操作系统实用教程设备文件与作业管理
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操作系统作业管理课件
。
作业的执行
在满足一定的运行条件后，系统将 作业加载到内存中并开始执行。
作业的控制
系统提供了各种控制功能，如挂起 、恢复、终止等，以实现对作业的 管理。
用户与作业的交互方式
输入输出重定向
用户可以通过文件、管道等方式重定向输入输出，以方便与作业的交互。
进程通信
进程间可以通过消息传递、共享内存等方式进行通信，实现用户与作业的交互。
大规模系统中的资源分配
总结词
在大规模系统中，资源分配是作业管理的一 个重要问题，如何合理地分配资源以提高系 统性能是面临的挑战。
详细描述
在大规模系统中，资源的分配对系统性能有 很大的影响。不合理的资源分配可能导致某 些作业等待时间过长，或者某些资源过度使 用，而其他资源则未得到充分利用。因此， 需要研究合理的资源分配策略来提高系统性 能。
系统调用和库函数
系统调用
操作系统提供了一组系统调用来完成特定的功能，如创建进程、读写文件等。
库函数
为了方便用户使用系统调用，系统还提供了一组库函数，它们将系统调用封装起来并为用户提供更加 友好的接口。
05
典型操作系统作业管 理比较
Unix/Linux系统作业管理
01
总结词
最灵活、最强大
02
03
高性能计算中的作业调度优化
要点一
总结词
要点二
详细描述
高性能计算需要高效的作业调度来提高计算效率和性能， 优化作业调度的目标是减少计算时间和提高计算效率。
在高性能计算中，作业调度的优化对于提高计算效率和性 能至关重要。通过优化作业调度，可以减少计算时间，提 高计算效率，从而加快科研和工程领域的进展。因此，需 要研究和实施高效的作业调度算法来满足高性能计算的需 求。
作业的执行
在满足一定的运行条件后，系统将 作业加载到内存中并开始执行。
作业的控制
系统提供了各种控制功能，如挂起 、恢复、终止等，以实现对作业的 管理。
用户与作业的交互方式
输入输出重定向
用户可以通过文件、管道等方式重定向输入输出，以方便与作业的交互。
进程通信
进程间可以通过消息传递、共享内存等方式进行通信，实现用户与作业的交互。
大规模系统中的资源分配
总结词
在大规模系统中，资源分配是作业管理的一 个重要问题，如何合理地分配资源以提高系 统性能是面临的挑战。
详细描述
在大规模系统中，资源的分配对系统性能有 很大的影响。不合理的资源分配可能导致某 些作业等待时间过长，或者某些资源过度使 用，而其他资源则未得到充分利用。因此， 需要研究合理的资源分配策略来提高系统性 能。
系统调用和库函数
系统调用
操作系统提供了一组系统调用来完成特定的功能，如创建进程、读写文件等。
库函数
为了方便用户使用系统调用，系统还提供了一组库函数，它们将系统调用封装起来并为用户提供更加 友好的接口。
05
典型操作系统作业管 理比较
Unix/Linux系统作业管理
01
总结词
最灵活、最强大
02
03
高性能计算中的作业调度优化
要点一
总结词
要点二
详细描述
高性能计算需要高效的作业调度来提高计算效率和性能， 优化作业调度的目标是减少计算时间和提高计算效率。
在高性能计算中，作业调度的优化对于提高计算效率和性 能至关重要。通过优化作业调度，可以减少计算时间，提 高计算效率，从而加快科研和工程领域的进展。因此，需 要研究和实施高效的作业调度算法来满足高性能计算的需 求。
操作系统 作业管理
作业步:一个作业分成若干个顺序处理的作业 单位。（输入、编译、计算等。每个作业步又 可细分成若干个子作业步）
线程：进程中一个能被独立调度的基本单元 作业的执行过程看成是任务 作业步的执行过程看成是进程 子作业步对应线程
三、作业的组织
批量型作业的用户，为了使系统掌握一个作业的 情况和提供完成该作业所需的条件，首先向系统提出 作业申请。作业申请包括作业情况、作业控制和资源 要求三部分。
八、终端作业的管理 命令语言 终端作业的控制
1、命令语言 不同的计算机提供给用户使用的操作控制
命令是各不相同的，但它们都有一个共同点， 每一条命令必须含有请求“做什么”要求“怎
么 做”的一些“参数”。在有些命令中参数是可
以 缺省
（1）“注册”和“注销”命令。 LOGIN 用户名 作业名 用户用该命令提出注册要求，表示用户要
一、作业的基本概念
严格说，在分时系统中，从系统角度来 看甚至没有作业的概念。因此，这里主要介 绍批处理系统的作业建立过程。
二、作业的定义
作业：用户在一次计算过程中或一次事务处 理过程中要求计算机系统所做的工作的集合。
作业
程序 数据（作业体）
作业说明书（作业控制
系统
语言）
用户
一次业务处理过程中，从输入程序和数据到 输出结果的过程(正准备进入内存的程序P101)
⑷ 文件管理。该类命令被用来管理和控 制 终端用户的文件。例如：拷贝、移动、删除、 改名等。
⑸ 编辑、编译、链接装配和执行编辑命 令 被用来帮助用户输入用户文件，不同的编辑
⑹ 通信。进行远程中断之间的呼叫、连接 以及断开等。从而在主机和终端之间建立会话 信道，和主机之间的信息发送与接收、显示、 编辑等工作。
2 操作系统-文件设备管理.ppt2 操作系统-文件设备管理
假设输入的时间为T，由缓冲区交给用户进程的时间为M，用户进程 计算的时间为C，则对该输入数据的处理时间为max(C,T)+M
Spooling技术
脱机输入输出技术：通过外围机控制输入、输出， 而不是通过主机控制。
通过主机控制的为联机输入输出技术。
Spooling(Simultaneous Peripheral Operations On Line) 外围设备联机同时操作。使得外设的操作跟CPU对数 据的处理同时进行。是对脱机输入输出技术的程序 模拟。
Spooling系统的组成
输入井、输出井(磁盘上)和井管理程序；输入缓冲 区和输出缓冲区（主存中）；预输入程序和缓输 出程序。
磁盘调度
磁盘调度分为移臂调度和旋转调度两类，并且是先进行移 臂调度然后进行旋转调度。
移臂调度算法
先来先服务 最短寻道时间优先：考虑哪个与当前的距离最近 扫描算法(电梯调度算法)：优先考虑磁头当前移动的方向， 再考虑哪个与当前的距离最近 循环扫描：在扫描算法基础上，每次扫描只向一个方向移 动。
缓冲技术
缓冲技术可提高外设利用率，使其尽可能处于忙 状态。有硬件缓冲和软件缓冲 引入缓冲技术的主要原因： 缓和CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾。 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间 的限制 提高CPU和I/O设备之间的并行性
缓冲技术
缓冲的种类：可分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲
2 4 0 5 1
旋转调度算法
一般选择旋转延迟时间最短的进程对磁盘的扇区 进行访问
考点
常考缓冲技术、Spooling技术的概念
操作系统
文件管理 设备管理
文件管理
文件 文件系统 文件结构 文件目录结构
Spooling技术
脱机输入输出技术：通过外围机控制输入、输出， 而不是通过主机控制。
通过主机控制的为联机输入输出技术。
Spooling(Simultaneous Peripheral Operations On Line) 外围设备联机同时操作。使得外设的操作跟CPU对数 据的处理同时进行。是对脱机输入输出技术的程序 模拟。
Spooling系统的组成
输入井、输出井(磁盘上)和井管理程序；输入缓冲 区和输出缓冲区（主存中）；预输入程序和缓输 出程序。
磁盘调度
磁盘调度分为移臂调度和旋转调度两类，并且是先进行移 臂调度然后进行旋转调度。
移臂调度算法
先来先服务 最短寻道时间优先：考虑哪个与当前的距离最近 扫描算法(电梯调度算法)：优先考虑磁头当前移动的方向， 再考虑哪个与当前的距离最近 循环扫描：在扫描算法基础上，每次扫描只向一个方向移 动。
缓冲技术
缓冲技术可提高外设利用率，使其尽可能处于忙 状态。有硬件缓冲和软件缓冲 引入缓冲技术的主要原因： 缓和CPU和I/O设备之间速度不匹配的矛盾。 减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间 的限制 提高CPU和I/O设备之间的并行性
缓冲技术
缓冲的种类：可分为单缓冲、双缓冲和循环缓冲
2 4 0 5 1
旋转调度算法
一般选择旋转延迟时间最短的进程对磁盘的扇区 进行访问
考点
常考缓冲技术、Spooling技术的概念
操作系统
文件管理 设备管理
文件管理
文件 文件系统 文件结构 文件目录结构
计算机操作系统之文件管理PPT课件
两级目录结构
将文件分为用户文件和系统文件两大 类，分别存放在不同的目录下。
树形目录结构
采用多级目录结构，形如一棵倒立的 树，根目录在最上层，子目录逐层向 下展开。
无环图目录结构
在树形目录结构的基础上，引入指针 实现目录间的链接，形成网状结构， 但不允许出现环。
路径名与链接技术
路径名
指从根目录出发到达指定文件所经过的目录序列，分为绝对路径和相对路径两种 。
回收。
文件管理是系统资源管理的集中 体现之一，直接影响系统的效率
和性能。
文件是存储在外部介质上的数据 集合，操作系统通过文件管理实 现对数据的组织、存取和保护。
文件系统基本功能
01
实现文件的有效存储、 读取和更新，保证数据 的可靠性和完整性。
02
提供方便的文件操作和 访问手段，支持多用户 共享文件和保护文件安 全。
01
02
03
索引节点的概念
存储文件元数据的数据结 构，包括文件属性、权限 、时间戳等。
目录项的概念
存储文件名和索引节点指 针的数据结构，用于将文 件名映射到索引节点。
分离技术的优势
提高文件检索速度，减少 磁盘I/O操作次数，支持 高效的文件系统操作。
磁盘调度算法优化
1 2 3
磁盘调度算法的作用
确定磁盘读写操作的顺序，以优化磁盘访问时间 和系统性能。
03
文件系统组织结构
目录结构设计原则
层次性原则
目录结构应清晰、有层次，便 于管理和维护。
稳定性原则
目录结构应相对稳定，不应频 繁变动。
可扩展性原则
目录结构应具备一定的扩展性 ，以适应未来的需求变化。
安全性原则
目录结构应保证数据的安全性 和完整性。
计算机基础第4章操作系统和文件管理
用来保存文件及文件夹。有：
二、 文件分类 系统文件 按性质分 按用途分： 库文件 用户文件
光盘驱动器
普通文件 目录与文件夹 设备文件
计算机基础
第二节 文件和文件管理
三、DOS文件目录管理
A的文件 DOS文件 程序文件
B的文件
Windows文件
……
数据文件
成磁 千盘 上上 万可 个以 文存 件放
如何在磁盘上查找文件？ 不同系统文件重名怎么办？
计算机基础
第一节 操作系统基础知识
• • • •
操作系统的功能
软件和硬件 资源管理
操作系统的分类 •单\多用户 •单机\网络 •单任务\多任务 特征：
•并发性 •共享性 •虚拟性 •不确定性
•
处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 作业管理
计算机基础 计算机基础
第一节 操作系统基础知识 第一节 操作系统基础知识
计算机基础
第二节 文件和文件管理
四、Windows文件夹管理
与DOS相同，文件存储也是树型结构，只是文 件目录换成文件夹。 例如： D:\dzh\hlp\dzh.hlp
一级文 件夹
二级文 件夹
文件
长文件名 文件名组成与DOS相同，但文件名字符个数可以为 1--255个（可区分大小写字母），每个文件有两个 文件名：长文件名和8.3格式的别名。而DOS系统中 只能是8.3格式。
以windows 基本元素:窗口、菜单、对话框、图标、帮助 为例介绍
图形用户界面的基本元素
最小化
一、窗口
菜单栏
最大化
关闭 滚动条
文件夹图 标 状态栏
计算机基础
第三节 常用操作系统
二、菜单
计算机操作系统文件管理课件pptx
计算机操作系统文件管理
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
课件pptx
2024/1/27
1
• 文件管理概述 • 文件结构与组织 • 文件操作与功能 • 文件保护与安全 • 文件系统性能优化 • 现代文件管理系统及应用
2024/1/27
目录
CONTENTS
2
01
删除文件
用户可以通过应用程序或命令行工具删除不再需要的文件。 删除文件时，操作系统会检查文件的访问权限，并将文件从 文件系统中彻底删除。需要注意的是，删除的文件将无法恢 复，因此用户在删除文件前应谨慎考虑。
14
04
文件保护与安全
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
2024/1/27
15
文件的访问控制
2024/1/27
访问控制列表（ACL）
01
定义用户和组对文件和目录的访问权限，实现灵活的访问控制
。
强制访问控制（MAC）
02
基于安全标签和安全策略（RBAC）
03
根据用户在组织中的角色和职责，分配文件和目录的访问权限
物理结构的类型
物理结构的特点
连续文件存储在一组连续的存储单元 中，链接文件和索引文件通过指针或 索引表来组织。
包括连续文件、链接文件、索引文件 等。
2024/1/27
9
文件目录结构
目录结构的定义
文件目录是记录系统中所有文件 的名字及其存放地址的目录表， 目录结构是文件目录的组织形式
。
2024/1/27
。
16
文件的加密与解密
2024/1/27
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
课件pptx
2024/1/27
1
• 文件管理概述 • 文件结构与组织 • 文件操作与功能 • 文件保护与安全 • 文件系统性能优化 • 现代文件管理系统及应用
2024/1/27
目录
CONTENTS
2
01
删除文件
用户可以通过应用程序或命令行工具删除不再需要的文件。 删除文件时，操作系统会检查文件的访问权限，并将文件从 文件系统中彻底删除。需要注意的是，删除的文件将无法恢 复，因此用户在删除文件前应谨慎考虑。
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04
文件保护与安全
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
2024/1/27
15
文件的访问控制
2024/1/27
访问控制列表（ACL）
01
定义用户和组对文件和目录的访问权限，实现灵活的访问控制
。
强制访问控制（MAC）
02
基于安全标签和安全策略（RBAC）
03
根据用户在组织中的角色和职责，分配文件和目录的访问权限
物理结构的类型
物理结构的特点
连续文件存储在一组连续的存储单元 中，链接文件和索引文件通过指针或 索引表来组织。
包括连续文件、链接文件、索引文件 等。
2024/1/27
9
文件目录结构
目录结构的定义
文件目录是记录系统中所有文件 的名字及其存放地址的目录表， 目录结构是文件目录的组织形式
。
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文件的加密与解密
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《计算机操作系统教程(第三版)》 第2章 作业管理
（2）将源程序和初始数据记录在某种输入介质上。例如 穿成一盘纸带，或在终端设备（包括键盘、显示器）上 直接编辑源程序。 （3）按照一定要求来控制计算机工作，并经过加工最后 算出结果。
二、对作业的处理的几个作业步
（1）编辑（修改）：建立新文件或是对原有文件进行修 改。 （2）编译：请求系统把修改好的源程序翻译成浮动目标 模块，并将它放在磁盘上，也可以穿孔输出或二者有之。 （3）链接：请求系统把主程序模块和其他所需要的子程 序和例行程序链接装配在一起，成为一个可执行的完整 的内存映像文件。 （4）运行：将内存映像文件调入内存，并启动之，最后 给出计算结果。 下一页
2.1.3 分时系统作业控制方法—命令
在分时系统（联机工作方式）中，终端与主 机的通信过程大致分为四步：呼叫、联接、通信、 退出。 1．呼叫 2．联接 3．通信 4．退出
（1）呼叫
当终端用户想从终端打入命令或输入信息时，他 首先要进行呼叫，例如通过类似电话拨号的方式 进行呼叫。当呼叫成功后，用户就可以从终端的 键盘上打入各种命令输入到计算机系统，即开始 第二步——联接。
三、作业步之间的关系表现为
（ 1 ）每个作业步运行的结果产生下一个作业步 所需要的文件。如图2.1所示。
（ 2 ）一个作业步能否正确地执行，依赖于前一 个作业步是否成功地完成。
下一页
图2.1 作业步之间的关系
返回本节
2.1.2 批处理系统作业运行前的准备——作 业控制语言
在脱机工作方式下系统提供作业控制语言 （ JCL，Job Control Language），它既可以写 成操作说明书的形式，也可穿孔成为作业控制卡 的形式（前者较多地为批处理系统所采用）。 操作系统根据作业申请表来分配作业所需的 资源并注册该作业；通过作业说明书（或作业控 制卡）对作业实施运行控制。一般在批处理系统 中都提供JCL语言。
操作系统实用教程第6章 设备、文件与作业管理
－windows2003
6.3 文件管理
文件的实现 讨论：连续分配、链表分配和采用索引的链表 分配的各自实现原理是什么？各有什么优缺点？ 目录的实现
线性表算法
哈希表算法
其它算法
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.4 作业管理
作业调度
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.4 作业管理
调度算法举例 见教材例子6-1，6-2，6-3.
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.5 操作系统接口
接口的任务
接口的分类
命令接口 程序接口（系统调用）
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.6 实训6 Windows 2003 的设备与文件管理
实训目的，P190
实训过程，P191 实训报告，P191 本章小结：P192
本章习题：P192-193
操作系统实用教程
－windows2003
6.3 文件管理
目录的功能
实现“按名操作” 提高检索速度 允许文件同名 允许文件共享
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.3 文件管理
目录的结构（单极目录结构）
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.2 设备管理
I/O设备硬件组成 几乎所有的微型机和小型机都采用如下所示的 单总线模型，以实现CPU与控制器之间的通信。
6.3 文件管理
文件的实现 讨论：连续分配、链表分配和采用索引的链表 分配的各自实现原理是什么？各有什么优缺点？ 目录的实现
线性表算法
哈希表算法
其它算法
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.4 作业管理
作业调度
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.4 作业管理
调度算法举例 见教材例子6-1，6-2，6-3.
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.5 操作系统接口
接口的任务
接口的分类
命令接口 程序接口（系统调用）
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.6 实训6 Windows 2003 的设备与文件管理
实训目的，P190
实训过程，P191 实训报告，P191 本章小结：P192
本章习题：P192-193
操作系统实用教程
－windows2003
6.3 文件管理
目录的功能
实现“按名操作” 提高检索速度 允许文件同名 允许文件共享
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.3 文件管理
目录的结构（单极目录结构）
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.2 设备管理
I/O设备硬件组成 几乎所有的微型机和小型机都采用如下所示的 单总线模型，以实现CPU与控制器之间的通信。
计算机操作系统中的文件和管理
计算机操作系统中的文件和管理Introduction文件是计算机系统中存储数据的基本单位，计算机操作系统负责文件的创建、管理和使用。
文件管理是操作系统中的关键部分，它包括文件组织、存储和访问。
本文将探讨计算机操作系统中的文件和管理的相关内容。
一、文件的基本概念和组织1. 文件的定义文件是计算机中用于存储和管理信息的有序集合。
每个文件由一串数据组成，可以是文本、图像、音频或其他格式。
2. 文件的属性文件具有一些基本属性，如文件名、大小、创建时间、修改时间等。
这些属性可以帮助用户更方便地管理和查找文件。
3. 文件的组织方式计算机操作系统通常采用层次化的文件组织方式。
文件系统中的文件按照树形结构组织，其中最顶层的目录称为根目录，每个目录下可以包含其他目录和文件。
二、文件的存储和管理1. 文件存储的方式文件可以以连续、链式或索引方式进行存储。
连续存储方式将文件数据存放在一起，适合小文件；链式存储方式使用指针将文件块连接在一起，适合大文件；索引存储方式通过索引表进行文件数据的映射和定位。
2. 文件的命名和访问操作系统提供了不同的文件命名方式，如扩展名、目录路径等。
文件访问可以通过文件的绝对路径或相对路径进行定位和操作。
3. 文件的权限和保护文件管理系统需要对文件进行权限分配和访问控制，以保护文件的安全性和完整性。
用户可以通过权限设置来限制其他用户对文件的操作。
三、文件的操作和常见问题1. 文件的创建和删除用户可以通过操作系统提供的命令或图形界面创建和删除文件。
创建文件时需要指定文件名和存放位置，删除文件时需要确认操作，以避免误操作导致文件丢失。
2. 文件的复制和移动操作系统提供了文件复制和移动功能，用户可以将文件从一个目录复制到另一个目录，或者在同一个目录下对文件进行重命名。
3. 文件的读取和写入用户可以使用文件读取操作从文件中读取数据，使用文件写入操作将数据写入文件。
读取和写入操作需要考虑文件是否存在、权限是否允许等情况。
04操作系统和文件管理PPT课件
件管理器中）。在组织文件时一般将同类的
文件归入一个文件夹中，然后分层组织，但
层数不宜过多
-
22
文件基础知识
路径：定义文件的位置，包括驱动器 符、文件夹（可能多层）、文件名和 扩展名
-
23
文件基础知识
磁盘分区：硬盘驱动器上被当作独立 存储单元的区域，需要指定驱动器名
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24
文件基础知识
❖ 文件大小：文件在存储器内所占据空间的多 少。度量单位：byte、KB、MB
直接使用 “另存为” 对话框
需要特殊 格式转换 软件
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31
文件管理
❖ 应用程序中的文 件管理功能：事 实上是使用“另 存为…”命令后 弹出的命令窗口， 可完成文件复制、 删除、重命名等
通电 启动引导程序 开机自检 识别外围设备 加载操作系统 检查配置文件并对操作系统
进行定制
-
11
计算机操作系统
❖ 操作系统位置：一般存储在硬盘上 （C盘居多），硬盘的0磁道1扇区 存放操作系统引导程序（MBR，主 引导记录）， 计算机引导成功后将 控制权交给操作系统，然后将操作 系统内核读入RAM，并一直驻留在 内存中，其它部分根据需要调入
❖ 操作系统管理处理器：是通过把CPU 的时间片分配给各个任务（进程）来 进行的，或将多进程均衡分配给多个 处理单元CPU。
❖ 操作系统管理内存：每一应用程序都 有自己独立使用的内存空间，不能超 出该范围，否则产生内存泄漏（溢 出），影响到其它程序的运行，甚至 导致系统崩溃。
-
4
任务管理器显示的进程及占用的 cpu、内存资源等
-
12
计算机操作系统
❖ 常见的操作系统：
Windows：最流行的操作系统，占全球 的80%以上，目前有若干版本
操作系统 第5章 设备管理与文件管理
控制器表COCT
通道标识符：channelid 通道状态：忙/闲 与通道连接的控制器表首址 通道队列的队首指针 通道队列的队尾指针
系统设备表SDT
通道控制表CHCT
设备分配过程
(1) 根据用户请求的 根据用户请求的I/O设备的逻辑名，查找逻辑设备和物理设备 设备的逻辑名， 设备的逻辑名 的映射表； 的映射表；
T4(缓缓4) M4 C4
缓冲池
收容 输入 提取 输入
用 户 程 序
输入设备
收容输入 hin 提取输
提取输入 sin 收容输 hout
输
设备
提取 输
sout
收容 输
5.1.4 设备驱动
目的：为了将设备的硬件复杂性与用户隔离， 建立一种通用的I/O接口规范，使I/O设备的改 变不会对操作系统本身产生影响。 设备驱动程序又称为设备处理程序，它是I/O进 程与设备控制器之间的通信程序。 主要任务是接受上层软件发来的抽象要求，如 read或write命令，再把它转换为具体要求，发 送给设备控制器。此外，它也将由设备控制器 发来的信号传送给上层软件，从而完成两者间 的相互通信。
以字节为单位，中断驱动 以一个数据块为单位 对一组数据块操作，设立 通道执行I/O指令
5.2.1 程序直接控制方式
优点：？ 优点 缺点：？ 基本单位：？
5.2.2 中断控制方式
优点：？ 优点 缺点：？ 基本单位：？
5.2.3 DMA方式
• DMA方式又称直接存储器访问（Direct Memory Access）方式。其基本思想是在外设和主存之间 开辟直接的数据交换通路。
设备分配流程图
忙
从SDT（系统设备表）中找到 该设备的DCT（设备控制表）
操作系统的五大功能
操作系统的五大功能在我们日常使用的计算机和各种智能设备中，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个幕后的大管家，默默地协调着硬件和软件的工作，为我们提供了一个稳定、高效、便捷的计算环境。
操作系统具有五大主要功能，分别是处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和作业管理。
接下来，让我们逐一了解一下这五大功能。
首先是处理器管理。
处理器，也就是我们常说的 CPU，是计算机的核心部件，它的工作速度非常快，但在同一时刻只能执行一个任务。
而我们在使用计算机时，往往会同时运行多个程序，比如一边听音乐，一边浏览网页，还可能在后台进行文件下载。
这时，操作系统的处理器管理功能就发挥作用了。
它负责合理地分配处理器的时间，让各个程序都能得到执行的机会，并且能够快速地在不同的程序之间进行切换，使得我们感觉好像多个程序在同时运行。
为了实现这个功能，操作系统会采用进程和线程的概念。
进程是一个正在运行的程序实例，而线程则是进程中的执行单元。
操作系统会根据进程和线程的优先级、等待时间等因素，来决定哪个进程或线程能够获得处理器的使用权。
其次是存储器管理。
存储器，包括内存和外存，是用于存储程序和数据的地方。
内存的速度快，但容量有限；外存的容量大，但速度相对较慢。
操作系统需要合理地管理存储器，以确保程序和数据能够被正确地存储和访问。
在内存管理方面，操作系统会负责分配和回收内存空间，避免内存泄漏和内存碎片的产生。
它还会采用虚拟内存技术，将部分外存空间作为内存的扩展，使得计算机能够运行比实际内存更大的程序。
在外存管理方面，操作系统会负责文件的存储和检索，以及磁盘空间的分配和回收。
它会采用目录和文件系统的结构，来组织和管理外存中的数据，使得用户能够方便地查找和访问所需的文件。
设备管理是操作系统的另一个重要功能。
计算机系统中连接着各种各样的设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机、网络接口等。
操作系统需要对这些设备进行有效的管理，使其能够正常工作，并为用户提供良好的服务。
05软件技术基础操作系统设备管理与文件管理课件
设备管理
基本内容
I/O devices 设备
基本概念. I/O请求的检测与控制 设备管理程序 Buffering 缓冲技术 Spooling.虚拟设备技术
I/O Control 控制方式
Polling 轮询 Interrupt 中断 Direct memory access (DMA) I/O channel 通道技术
基本概念与术语
文件：具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。
组成部分：
（1）文件体：文件本身的信息 （2）文件属性：文件存储和管理信息 文件名、文件内部标识、文件存储地
址、访问权限和访问时间等。
操作数 寄存器
Busy 寄存器 状态寄存器 数据缓冲区
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
用汇编语言控制寄存器 – 对键盘的操作
in al,60h push ax in al,61h mov ah,al or al,80h out 61h,al xchg ah,al out 61h,al pop ax test al,80h jnz cont
CPU 恢 复 中 断 任务处理
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
控制器
操作码 寄存器
2
操作数 寄存器
1
设备
3
Busy 寄存器
4
状态寄存器
5
数据缓冲区
6
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
CPU
7
内存
中断向量表与中断处理程序
256 个中断 4 个字节为一个中断处理程序 入口 偏移地址：段地址
1. 设备驱动程序被告知 传送磁盘数据到缓冲 区地址X
2. 设备驱动程序告诉磁 盘控制器从缓冲区地 址X传送C字节数据
基本内容
I/O devices 设备
基本概念. I/O请求的检测与控制 设备管理程序 Buffering 缓冲技术 Spooling.虚拟设备技术
I/O Control 控制方式
Polling 轮询 Interrupt 中断 Direct memory access (DMA) I/O channel 通道技术
基本概念与术语
文件：具有标识符（文件名）的一组相关信息的集合。
组成部分：
（1）文件体：文件本身的信息 （2）文件属性：文件存储和管理信息 文件名、文件内部标识、文件存储地
址、访问权限和访问时间等。
操作数 寄存器
Busy 寄存器 状态寄存器 数据缓冲区
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
用汇编语言控制寄存器 – 对键盘的操作
in al,60h push ax in al,61h mov ah,al or al,80h out 61h,al xchg ah,al out 61h,al pop ax test al,80h jnz cont
CPU 恢 复 中 断 任务处理
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
控制器
操作码 寄存器
2
操作数 寄存器
1
设备
3
Busy 寄存器
4
状态寄存器
5
数据缓冲区
6
05 软件技术基础 操作系统设备管理与文件管理
CPU
7
内存
中断向量表与中断处理程序
256 个中断 4 个字节为一个中断处理程序 入口 偏移地址：段地址
1. 设备驱动程序被告知 传送磁盘数据到缓冲 区地址X
2. 设备驱动程序告诉磁 盘控制器从缓冲区地 址X传送C字节数据
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第11章 Windows的设备管理和文件系统
Windows支持多种文件系统格式，包括：CDFS, UDF, FAT12, FAT16 ,FAT32和NTFS。
CDFS和UDF
–CDFS(CD-ROM文件系统) 是一个支持CD-ROM文件的只读文件系统 ，最大支持的文件大小为4GB，最多支持65,535个目录。UDF(通用磁
盘格式文件系统)主要提供了对DVD文件的支持。
返回到调用程序，等I/O请求处理完后，再进行数据同步。
–快速I/O：为了提高系统访问文件或高速缓存的速度，Windows还提供了一种直 接访问文件系统驱动和缓存管理器的I/O处理器制。这种I/O处理避免了发送I/O请
求包而带来的延时，可以提高访问的效率。
–映射文件I/O：通过映射文件， Windows可以将磁盘上的文件当作进程的虚拟空 间的一部分。应用可以将文件当作一个大的数组来直接访问，而内存管理器通过 映射文件I/O来完成映射文件到磁盘文件的转换。在核心操作系统服务中，映射文
FAT
–FAT（文件分配表文件系统）是一个简单的文件系统，它最初是为 DOS操作系统设计的。它适用于小容量的磁盘，文件目录也比较简单 。为了向后兼容，Windows NT体系结构的操作系统仍然支持FAT文件
系统。
–FAT文件系统是根据其组织形式（文件分配表）而命名的，文件分配 表位于卷的开头。为了防止文件系统遭到破坏，FAT文件系统保存了两 个文件分配表，当其中一个遭到破坏时，另外一个可以作为备份。而 且，文件分配表和根目录必须放在磁盘的一个固定的位置，这样系统
11.1.1设计目标
Windows I/O系统为应用程序和操作系统服务提供了一个操作设备的抽象 层，它由若干个运行在核心态的系统服务组成。我们可以从Windows I/O
系统的设计目标来了解它的主要特点：
CDFS和UDF
–CDFS(CD-ROM文件系统) 是一个支持CD-ROM文件的只读文件系统 ，最大支持的文件大小为4GB，最多支持65,535个目录。UDF(通用磁
盘格式文件系统)主要提供了对DVD文件的支持。
返回到调用程序，等I/O请求处理完后，再进行数据同步。
–快速I/O：为了提高系统访问文件或高速缓存的速度，Windows还提供了一种直 接访问文件系统驱动和缓存管理器的I/O处理器制。这种I/O处理避免了发送I/O请
求包而带来的延时，可以提高访问的效率。
–映射文件I/O：通过映射文件， Windows可以将磁盘上的文件当作进程的虚拟空 间的一部分。应用可以将文件当作一个大的数组来直接访问，而内存管理器通过 映射文件I/O来完成映射文件到磁盘文件的转换。在核心操作系统服务中，映射文
FAT
–FAT（文件分配表文件系统）是一个简单的文件系统，它最初是为 DOS操作系统设计的。它适用于小容量的磁盘，文件目录也比较简单 。为了向后兼容，Windows NT体系结构的操作系统仍然支持FAT文件
系统。
–FAT文件系统是根据其组织形式（文件分配表）而命名的，文件分配 表位于卷的开头。为了防止文件系统遭到破坏，FAT文件系统保存了两 个文件分配表，当其中一个遭到破坏时，另外一个可以作为备份。而 且，文件分配表和根目录必须放在磁盘的一个固定的位置，这样系统
11.1.1设计目标
Windows I/O系统为应用程序和操作系统服务提供了一个操作设备的抽象 层，它由若干个运行在核心态的系统服务组成。我们可以从Windows I/O
系统的设计目标来了解它的主要特点：
操作系统作业管理教学文档
操作系统作业管理教学文档嘿，朋友们！今天咱们来聊聊操作系统作业管理这回事儿。
咱先来说说，啥是作业管理呢？就好比你是一个大管家，要把家里各种各样的活儿安排得井井有条。
操作系统的作业管理也是这个道理，它得把电脑里的那些任务都给处理好。
你想想，电脑里同时运行着好多程序，有上网查资料的，有听歌看电影的，还有处理文档的。
这就像是一群小朋友在教室里，都吵着要老师关注。
那这时候，作业管理就得出来说话啦，“别吵别吵，一个个来！”作业管理得决定哪个任务先运行，哪个任务后运行。
这可不能随便，得有个合理的安排。
比如说，要是系统正在忙着处理一个很紧急很重要的任务，像正在给老板做马上要用的报告，这时候就不能被其他不太重要的事儿给打断，对吧？还有啊，作业管理得时刻盯着这些任务的进展。
要是哪个任务出了问题，比如突然卡住不动了，就得赶紧想办法解决，就像你看到小朋友摔倒了，得赶紧扶起来一样。
说到这儿，咱再讲讲作业管理里的调度算法。
这算法就像是给任务们排排队的规则。
有的算法就看哪个任务先来，先到先得；有的算法看哪个任务着急，着急的先处理；还有的算法会综合考虑任务的各种情况，就像选班长，不能只看成绩，还得看品德和能力呢。
举个例子，假如你正在下载一个超大的游戏，这时候你又想打开网页查个资料。
作业管理就得琢磨琢磨啦，是先让下载继续，还是先暂停下载，让网页优先打开？要是处理不好，你可能会等得着急上火。
再比如说，电脑同时在进行杀毒和视频编辑。
杀毒虽然重要，可要是你着急要把视频编辑完，作业管理就得聪明点，让视频编辑先多占点资源，快点完成。
总之，操作系统的作业管理就像是一个聪明的指挥家，让电脑里的各项任务都能有序、高效地进行。
要是没有它，那电脑可就乱套啦，就像没有指挥的乐队，演奏出来的肯定是一团糟。
所以说，好好了解作业管理，对咱们更好地使用电脑可太重要啦！我的观点就是，掌握操作系统作业管理的知识，能让我们更明白电脑的运行原理，用起电脑来更得心应手，也能让我们在面对电脑问题时，多一些解决的思路和办法。
操作系统实用教程设备文件与作业管理课件
操作系统实用教程设备文件与作业管理课件
目录
设备管理文件系统作业管理系统性能优化系统安全与维护
01
CHAPTER
设备管理
设备驱动程序定义
设备驱动程序是操作系统内核的一部分，用于控制和管理硬件设备。
设备驱动程序功能
设备驱动程序的主要功能包括初始化设备、配置设备、发送和接收数据等。
设备驱动程序与应用程序的关系
04
CHAPTER
系统性能优化
内存管理是操作系统的重要功能之一，通过合理分配和释放内存，可以提高系统性能和响应速度。
内存优化概述
内存分区管理是一种常见的内存管理策略，通过将内存划分为不同的区域，可以更好地满足不同程序的需求。
内存分区管理
当系统内存不足时，操作系统会将部分内存数据交换到磁盘上，以释放空间给其他程序使用。
操作系统负责分配和管理设备资源，通过合理分配和调度设备资源可以提高设备的利用率和响应速度。
设备故障处理
当设备出现故障时，操作系统应该能够及时检测和处理故障，以保证系统的稳定性和可靠性。
文件系统优化概述
文件系统是操作系统中用于存储和管理数据的部分，通过优化文件系统可以提高系统的存储性能和数据访问速度。
02
CHAPTER
文件系统
总结词
文件是存储在外部存储器上的数据集合，是操作系统进行信息存储和检索的基本单位。
详细描述
文件是由操作系统管理的数据单位，可以包含程序代码、文本、图片、音频、视频等各种类型的数据。文件是用户与操作系统交互的重要桥梁，用户可以通过文件系统来创建、打开、编辑、删除和管理文件。
系统安全与维护
对操作系统中的用户进行权限设置，限制用户对系统资源的访问，确保系统安全。
目录
设备管理文件系统作业管理系统性能优化系统安全与维护
01
CHAPTER
设备管理
设备驱动程序定义
设备驱动程序是操作系统内核的一部分，用于控制和管理硬件设备。
设备驱动程序功能
设备驱动程序的主要功能包括初始化设备、配置设备、发送和接收数据等。
设备驱动程序与应用程序的关系
04
CHAPTER
系统性能优化
内存管理是操作系统的重要功能之一，通过合理分配和释放内存，可以提高系统性能和响应速度。
内存优化概述
内存分区管理是一种常见的内存管理策略，通过将内存划分为不同的区域，可以更好地满足不同程序的需求。
内存分区管理
当系统内存不足时，操作系统会将部分内存数据交换到磁盘上，以释放空间给其他程序使用。
操作系统负责分配和管理设备资源，通过合理分配和调度设备资源可以提高设备的利用率和响应速度。
设备故障处理
当设备出现故障时，操作系统应该能够及时检测和处理故障，以保证系统的稳定性和可靠性。
文件系统优化概述
文件系统是操作系统中用于存储和管理数据的部分，通过优化文件系统可以提高系统的存储性能和数据访问速度。
02
CHAPTER
文件系统
总结词
文件是存储在外部存储器上的数据集合，是操作系统进行信息存储和检索的基本单位。
详细描述
文件是由操作系统管理的数据单位，可以包含程序代码、文本、图片、音频、视频等各种类型的数据。文件是用户与操作系统交互的重要桥梁，用户可以通过文件系统来创建、打开、编辑、删除和管理文件。
系统安全与维护
对操作系统中的用户进行权限设置，限制用户对系统资源的访问，确保系统安全。
操作系统和文件管理PPT课件
文件格式多样化
随着各种应用软件的不断发展，文件格式越来越 多样化，给文件的兼容性和互操作性带来了挑战 。解决方案包括制定统一的文件格式标准、开发 通用的文件格式转换工具等。
跨平台整合难度
不同操作系统和设备之间的差异给跨平台整合带 来了难度。解决方案包括采用跨平台开发框架、 制定统一的接口标准、提供云服务支持等。
虚拟文件系统
实现虚拟文件系统层，屏蔽底层硬件设备的差异，提高文件系统的可 移植性和兼容性。
文件系统的性能优化
01
缓存技术
利用内存作为磁盘缓存，减少磁 盘I/O次数，提高文件访问速度。
03
并行处理技术
利用多核CPU和分布式存储技术 ，实现文件系统的并行处理，提 高数据处理能力和系统吞吐量。
02
索引技术
文件管理的挑战与解决方案
数据量爆炸式增长
随着大数据时代的到来，数据量呈现爆炸式增长 ，给文件管理带来了巨大的挑战。解决方案包括 采用分布式存储技术、数据压缩技术等，提高存 储效率和管理性能。
数据安全问题
网络安全问题日益严重，数据泄露、篡改等安全 问题对文件管理构成了严重威胁。解决方案包括 加强数据加密技术、完善访问控制机制、定期备 份数据等。
文件的操作与保护
文件操作
文件操作包括创建、打开、读写、关闭和删除等。这些操作是用户与文件系统交 互的基本方式。
文件保护
文件保护是防止未经授权的用户访问或修改文件的过程。常见的文件保护措施包 括访问控制列表（ACL）、加密和备份等。这些措施可以确保文件的安全性和完 整性。
03
操作系统中的文件管理
文件目录的管理
操作系统通过设备管理，管理存储设 备如硬盘、U盘等，确保文件数据的 可靠存储和访问。
计算机软件基础之操作系统设备管理
实时操作系统
是专为应用程序提供方便、可靠的端对端分布式或实时网络通信能力的
支撑环境。
常见操作系统类型
网络操作系统
是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开 发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。
分布式操作系统
是一种基于计算机网络的操作系统，通过网络将物理上分布的具有不同功能的 多个计算机系统互联，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。
文件系统概念及结构
文件系统概念
是操作系统中负责管理持久性数据的 子系统，为应用程序提供统一的接口 和数据存储服务。
文件系统结构
包括文件目录结构、文件组织方式、 文件访问权限等部分，决定了文件的 存储方式和访问效率。
存储空间分配策略
连续分配策略
索引分配策略
为每个文件分配连续的磁盘空间，适 用于固定大小且数量较少的文件。
设备驱动程序调试技巧
使用调试工具
利用调试工具进行单步跟踪、断 点设置、变量查看等操作，以便
定位问题所在。
日志输出
在关键位置添加日志输出语句，记 录程序运行状态和关键数据，有助 于问题分析和定位。
调试信息查看
查看操作系统或相关工具提供的调 试信息，如内核日志、设备状态信 息等，以便了解设备运行情况和问 题所在。
计算机软件基础之操作系统 设备管理
• 操作系统概述 • 设备管理基本概念 • 存储设备管理 • 输入输出设备管理 • 设备驱动程序设计与实现 • 现代操作系统中设备管理新技术探
讨
01
操作系统概述
定义与功能
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软 硬件资源、提供用户界面以及组织计 算机工作流程的程序集合。
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操作系统实用教程
－windows2003
6.1 Windows 2003的设备与文件管理
设备管理器的基本功能
➢查看系统设备 ➢禁用和启用设备 ➢查看和修改设备属性 ➢管理即插即用设备 ➢安装系统设备 ➢更新设备驱动程序 ➢管理硬件配置文件
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.2 设备管理
I/O设备软件的组成
➢设备驱动程序 ➢设备独立软件 ➢用户空间的I/O设备软件
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.2 设备管理
操作系统实用教程
－windows2003
I/O设备硬件组成
几乎所有的微型机和小型机都采用如下所示的 单总线模型，以实现CPU与控制器之间的通信。
作业调度
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.4 作业管理
作业的分类
➢批处理作业 ➢交互式作业
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.4 作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
作业调度
系统要在用户输入的一批作业中按一定的策略 选取多个作业，为它们分配必要的资源，使它们能 同时执行，这就是作业调度。作业调度又称为高级 调度或宏观调度。
目录
把所有的文件控制块组织在一起，就构成了文 件目录，即文件控制块的有序集合。
第6章 设备、文件与作业管理
6.3 文件管理
目录的功能
➢实现“按名操作” ➢提高检索速度 ➢允许文件同名 ➢允许文件共享
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.3 文件管理
目录的结构（单极目录结构）
学习目标：了解设备管理、文件管理、作业管理 及操作系统接口的基础知识，学会Windows 2003 操作系统的设备管理操作。
学习内容：设备管理的原理、文件管理的原理、 作业管理的原理、操作系统接口的基础知识、 Windows 2003的设备与文件管理操作。
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.3 文件管理
目录的结构（多极目录结构）
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
6.3 文件管理
目录的操作
➢create（创建目录） ➢delete（删除目录） ➢opendir（目录内容可读取） ➢closedir（关闭目录）
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
学习目标与学习内容 Windows 2003的设备与文件管理 设备管理 文件管理 作业管理 操作系统接口
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理
第6章 设备、文件与作业管理
6.3 文件管理
文件的基本概念
➢文件的定义 ➢文件的命名 ➢文件的分类 ➢文件的属性 ➢文件的存取 ➢文件的结构
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.3 文件管理
操作系统实用教程
－windows2003
文件控制块
文件控制块是指操作系统为管理文件而设置的 数据结构，存放了为管理文件所需的所有有关信息。
第6章 设备、文件与作业管理 6.4 作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
作业调度算法
➢先来先服务调度算法 ➢短作业优先调度算法 ➢响应比高者优先调度算法 ➢优先数调度算法 ➢分类调度算法
调度算法的衡量标准
周转时间，平均周转时间，带权周转时间，平均带权周 转时间
第6章 设备、文件与作业管理 6.4 作业管理
调度算法举例 见教材例子6-1，6-2，6-3.
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.5 操作系统接口
接口的任务
操作系统实用教程
－windows2003
接口的分类
➢命令接口 ➢程序接口（系统调用）
第6章 设备、文件与作业管理
操作系统实用教程
－windows2003
6.6 实训6 Windows 2003 的设备与文件管理
实训目的，P190 实训过程，P191 实训报告，P191
本章小结：P192 本章习题：P192-193
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理 6.3 文件管理
操作系统实用教程
－windows2003
文件的实现 讨论：连续分配、链表分配和采用索引的链表
分配的各自实现原理是什么？各有什么优缺点？
目录的实现
➢线性表算法 ➢哈希表算法 ➢其它算法
第6章 设备、文件与作业管理 6.4 作业管理
6.1 Windows 2003的设备与文件管理
Windows 2003的文件管理 问题1：Windows有哪些重要的系统文件夹？ 问题2：Windows是如何管理文件夹的？
第6章 设备、文件与作业管理
6.2 设备管理
基本原理
➢I/O设备种类 ➢目的和任务
操作系统实用教程
－windows2003
第6章 设备、文件与作业管理