第3章3.2 操作系统
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操作系统 第3章
操作系统第3章在计算机的世界里，操作系统就像是一位幕后的大管家，默默地协调着各种硬件和软件资源，让计算机能够高效、稳定地运行。
这一章，咱们就来深入探讨一下操作系统中的一些关键概念和技术。
首先，让我们来聊聊进程管理。
进程可以理解为正在运行的程序的实例。
操作系统需要有效地管理这些进程，包括创建、调度、终止等操作。
比如说，当您同时打开多个应用程序时，操作系统会合理地分配 CPU 时间给每个进程，确保它们都能得到执行的机会，不会出现某个进程独占资源而导致其他进程“挨饿”的情况。
进程调度算法在其中起着至关重要的作用。
常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等等。
先来先服务很直观，就是按照进程到达的先后顺序进行处理；短作业优先则会优先处理那些预计执行时间较短的进程，以提高系统的整体效率；时间片轮转则是给每个进程分配一段固定的时间片，时间一到就切换到下一个进程。
内存管理也是操作系统的重要职责之一。
计算机的内存资源是有限的，操作系统需要合理地分配和回收内存，以满足不同进程的需求。
这就涉及到内存分配算法，比如首次适应、最佳适应和最坏适应等。
虚拟内存技术的出现更是极大地扩展了计算机的可用内存空间。
它通过将一部分磁盘空间模拟成内存来使用，当内存不足时，将一些暂时不用的数据存放到磁盘中，需要时再重新调入内存，让用户感觉好像拥有了无限大的内存。
接下来，我们说一说文件系统。
文件是计算机中存储信息的基本单位，而文件系统则负责对文件进行组织、存储、检索和管理。
不同的操作系统可能采用不同的文件系统格式，比如Windows 常用的NTFS，Linux 常用的 EXT4 等。
文件系统中的目录结构就像是一个图书馆的书架分类，让我们能够快速找到所需的文件。
文件的读写操作也需要操作系统的支持，包括缓存机制、磁盘调度等，以提高文件访问的速度和效率。
设备管理也是操作系统不可忽视的一部分。
计算机中的设备种类繁多，如键盘、鼠标、打印机、硬盘等等。
第三章 计算机操作系统
3.3 进程管理
信号量的使用：
• • • 必须置一次且只能置一次初值 初值不能为负数 只能执行Down、Up操作
用Down、Up操作解决进程间互斥问题
进程 P1 进程 P2 进程 P3 Down(S) Down(S) Down(S) Up(S) Up(S) Up(S)
互斥区
用信号量实现互斥
S的初始值为1 进程 P Down(s) {对共享内存操作} up(s) 进程 Q Down(s) {对共享内存操作} up(s)
3.3 进程管理 3.3.6 进程的同步与互斥
进程的同步就是指相互协作的进程不断调整它们之间的相 对速度，以实现共同有序地推进。 换句话说,在操作系统中，允许多个进程并发运行。然而， 有些进程之间本身存在某种联系，它们在系统中需要一种协作， 以保证进程能正确有序地执行并维护数据的一致性。
例:A、B两进程同步工作如下图（A进程负责从键盘读数据到缓冲区，B进程从缓冲 区取数据并计算。 A进程
• Linux内核源代码情景分析
– 毛德操，胡希明 浙大出版社
• 莱昂斯unix源代码
3.1 操作系统概念及构成 3.1.1 操作系统的概念
操作系统：是管理计算机软硬件资源的程序，同 时它又是用户与计算机硬件的接口。
没有操作系 统，应用软 件如同空中 楼阁，无法 运行。
用户 系统程序和应用程序 操 作 系 统 硬 件 层
用信号量实现互斥解决竞争问题
x, y初始值为10
进程 P: x=x+1 P0. DOWN( S )
S的初始值为1
进程 Q: y=y-1 Q0. DOWN( S )
P1. MOV R0, X
P2. INC R0 P3. MOV X, R0 P4. UP( S ) 此时x=11, y=9
第3章3.2 操作系统
台任务窗口的任何部位, 或单击任务栏中对应的任务按钮）
12
3.2 操作系统
如何结束任务的运行？
每一个应用程序运行时都要占用大量的系统资源(存储器、
CPU、屏幕等)，所以当不再需要某个应用程序运行时，就应 该退出这个应用程序，释放它所占用的资源
多数应用程序都设计成交互式控制的方式，所以运行完毕后必
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
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
11
3.2 操作系统
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
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：
F ile T yp e Text 文本文件 Sound 声音文件 G ra p h ic s 图形、图像文 F ile E x te n s io n .tx t .w a v, .m id , .vo c .b m p , .p c x , .tif, .w m f, .jp g , .g if .flc , .fli, .a vi, .m p g .h tm l, .h tm
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3.2 操作系统
如何结束任务的运行？
每一个应用程序运行时都要占用大量的系统资源(存储器、
CPU、屏幕等)，所以当不再需要某个应用程序运行时，就应 该退出这个应用程序，释放它所占用的资源
多数应用程序都设计成交互式控制的方式，所以运行完毕后必
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
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
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3.2 操作系统
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
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：
F ile T yp e Text 文本文件 Sound 声音文件 G ra p h ic s 图形、图像文 F ile E x te n s io n .tx t .w a v, .m id , .vo c .b m p , .p c x , .tif, .w m f, .jp g , .g if .flc , .fli, .a vi, .m p g .h tm l, .h tm
高等教育出版社-第3章WindowsXP操作系统
37
3.5 磁盘管理--文件系统
文件系统是在计算机上命名、存储和安排文件的方法. 不同的操作系统采用不同的文件系统:
38
FAT16 （File Allocation Table）文件系统： DOS、 Windows 95使用FAT16文件系统，最大可以管理2 GB的分区。 FAT32文件系统：从Windows 98开始，FAT32开始流行。最 大可以支持2 TB（2048 GB)的磁盘分区。 NTFS（New Technology File System）文件系统：是 Windows NT/2000/XP专用格式，与FAT文件系统相比，功能更 强大，适合更大的磁盘和分区，支持安全性，是更为完善和 灵活的文件系统。它能更充分有效地利用磁盘空间、支持文 件级压缩、具备更好的文件安全性。
下拉列表框 选 项 卡 单 选 按 钮 滑 标 命 令 按 钮 文 本 框
14
复 选 框 数 值 框
3.2 Windows XP文件管理--文件
文件:一组相关信息的集合，用文件名标识。 格式：文件名.扩展名 文件命名规则: 中文Windows XP支持长文件名255个字符。 英文字母不区分大小写。 文件名中不能含下列符号（\ / : * ？ “ < > |）。
34
例3.3 添加新硬件
3.4 程序管理--应用程序的启动和退出
双击桌面上的应用程序图标或快捷图标。 启动 选择“开始→所有程序”命令，单击应用程序。 浏览“我的电脑”或“Windows资源管理器”，双击 应用程序文件。
35
选择“文件→关闭”命令。 退出 双击控制菜单框。 单击窗口右上角的“关闭”按钮。 使用快捷键“Alt＋F4”。 右击任务栏上的任务，在快捷菜单中选择“关闭”或“ 关闭组”命令。
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。
2021/3/18
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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。
2021/3/18
5
(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。
2017年江苏省专转本计算机复习资料第3章 计算机软件
任务5
任务4
任务2 任务3
按时间片轮转（10-20ms为1 个时间片 ） 按优先级调度
任 务
时间
3.2.3 存储管理
操作系统一般都采用虚拟存储技术（也称虚拟内 存技术，简称虚存）进行存储管理。 虚拟存储技术在基本思想：作业在运行时，没有 必要将全部程序和数据同时放进内存。虚拟存储技 术只把当前需要运行的那部分程序和数据放在内存， 且当其不再使用时，就被换出到外存。即程序中暂 时不用的其它部分放在作为虚拟存储器的硬盘上， 运行时由操作系统根据需要把保存在外存上的部分 调入内存。
复习：基本输入输出系统BIOS
基本输入/输出系统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：
加电自检程序 (诊断计算机故障) 系统自举（装入）程序 (启动计算机工作) 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)
虚拟存储技术使外存空间成为内存空间的延伸， 取消了内存和外存的区分，增加了运行程序可用的 存储容量，使计算机系统似乎有一个比实际内存储 器容量大得多得内存空间。
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，页面页面调度算法是 “最近最少使用”（LRU）算法。虚拟内存交换文 件的文件名是pagefile.sys，它位于系统盘根目录下。
···
学习、娱乐软件
运算器
控制器 存储器 输入设备 输出设备
数据库管理系统
程序语言处理系统
计算机系统是由硬件和软件组成的，两者缺一不可！
软件、硬件和用户的关系
第3章Windows操作系统
计算机基础
3.2 Windows XP操作基础
■ Windows XP的桌面布局
快速启动栏：
它的作用是快速启动。其中存放一些常用图标，如 Internet Explorer浏览器、Outlook Express和显示 桌面等快速启动图标。单击这些快速启动图标即可启 动相应的应用程序。
计算机基础
■窗口和窗口的操作
(2) 窗口的操作
①打开窗口。
②移动窗口。 ③改变窗口大小。
④最大化最小化窗口。
⑤切换窗口。 ⑥关闭窗口。 ⑦窗口的排列。
计算机基础
3.2 Windows XP操作基础
■窗口和窗口的操作
①打开窗口
当需要打开一个窗口时，可以通 过下面两种方式来实现： 选中要打开的窗口图标， 然后双击打开。 在选中的图标上右击，在 打开的快捷菜单中选择 “打开”命令，如图3-17 所示。
计算机基础
3.2 Windows XP操作基础
■ Windows XP的桌面布局
音量控制器： 用户可以通过拖动上面的小滑 块来调整扬声器的音量，当选择 “静音”复选框后，扬声器的声 音消失，如图3-9所示。
图3-9音量控制器
计算机基础
3.2 Windows XP操作基础
■ Windows XP的桌面布局
计算机基础
3.2 Windows XP操作基础
■ Windows XP的启动与退出
（2） 关闭计算机
【注销Windows】对话框中有两个选项，它们各自的 含义如下。 【切换用户】：保留当前用户所有打开的程序和数据， 暂时切换到其他用户使用该计算机，需要时可将计算机 快速返回执行切换用户操作之前的状态。 【注销】：当前用户注销身份并退出操作系统，计算 机回到当前用户没有登录之前的状态。
《计算机基础》操作系统
操作系统是一个庞大的管理控制程序，它直接运行在 计算机硬件上，是最基本的系统软件，也是计算机系统软 件的核心，同时还是靠近计算机硬件的第一层软件，其所 处的地位如图所示。
大学计算机应用基础（Windows 10+ WPS Office 2019 ）（微课版）
第3章
操作系统
2.2.2 操作系统基本功能
第3章
操作系统
3.2.4 添加桌面图标
1．添加系统图标
步骤1：在桌面空白处 单击鼠标右键，在弹出的快 捷菜单中选择“个性化”命 令。
步骤2：打开“个性化” 设置窗口，在窗口左侧选择 “主题”选项，在右侧“相 关的设置”栏中单击“桌面 图标设置”超链接。
大学计算机应用基础（Windows 10+ WPS Office 2019 ）（微课版）
大学计算机应用基础（Windows 10+ WPS Office 2019 ）（微课版）
第3章
操作系统
3.3.1 Windows 10文件管理
2．文件和文件夹的基本操作
（5）删除和还原文件或文件夹
（6）隐藏文件或文件夹
删除一些没有用的文件或文件夹， 可以减少磁盘上的多余文件，释放磁盘 空间，同时也便于管理。删除的文件或 文件夹实际上是移动到“回收站”中， 若误删除文件，还可以通过还原操作将 其还应用程序选项或应用程序所在的文件 夹选项。
步骤4：单击展开“腾讯软件”文件夹， 在“腾讯QQ”应用程序选项上单击鼠标右键， 在弹出的快捷菜单中选择【更多】/【打开文件 位置】命令。
大学计算机应用基础（Windows 10+ WPS Office 2019 ）（微课版）
第3章
1．启动Windows 10
开启计算机主机箱和显示器的电源开关， Windows 10将载入内存，接着开始对计算机的 主板和内存等进行检测，系统启动完成后将进 入Windows 10欢迎界面，若只有一个用户且没 有设置用户密码，则直接进入系统桌面。
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第3章
操作系统
2.2.2 操作系统基本功能
第3章
操作系统
3.2.4 添加桌面图标
1．添加系统图标
步骤1：在桌面空白处 单击鼠标右键，在弹出的快 捷菜单中选择“个性化”命 令。
步骤2：打开“个性化” 设置窗口，在窗口左侧选择 “主题”选项，在右侧“相 关的设置”栏中单击“桌面 图标设置”超链接。
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第3章
操作系统
3.3.1 Windows 10文件管理
2．文件和文件夹的基本操作
（5）删除和还原文件或文件夹
（6）隐藏文件或文件夹
删除一些没有用的文件或文件夹， 可以减少磁盘上的多余文件，释放磁盘 空间，同时也便于管理。删除的文件或 文件夹实际上是移动到“回收站”中， 若误删除文件，还可以通过还原操作将 其还应用程序选项或应用程序所在的文件 夹选项。
步骤4：单击展开“腾讯软件”文件夹， 在“腾讯QQ”应用程序选项上单击鼠标右键， 在弹出的快捷菜单中选择【更多】/【打开文件 位置】命令。
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第3章
1．启动Windows 10
开启计算机主机箱和显示器的电源开关， Windows 10将载入内存，接着开始对计算机的 主板和内存等进行检测，系统启动完成后将进 入Windows 10欢迎界面，若只有一个用户且没 有设置用户密码，则直接进入系统桌面。
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 .
由键盘输入的命令。它是用户与DOS系统的接口。
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。
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。
3.2 操作系统
abc.txt
Pn.exe
概论
···
教案 ···
讲稿 ···
资料 ···
01.doc
02.ppt
05.pdf
24
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）
2008/11/29
殷凯
25
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
2
3.2.1 概述
2008/11/29
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
16
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
18
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
19
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
20
其他的状态
[经济学]第3章__Windows操作系统教学教材
![[经济学]第3章__Windows操作系统教学教材](https://img.taocdn.com/s3/m/a40d2e1ca9114431b90d6c85ec3a87c240288a59.png)
(1) 选定单个对象 (2) 选定所有对象：“编辑”/“全部选定”菜单项。 (3) 选定多个连续的对象
①用矩形选定框圈住多个连续的对象 ； ②选定第一个对象，然后按下Shift键选定的最后一个对象。 (4) 选定多个不连续的对象 按住Ctrl键不放，然后逐个选定多个不连续的对象。 (5) 反向选定法 ① 先选定那些不想选定的对象； ② 单击“编辑”/“反向选择”菜单项。 (6) 取消选定 选定多个对象后，按住Ctrl键逐个单击不想要的对象。
CCF? . ???
CCF1 . EXE CCF1 . PPT CCF3 . DOC CCF3 . PPT CCF4 . TXT
C* . PPT
CCF1 . PPT CCF3 . PPT CCF24 . PPT
3.3.8 管理文件和文件夹
通过“资源管理器”的“工具”菜单的“文件夹选项”对话框更改选定 方式。
2、消除菜单
菜单单击项菜呈单深以色外：的该任菜何单地项方可或执按行“。Esc”键即可消除。
3、菜菜单单项中呈的灰命色令：该项菜单项不可执行。
3.2.6. 鼠标的基本操作
（1）指向 （2）单击 （3）双击 （4）拖动 （5）右键单击
§3.3Windows XP 中的文件管理
3.3.1文件和文件夹
1. 文件：是最小的数据组织单位,文件中可以存 放 文本、图像、声音和数据等信息，一个文 件是一组信息的集合。每个文件都有文件名 和文件类型。
三种关闭计算机模式：
（1）“待机”：下次唤醒时保持待机前的状态。 （2）“关闭”：关闭计算机。 （3）“重新启动”：相当于先执行关机操作，再开机。
注销用户
（1）“切换用户”：保留当前用户所有打开的程序和数据， 暂时切换到其他用户使用该计算机。
①用矩形选定框圈住多个连续的对象 ； ②选定第一个对象，然后按下Shift键选定的最后一个对象。 (4) 选定多个不连续的对象 按住Ctrl键不放，然后逐个选定多个不连续的对象。 (5) 反向选定法 ① 先选定那些不想选定的对象； ② 单击“编辑”/“反向选择”菜单项。 (6) 取消选定 选定多个对象后，按住Ctrl键逐个单击不想要的对象。
CCF? . ???
CCF1 . EXE CCF1 . PPT CCF3 . DOC CCF3 . PPT CCF4 . TXT
C* . PPT
CCF1 . PPT CCF3 . PPT CCF24 . PPT
3.3.8 管理文件和文件夹
通过“资源管理器”的“工具”菜单的“文件夹选项”对话框更改选定 方式。
2、消除菜单
菜单单击项菜呈单深以色外：的该任菜何单地项方可或执按行“。Esc”键即可消除。
3、菜菜单单项中呈的灰命色令：该项菜单项不可执行。
3.2.6. 鼠标的基本操作
（1）指向 （2）单击 （3）双击 （4）拖动 （5）右键单击
§3.3Windows XP 中的文件管理
3.3.1文件和文件夹
1. 文件：是最小的数据组织单位,文件中可以存 放 文本、图像、声音和数据等信息，一个文 件是一组信息的集合。每个文件都有文件名 和文件类型。
三种关闭计算机模式：
（1）“待机”：下次唤醒时保持待机前的状态。 （2）“关闭”：关闭计算机。 （3）“重新启动”：相当于先执行关机操作，再开机。
注销用户
（1）“切换用户”：保留当前用户所有打开的程序和数据， 暂时切换到其他用户使用该计算机。
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。
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。
计算机导论课件3.2 操作系统基础
格式化操作会清除分区的所有数据，要谨慎操作。
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。
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。
精品文档-计算机应用基础教程(第二版)王亚平-第3章
可满足不同应用的要求。操作系统有各种分类方式，根据其使 用环境、服务对象、系统功能来分类，有以下几种基本类型：
(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)。
20
(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。
17
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
19
(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。
21
(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。
(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)。
20
(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。
17
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
19
(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。
21
(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。
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2. 对存储空间进行保护
保护操作系统所在区域不被应用程序修改 保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改
3. 对存储空间进行扩充，使应用程序的存储空间不 受实际存储容量大小的限制 解决方案——虚拟存储器(Virtual Memory)
21
3.2 操作系统
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
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)
9
3.2 操作系统
BIOS和操作系统的启动过程
在开机启动BIOS 工作时，按下Del 键(或F2或F8健)，
硬盘
⑤ 装入引导程序
⑦ 装入操作系统
即可进入BIOS中
④
的CMOS设置程序
读
CMOS
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
12
3.2 操作系统
多任务处理举例 制作PPT讲稿
查 看 文 件 夹 内 容
收 发 电 子 邮
播 放 音 乐
件
13
3.2 操作系统
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
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
3.2 操作系统
虚拟存储器的工作过程
进程运行需访问某个页面中的内容时，若该页
面在物理内存，就直接访问物理内存
页面1
虚 页面2 拟 页面3 存 页面4
直接 访问
页
从交换区
交换 区作 为物 理内
15
3.2 操作系统
如何结束任务的运行？
每一个应用程序运行时都要占用大量的系统资源(存储器、 CPU、屏幕等)，所以当不再需要某个应用程序运行时，就应 该退出这个应用程序，释放它所占用的资源
多数应用程序都设计成交互式控制的方式，所以运行完毕后必 须由用户退出该程序。
Windows XP中退出应用程序的几种方法：
17
3.2 操作系统
CPU的管理（处理器管理）
目的：让CPU轮流为所有 任务服务
原则：公平性；优先级； 负载均衡
方法：
按时间片轮转（10-20ms
为1个时间片 ）
任
务
按优先级调度
时间
任务1
任务5
任务2
任务4 任务3
时间
18
3.2 操作系统
Windows中的处理器管理
Windows为了确保每个已经启动的任务都有机会运行，它采用“抢先式” 多任务处理技术： 由硬件计时器大约每10-20ms发出1次中断信号，Windows立即暂停 当前正在运行的任务，查看当前所有的任务，选择其中的一个交给 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
出
引
③
导
ROM
从②何执处行启自动举？装程入序程序
BIOS
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
问题：什么是冷启动？什么是热启动{Ctrl}+{Alt}+{Delete} ？
10
3.2 操作系统
3.2.1 多任务处理
11
3.2 操作系统
什么是任务，什么是多任务处理？
文件的名字由两部分组成：(主文件名) [.扩展名]
程序文件(可执行文件)： .exe .com .dll 等
数据文件：
.txt .pdf .doc .ppt .jpg .mp3 等
26
3.2 操作系统
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
Windows Phone 手机操作系统
Linux内核（自由软件）：
注：
安卓（Android）操作系统
我们平时提到“操作系统”时，
GNU/Linux 操作系统
有时指的是“操作系统内核”，
Darwin内核（类Unix系统）：
iOS 操作系统
有时指的是“操作系统产品”， 需按照上下文进行理解。
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)
前台任务与后台任务的共同点：都在计算机中运行 前台任务与后台任务的切换：
为了输入信息到某个后台任务中去，必须切换窗口(单击要激活的后 台任务窗口的任何部位, 或单击任务栏中对应的任务按钮）
OS为用户提供了一个操 作使用计算机的友善的
操作系统虚拟机
用户界面
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
3
3.2 操作系统
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
最快速的方法，是左击应用程序窗口右上角的红色“叉子”按钮 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
16
3.2 操作系统
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
方便用户的
操作使用
监测计算机
维护计算机 提供应用程
运行和故障
安全
序开发平台
4
3.2 操作系统
操作系统的组成
操作系统是一种大型、复杂的 软件产品，它包括：
操作系统内核（kernel）
其他配套软件, 如：
图形用户界面程序GUI
操
实用程序（任务管理器、磁
作 系
盘清理程序、杀毒软件、防 统
具有直接访问各种外设和全部 主存空间的特权；
负责系统资源的管理和分配
卖方应用程序 第3方应用程序
应用程序接口（API）
操 应用框架（app framework）
作
程序库（library）
系
操作系统内核
统 (NT，Linux，Darwin，···)
引导程序 设备驱动程序
硬件平台（ x86，ARM，···）
系统调用接口
进程管理
文件管理
存储管理
通信协议
电源管理
安全管理
6
3.2 操作系统
常用的OS内核
微软公司的NT内核：
Windows XP 操作系统
Windows Vista 操作系统
Windows7 操作系统
Windows 8 操作系统
Windows Server 2003、2008、2012 服务器操作系统
7
3.2 操作系统
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/或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
8
3.2 操作系统
基本输入输出系统（BIOS）
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
22
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
虚拟空间1
虚拟内存（pagefile.sys）
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”
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
14
3.2 操作系统
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
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：
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)
火墙等）
为支持应用软件开发和/或 运行的各种软件构件（如应 用框架、编译器、程序库等）
常用的应用程序（如日历、 计算器、资源管理器、网络 浏览器等）
卖方应用程序 第3方应用程序
应用程序接口（API） 应用框架（app framework）
程序库（library）
操作系统内核 （NT，Linux，Darwin ···）
3.2 操作系统
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
保护操作系统所在区域不被应用程序修改 保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改
3. 对存储空间进行扩充，使应用程序的存储空间不 受实际存储容量大小的限制 解决方案——虚拟存储器(Virtual Memory)
21
3.2 操作系统
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
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)
9
3.2 操作系统
BIOS和操作系统的启动过程
在开机启动BIOS 工作时，按下Del 键(或F2或F8健)，
硬盘
⑤ 装入引导程序
⑦ 装入操作系统
即可进入BIOS中
④
的CMOS设置程序
读
CMOS
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
12
3.2 操作系统
多任务处理举例 制作PPT讲稿
查 看 文 件 夹 内 容
收 发 电 子 邮
播 放 音 乐
件
13
3.2 操作系统
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
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
3.2 操作系统
虚拟存储器的工作过程
进程运行需访问某个页面中的内容时，若该页
面在物理内存，就直接访问物理内存
页面1
虚 页面2 拟 页面3 存 页面4
直接 访问
页
从交换区
交换 区作 为物 理内
15
3.2 操作系统
如何结束任务的运行？
每一个应用程序运行时都要占用大量的系统资源(存储器、 CPU、屏幕等)，所以当不再需要某个应用程序运行时，就应 该退出这个应用程序，释放它所占用的资源
多数应用程序都设计成交互式控制的方式，所以运行完毕后必 须由用户退出该程序。
Windows XP中退出应用程序的几种方法：
17
3.2 操作系统
CPU的管理（处理器管理）
目的：让CPU轮流为所有 任务服务
原则：公平性；优先级； 负载均衡
方法：
按时间片轮转（10-20ms
为1个时间片 ）
任
务
按优先级调度
时间
任务1
任务5
任务2
任务4 任务3
时间
18
3.2 操作系统
Windows中的处理器管理
Windows为了确保每个已经启动的任务都有机会运行，它采用“抢先式” 多任务处理技术： 由硬件计时器大约每10-20ms发出1次中断信号，Windows立即暂停 当前正在运行的任务，查看当前所有的任务，选择其中的一个交给 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
出
引
③
导
ROM
从②何执处行启自动举？装程入序程序
BIOS
① 执行加电自检程序
RAM
⑥⑧ 执运 行行 引操 导作 程系 序 统 显示初始界面
CPU
问题：什么是冷启动？什么是热启动{Ctrl}+{Alt}+{Delete} ？
10
3.2 操作系统
3.2.1 多任务处理
11
3.2 操作系统
什么是任务，什么是多任务处理？
文件的名字由两部分组成：(主文件名) [.扩展名]
程序文件(可执行文件)： .exe .com .dll 等
数据文件：
.txt .pdf .doc .ppt .jpg .mp3 等
26
3.2 操作系统
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
Windows Phone 手机操作系统
Linux内核（自由软件）：
注：
安卓（Android）操作系统
我们平时提到“操作系统”时，
GNU/Linux 操作系统
有时指的是“操作系统内核”，
Darwin内核（类Unix系统）：
iOS 操作系统
有时指的是“操作系统产品”， 需按照上下文进行理解。
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)
前台任务与后台任务的共同点：都在计算机中运行 前台任务与后台任务的切换：
为了输入信息到某个后台任务中去，必须切换窗口(单击要激活的后 台任务窗口的任何部位, 或单击任务栏中对应的任务按钮）
OS为用户提供了一个操 作使用计算机的友善的
操作系统虚拟机
用户界面
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
3
3.2 操作系统
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
最快速的方法，是左击应用程序窗口右上角的红色“叉子”按钮 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
16
3.2 操作系统
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
方便用户的
操作使用
监测计算机
维护计算机 提供应用程
运行和故障
安全
序开发平台
4
3.2 操作系统
操作系统的组成
操作系统是一种大型、复杂的 软件产品，它包括：
操作系统内核（kernel）
其他配套软件, 如：
图形用户界面程序GUI
操
实用程序（任务管理器、磁
作 系
盘清理程序、杀毒软件、防 统
具有直接访问各种外设和全部 主存空间的特权；
负责系统资源的管理和分配
卖方应用程序 第3方应用程序
应用程序接口（API）
操 应用框架（app framework）
作
程序库（library）
系
操作系统内核
统 (NT，Linux，Darwin，···)
引导程序 设备驱动程序
硬件平台（ x86，ARM，···）
系统调用接口
进程管理
文件管理
存储管理
通信协议
电源管理
安全管理
6
3.2 操作系统
常用的OS内核
微软公司的NT内核：
Windows XP 操作系统
Windows Vista 操作系统
Windows7 操作系统
Windows 8 操作系统
Windows Server 2003、2008、2012 服务器操作系统
7
3.2 操作系统
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/或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
8
3.2 操作系统
基本输入输出系统（BIOS）
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
22
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
虚拟空间1
虚拟内存（pagefile.sys）
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”
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
14
3.2 操作系统
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
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：
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)
火墙等）
为支持应用软件开发和/或 运行的各种软件构件（如应 用框架、编译器、程序库等）
常用的应用程序（如日历、 计算器、资源管理器、网络 浏览器等）
卖方应用程序 第3方应用程序
应用程序接口（API） 应用框架（app framework）
程序库（library）
操作系统内核 （NT，Linux，Darwin ···）
3.2 操作系统
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