应用程 序开发平台
监测计算机 运行和故障
维护计算机 安全
操作系统
虚拟空间2
物理内存
特点:1)整个过程自动 完成; 2)程序可用内存 容量超过实际物理容量; 3)多个程序互不干扰
Windows XP的虚拟存储器
• Windows XP操作系统中:
– 每个程序的虚存空间最大可达到 4GB – 页面的大小通常是4KB
– 虚拟内存是系统盘根目录下的一 个名为pagefile.sys的文件,其大 小和位置用户可设置
· 一个程序 · 一张图片· 一只MP3歌曲 · 一封邮件
• 每个文件均有自己的“文件名”,用户(或软件)使用文件 名读出/写入(称为“存取”) 外存储器中的文件
• 文件的名字由两部分组成:(主文件名) [.扩展名]