哈工大张英涛操作系统视频对应课件11-20(全)
哈工大操作系统第39讲
哈尔滨工业大学远程教育课程操作系统第39讲主讲人：张英涛第六章文件管理l信息是计算机系统中的重要资源。
操作系统中的一个重要组成部分，文件系统，就负责信息的组织、存储和访问。
l文件系统的功能就是提供高效、快速和方便的信息存储和访问功能。
本章的主要内容就是信息的组织。
基本概念n文件体：文件本身的信息；n 文件说明：文件存储和管理信息；如：文件名、文件内部标识、文件存储地址、访问权限、访问时间等；1. 文件文件是具有符号名的数据项的集合。
文件名是文件的标识符号。
文件包括两部分：2. 文件系统文件系统是操作系统中管理文件的机构，提供文件存储和访问功能。
3. 目录目录是由文件说明索引组成的用于文件检索的特殊文件。
文件、记录和数据项之间的层次关系2. 文件管理的服务功能元素(文件系统向上层用户提供的服务)n文件访问：文件的创建、打开和关闭，文件的读写；n目录管理：用于文件访问和控制的信息，不包括文件内容n文件结构管理：划分记录，顺序，索引n访问控制：并发访问和用户权限n限额：限制每个用户能够建立的文件数目、占用外存空间大小等n审计：记录对指定文件的使用信息（如访问时间和用户等），保存在日志中3. 文件系统的实现功能元素(文件系统要实现的功能模块)l文件的分块存储：与外存的存储块相配合l I/O缓冲和调度：性能优化l文件定位：在外存上查找文件的各个存储块l外存存储空间管理：如分配和释放。
主要针对可改写的外存如磁盘。
l外存设备访问和控制：包括由设备驱动程序支持的各种基本文件系统如硬盘，软盘，CD ROM等文件的组织文件组织讨论文件的内部逻辑结构，主要考虑因素是文件存储性能和访问性能。
文件的组织n 文件逻辑结构的设计要求：•访问性能：便于检索；便于修改•存储性能：向物理存储转换方便，节省空间n 文件的不同组织层次：域、记录、文件文件的组织是指从用户观点出发讨论文件内部的逻辑结构或用户访问模式；它可以独立于在外存上的物理存储。
哈工大大学计算机基础课件4.操作系统
操作系统的作用(3/3)
作用3 操作系统是计算机系统的资源管理者。 • 在计算机系统中，能分配给用户使用的各种硬件和软件设 施的总称称为资源。 那么，操作系统是如何进行资源管理的？
• 对资源进行抽象研究 • 有序地管理计算机中的硬件、软件资源 • 跟踪资源的使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求， • 协调各程序对资源的使用冲突 • 研究使用资源的统一方法，为用户提供简单、有效的资源使用手段， • 最大限度地实现各类资源的共享，提高资源利用率
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分布式操作系统
输入 计算 输出
特点：在分布式 •处理器 系统中管理、控制和 •存储器 分配资源，将任务均 分给多个处理机共同 完成。 •处理器 •存储器 •处理器 •存储器 •处理器 •存储器
•处理器 •存储器
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嵌入式操作系统
• 嵌入式系统是指操作系统和功能 软件集成于计算机硬件系统之中。 简单的说就是系统的应用软件与 系统的硬件一体化，类似与BIOS 的工作方式。 面向特定应用 具有软件代码小，高度自动化， 响应速度快等特点。特别适合于 要求实时的和多任务的体系。可 靠性、实时性 为了提高执行速度和系统可靠性， 嵌入式系统中的软件一般都固化 在存储器芯片或单片机中，而不 是存贮于磁盘等载体中。
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文件的扩展名与文件类型
文件扩展名表示文件的类型. 扩展名一般是由建立文件的程序自动加入的;
扩展名
.COM .EXE .BAT .BAS .C .OBL .MP3
类型
可执行的命令文件 可执行的程序文件 可执行的批处理文件 BASIC语言源程序 C语言源程序 源程序中间代码文件 音频文件
扩展名
操作系统在计算机系统中的地位
其它软件 操作系统
哈工大英才学院计算机组成原理 第2章PPT教学课件
2020/12/11
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2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 2 计算机体系结构、 计算机体系结构是指程序员所看到的机器 的属性，即机器的概念性结构和功能表 现。 这里，程序员主要是指汇编程序员。
2020/12/11
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由于“计算机体系结构”概念的提出，又派 生出两个新的重要概念
计算机组成和计算机实现
2020/12/11
9
2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 1 电子计算机的基本组成
3.硬件
硬件指构成电子计算机的物理实体，如处理
器、存储器（内存）、输入/输出控制器（接口电
路）等芯片及其集成这些芯片的印制线路板——
主板，外设等。其中存储器包括：可以被处理器
直接访问的主存储器（简称主存或内存）和不可
2020/12/11
4
2 . 1 冯·诺依曼计算机模型
冯·诺依曼算机模型 的改进：（现代计算机） 以存储器为中心连接在一起
2020/12/11
5
2 . 2 电子计算机的组成结构
2. 2. 1 电子计算机的基本组成 1.概述
从组成的角度看，电子计算机由控制单元、 运算单元、存储器、输入单元和输出单元组成。 在具体实现时，通常将控制单元和运算单元集成 在一起，构成处理单元（Processing Unit，PU）。 处理单元也称处理器（Processor）。
2
2 . 1 冯·诺依曼计算机模型
冯·诺依曼计算机模型 的特点
1. 计算机由运算器、存储器、输入/输出设备和 控制器组成，并以运算器为中心连接在一起。
2. 存储器由一组一维排列、线性编址的存储单元 组成，每个存储单元的位数是相等且固定的， 存储单元按地址访问。
哈工大操作系统课件11-20(全)
解： （2）mutex：用于互斥的信号量，初 值为1。 各进程代码如下：
进程A： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
进程B： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
V（mutex）
...
V（mutex）
...
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操作系统 第12讲
张英涛
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学远程教育课程
程 放弃 处理机。
解答题
进程和程序的主要区 别是什么？
答：进程是动态的，程序是静态的；进程 具有并发性，而程序具有顺序性；进程具有 独立性，是资源分配和调度的基本单位，而
程序无此特性；进程和程序间没有一一对应
关系；进程异步运行，会相互制约，程序不 具备此特性。
有两个用户进程 A 和 B ，在运行过程中都
课 堂 练 习 1
操作系统是 控制和管理计算机系统内各
种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算
机之间的接口。
操作系统的基本职能是（
A. 控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行 B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
平均周期时间：
T=1/n[∑ Ti]
i=1
n
带权周转时间:
W=T/Ts T：作业的周期时间 Ts：系统为提供为它提 供服务的时间（真正 运行时间）。
在CPU上执行的 时间，比周转时 间短或相等（理 想情况下）
平均带权周转时间 ：
W=1/n[∑ Ti/Tsi ]
i=1
越小越好
n
例:有如下三道作业。系统为它们服务的顺序 是：1、2、3。求平均周转时间和平均 带权周转时间。
哈工大操作系统实验一
哈尔滨工业大学远程教育课程操作系统实验一（选做）主讲人：张英涛背景知识n计算机执行的任何程序都必须首先读入内存，CPU 通过内存来访问程序，而安装操作系统实际上是把存放在光盘上的操作系统执行代码存入硬盘的过程•从硬盘上加载程序到内存很方便•操作系统中的文件系统主要是靠硬盘提供物理支持n安装操作系统到硬盘，实际上有两方面的作用•在硬盘上建立文件系统•把操作系统的全部内容事先存放在硬盘上以备使用•当使用计算机时，从硬盘上加载操作系统到内存，然后将机器控制权转给操作系统内核来执行背景知识n在本实验中，通过Windows 2000 Professional 的安装，来了解Windows操作系统的安装及配置，包括安装前的准备工作、驱动程序的配置以及系统的设定等内容n Windows 2000一共有四个版本，即Professional、Server、Advanced Server和Datacenter Server，它们的差别在于功能以及支持CPU、RAM数量上的不同背景知识n由于用户计算机环境的不同，需要的安装方式和内容也会有所不同。
•升级安装：保存计算机的现有文件及设置，并将原Windows系统升级为Windows 2000 Professional•全新安装：有助于提升系统性能。
但不保存计算机中原有的文件及设置，机器中的所有应用程序都要重新安装•多重开机安装：使计算机拥有多种操作系统，每次开机时，可以选择所要启动的系统背景知识n多重开机安装•Windows 2000 Professional的多重开机安装支持下列操作系统：Windows NT 3.51/4.0、Windows 9x、Windows 3.x和MS-DOS•采用多重开机安装方式，首先需要进行硬盘分区，因为每个操作系统都要求安装在不同的分区•此外，还提高了对硬件的需求，因为安装多个操作系统的硬盘空间用量非常大•各个操作系统的安装次序也要注意，原则上次序是MS-DOS、Windows 3.x、Windows 9x优先安装，然后是Windows NT，再安装Windows 2000实验目的n通过对Windows 2000 Professional的安装操作，了解操作系统应用环境建立的初步过程n掌握对Windows操作系统的基本系统设置n了解Windows多操作系统安装的方法工具/准备工作n Windows 2000对系统的要求比较高•CPU：Pentium 166MHz以上•内存：32MB，建议64MB以上•磁盘空间(可用空间/总空间) ：650MB/2GB，建议1.5GB/4GB•CD-ROM或DVD-ROM光驱•网卡和调制解调器•VGA显卡及显示器、键盘、鼠标实验内容与步骤n本实验以光盘启动为例n可以利用Windows 2000 Professional光盘来直接开机启动，开机后自动执行安装程序n安装过程可分为两个阶段•文字模式阶段：选择用来安装Windows 2000的硬盘。
ch1-系统启动
软件基础教研室
操作系统 Operating System
第1章 系统启动
Chapter 1: Power On
授课教师：李治军
lizhijun_os@ 综合楼404室
操作系统课，我们希望学会什么?
Operating System
-2-
所有目标都要从“明白操作系统”开 始
bootsect.s中的数据 //在文件末尾 sectors: .word 0 //磁道扇区数 msg1: .byte 13,10 .ascii “Loading system...” .byte 13,10,13,10
- 11 -
boot的工作:读setup， 读system…
Operating System
开机时按住del键可进入 启动设备设置界面，可 以设置为光盘启动!
因此，硬盘的第一个扇区上存放着开机后执行的第
一段我们可以控制的程序。
操作系统的故事从这里开始…
Operating System -8-
引导扇区代码: bootsect.s
.globl begtext,begdata,begbss,endtext,enddata,endbss .text //文本段 begtext: .text等是伪操作符，告诉编译器产生 .data //数据段 文本段，.text用于标识文本段的开始 位置。 begdata: 此处的.text、.data、.bss表明这3个 .bss //未初始化数据段 段重叠，不分段! begbss: .text entry start //关键字entry告诉链接器“程序入口” start: 此条语句就是0x7c00处存放的语句! mov ax, #BOOTSEG mov ds, ax BOOTSEG = 0x07c0 mov ax, #INITSEG mov es, ax INITSEG = 0x9000 mov cx, #256 SETUPSEG = 0x9020 sub si, si sub di,di rep movw 将0x07c0:0x0000处的256个字 jmpi go, INITSEG
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第28,29讲(全)
逻辑地址结构
外层页号 外层页内地址 页内地址
31
22 21
12
11
0
基本分段存储管理方式
分段存储的引入 分段系统的基本原理 信息共享 段页式存储管理方式
分段存储的引入
1）方便编程 2）信息共享 3）信息保护 4）动态增长 5）动态链接
分段
在分段存储管理方式中， 作业的地址空间被划分为若 干个段，每个段定义一组逻 辑信息。
进程1
页表
主存 0
ed1 … ed40 data1 … data10
进程2
21 60 61 … 70
页表
ed1 … ed40 data1 … data10
21 … 60 71 … 80
… ed1 ed2 … ed40 data1 … data10 data1 .. data10
21 22 60 61 70 71 80
快表通常只存放16~512个页表项 大型作业只能将其一部分页表项 放入其中 从快表能找到所需页表项的命中 率可达90%。
例：
检索联想存储器的时间为20ns，访问 内存的时间为100 ns。如果能在联想 存储器中检索出页号，则CPU存取数 t1＝120 ns。 据总共需要 如果不能在联想存储器中找到该页号， t2＝220 ns 则总共需要 。再假定访问 联想存储器的命中率分别为o％，5o％， 80％，90％，98％，计算有效访问 时间.
快表引入原因
CPU存取一个数据时要两次访问内
存， 第一次是访问页表， 找到指定页的物理块号，再将块号 与页内偏移量W拼接形成物理地址。 第二次访问内存是从所得地址中获 得所需数据（或向此地址中写入数 据）。
为提高地址变换速度：
《操作系统》课程实验指导书(本科)
《操作系统》课程实验指导书课程实验任务（一）：请求页式存储管理一、目的与要求1、目的近年来，由于大规模集成电路（LSI ）和超大规模集成电路（VLSI ）技术的发展，使存储器的容量不断扩大，价格大幅度下降。
但从使用角度看，存储器的容量和成本总受到一定的限制。
所以，提高存储器的效率始终是操作系统研究的重要课题之一。
虚拟存储技术是用来扩大内存容量的一种重要方法。
学生应独立地用高级语言编写几个常用的存储分配算法，并设计一个存储管理的模拟程序，对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的了解。
2、 要求为了比较真实地模拟存储管理，可预先生成一个大致符合实际情况的指令地址流。
然后模拟这样一种指令序列的执行来计算和分析各种算法的访问命中率。
二、示例1、题目 本示例是采用页式分配存储管理方案，并通过分析计算不同页面淘汰算法情况下的访问命中率来比较各种算法的优劣。
另外也考虑到改变页面大小和实际存储器容量对计算结果的影响，从而可为算则好的算法、合适的页面尺寸和实存容量提供依据。
本程序是按下述原则生成指令序列的：（1） 50%的指令是顺序执行的。
（2） 25%的指令均匀散布在前地址部分。
（3） 25%的指令均匀散布在后地址部分。
示例中选用最佳淘汰算法（OPT ）和最近最少使用页面淘汰算法（LRU ）计算页面命中率。
公式为页地址流长度页面失效次数命中率-=1 假定虚存容量为32K ，页面尺寸从1K 至8K ，实存容量从4页至32页。
2、 算法与框图（1） 最佳淘汰算法(OPT)。
这是一种理想的算法，可用来作为衡量其他算法优劣的依据，在实际系统中是难以实现的，因为它必须先知道指令的全部地址流。
由于本示例中已预先生成了全部的指令地址流，故可计算出最佳命中率。
该算法的准则是淘汰已满页表中不再访问或是最迟访问的的页。
这就要求将页表中的页逐个与后继指令访问的所有页比较，如后继指令不在访问该页，则把此页淘汰，不然得找出后继指令中最迟访问的页面淘汰。
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第56讲
I/O请求
释放
活动 阻塞
执行
挂起 调度
活动 就绪
激活
挂起
挂起 激活
静止 就绪
释 放
静止 阻塞
进程控制块
进程结构
PCB
进程控制块
程序段 数据段
Process Control Block
进程控制块
PCB是OS中最重要的记录型结构。 OS用PCB对并发进程进行管理和控制。 PCB是进程存在的唯一标志。 PCB常驻内存。 OS专门开辟PCB区将所有的PCB组
进程的创建
原语CREAT（）按下述步骤创建一个新进 程:
（1） 申请空白PCB。 （2） 为新进程分配资源。 （3） 初始化进程控制块。 （4） 将新进程插入就绪队列 。
PCB的初始化
①初始化标识信息。 ②初始化处理机状态信息。 ③初始化处理机控制信息。
引 正常结束 起 进 程 终 异常结束 止
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操作系统 第6讲
哈尔滨工业大学 张英涛
醒 原
入口
语
从等待队列中摘下被唤醒进程
置该进程为就绪 态
WAKEUP
进入就绪队列
完 成
转进程调度或返回
注意
BLOCK和WAKEUP是一队作用相反的原语。 如果在某进程中调用了阻塞原语，则必须
在与之相合作的另一进程中或其他相关的 进程中，安排唤醒原语，以能唤醒阻塞进 程；否则，被阻塞进程将会因不能被唤醒 而长久地处于阻塞状态，从而再无机会继 续运行。
一个地址。
PCB的组织方式
（1）链接方式 把统一状态的PCB，用其中的链接字链接成 一个队列。如：就绪队列、阻塞队列（根 据不同阻塞原因）、空白队列。 （2）索引方式 建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表 在内存的首地址放在内存的专用单元中。
哈工大操作系统课件3-10(全)
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第7 讲
主讲人：张英涛
进程的挂起
挂起原语：SUSPEND（） 挂起原语的执行过程： 检查被挂起进程的状态，若处于活动就 绪状态，改为静止就绪；若处于活动阻塞 状态，则改为静止阻塞；若正在执行，则 转向调度程序重新调度。
有挂起状态的进程状态图
执行
活动 就绪
临界资源
一次仅允许一个进程使用的 共享资源 如：打印机、磁带机、表格
临界区
在每个 进程 中访 问临 界 资源的那段程序
进程必须互斥进入临界区
访问临界区的循环进程描述
repeat
进入区 临界区
检查临界资源是否能访问
退出区
剩余区
until false;
将临界区标志设为未访问
同步机制遵循的原则
空闲让进 ② 忙则等待 ③ 有限等待 ④ 让权等待
char class[10]；
}；
typedef struct Student STUDENT；
PCB中的信息
（1）进程标识符 （2）处理机状态 （3）进程调度信息 （4）进程控制信息
进程标识符
（1）内部标识符 进程唯一的数字编号，给OS使用。 （2）外部标识符 由字母、数字组成，给用户使用。
处理机状态
虚拟:通过某种技术把一个物理实 体变为若干个逻辑上的对应物。 如：虚拟处理器、虚拟内存等 异步性：进程以不可预知的速度向 前推进。
操作系统的五大功能
1.处理机管理（硬件）
资源管理
2.存储器管理（硬件）
3.设备管理（硬件）
4.文件管理（软件） 联机用户接口 5.用户接口 命令接口 程序接口 图形接口 脱机用户接口
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第7,8讲(全)
Procedure signal(s) Var S:semaphore; begin S.value:= S.value+1; If S.value≤0 then wakeup(s,L) end
S.value≥0：表示系统中可用的 资源数量 S.value<0：其绝对值表示已阻塞 的进程数量 S.Value初值为1时：只允许一个 进程访问临界资源，是互斥信号 量
Pa：
Pb：
... wait（Emutex） wait（Dmutex） ...
...
wait（Dmutex） wait（Emutex） ...
会造成死锁的僵持状态
AND型信号量
基本思想：将进程在整个运行 中需要的所有资源，一次性 全部分配给进程，待进程使 用完后一起释放。
在wait中加入AND条件， 又称AND同步或同时wait操作：Swait Swait(S1，S2，…Sn) If S1≥1 and Sn≥1 then for i:=1 to n do Si:= Si-1; endfor else 当发现第一个Si<1就把该进程放入等待队列 并将其程序计数器置于Swait操作的开始位置
进程A
资源
进程B
直接制约：
进程间由于合作而形成的相互制约。
进程A 进程B
进程的两大关系
互斥
同步
互斥
互斥是并发执行的 多个进程由于竞争同一 资源而产生的相互排斥 的关系
同步
同步是进程间共同 完成一项任务时直接 发生相互作用的关系
——同步进程间具有合作关 系
——在执行时间上必须按一 定的顺序协调进行
S
Value L
S.value为资源信号量其初值：某类资源的 数目 wait操作：申请一个单位资源
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第讲
摒弃“环路等待”条件的 缺点
（1）序号必须相对稳定，限制了新设备 类型的增加。
（2）作业(进程)使用资源顺序与系统规 定的顺序不同而造成资源的浪费。
例如，某进程先用磁带机．后用打 印机，但按系统规定该进程应先申请打 印机而后申请磁带机，使先打印机长期 闲置。
（3）限制了用户编程。
系统安全状态
指系统能按某种顺序如(P1， P2，…，Pn) ，来为每个进程分配 其所需资源，直至最大需求，使每 个进程都可顺序完成。若系统不存 在这样一个安全序列、则称系统处 于不安全状态。
…
P2:… Release(s2); Request(s1);
…
P3:… Release(s3); Request(s2);
…
P1:… Request(s3); Release(s1);
…
P2:… Request(s1); Release(s2);
…
P3:… Request(s2); Release(s3);
请求和保持条件
指进程已经保持至少一个资源， 但又提出了新的资源请求， 而该资源又已被其他进程占 有，此时请求进程阻塞，但 又对自己已获得的其它资源 保持不放。
不剥夺条件
指进程已获得的资源，在 未使用完之前，不能被剥夺， 只能在使用完时自己释放。
环路等待条件
指在发生死锁时，必然存在一 个 进 程 —— 资 源 的 环 性 链 ， 即 进 程 集 合 {P0 ， P1 ， P2 ， —— ， P的n}资中源的；P0P正1正在在等等待待一P2个占用P1占的用资 源 用的，资—源—。，Pn正在等待已被P0占
打印机1
P1 打印机2
P2
处理死锁的基本方法
（1）预防死锁 （2）避免死锁 （3）检测死锁 （4）解除死锁
管理学考研第一版哈工大P-精选.pptx
控制
对活动进 行监控， 确保计划 完成
导致
实现组织 的目的
三、管理者(managers)
管理者的角色 管理者的技能 管理者的分类
管理者的角色(Manager Roles)
Interpersonal Informational
Decisional
•Figurehead •Leader •Liaison
管理学基础
哈尔滨工业大学管理学院
参考书
程延江 《管理学教程》哈尔滨工业大学出版 社
斯蒂芬·P·罗宾斯（Stephen·P·Robbins） 《管 理学》中国人民大学出版社
哈罗德•孔茨(Harold Koontz),西里尔•奥唐纳 (Cyrill O’Donnell) 《管理学》贵州人民出版社
……
2000
The Technology-Driven Workplace
1990
The Learning Organization
1980
Total Quality Management
1970
Contingency Views
1950
Systems
1940
Management Science
1930
外界交往。
成功的管理者与有效的管理者
传统管 理32％
沟通 29％
网络联 人力资源管 系19％ 理20％
平均的管理者
网络联 系
48％
传统管 理13％
沟通 28％
人力资源管 理11％
成功的管理者
传统管 理19％
网络联 系11％
沟通 44％
人力资源管 理26％
有效的管理者
图 三类管理者每种活动的时间分布
哈工大张英涛操作系统视频对应课件第34,35讲(全)
缺段中断处理过程
请 求 分 段 地 址 变 换 过 程
共享段表
（1）共享进程计数COUNT。 （2）存取控制字段。对于一个共享段， 应给不同的进程以下不同的存取权限。 （3）段号。对于一个共享段，不同的 进程可以各用不同的段号去共享该段。
共享段表项
共享段的分配
对第一个请求使用该共享段的进程，为该段分 配一个物理区把共享段调入该区，同时将该区 的始址填入该进程的段表中。 在共享段表中增加一表项，把count置为1； 其他进程调用该共享段时．在进程的段表 中．增加一表项，填入该共享段的物理地址； 在共事段的段友小，坝7调用进程名、存取控 制等，再执行count ：＝1十count操作．
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 34讲
主讲人：张英涛
请求分段存储管理
请求分段中的硬件支持
分段的共享与保护
请求分段中的硬件支持
段表机制
缺段中断机制
地址变换机制
段 表
段段 段 名长 的 基 址 存 访问 修 存 增 外 取 字段 改 在 补 存 位 位 位 始 方 式 址
存取方式。表示本段属性：只读、 只执行、允许读/写 访问字段A。访问频率 修改位M。用于表示该页在进入内存后， 是否被修改过，供置换页面时参 考。 存在位P。指示本段是否已调入内存，供 程序访问时参考。 增补位。特有的字段，用于本段在运行 过程中，是否做过动态增长。 外存始值。本段在外存中的起始地址，即 起始盘块号。
存取控制检查
通常的访问方式有： 只读，即只允许进程对该段中的程序 或数据进行读访问。 只执行，即只允许进程调用该段去执 行，但不准读该段的内容，也不允许 对该段执行写操作。 读/写，即允许进程对该段进行读写访 问
第4章 操作系统及Windows XP 的使用 for 软件学院 V08.1
计算机导论Introduction of Computer张建国哈工大计算机科学与技术学院第4章操作系统及Windows XP 的使用本章前序计算机每秒钟可以执行数以亿次运算.如果由人直接指挥计算机进行各种操作,那么结果会怎样呢?人每秒种最快可以击键十次左右,如果由人来直接指挥计算机工作,即使计算机的运算速度再快,也无法发挥其速度的优势,且不说并不是每一个人都具有指挥计算机工作的能力.于是人们编制出一种专门用于指挥计算机软件和硬件系统工作的软件,这个软件就是操作系统.操作系统是计算机中最基本、最重要的软件!本章主要内容操作系统的基本概念文件与磁盘管理Windows XP操作系统本章小结本章的作业和任务不可缺少的知识哟!其他软件操作系统什么是操作系统OS(Operating System)?是系统软件的核心,它直接管理和控制计算机的一切硬件和软件资源,使它们能有效地配合,自动协调地工作.4.1 操作系统的基本概念硬件1. 操作系统的概念和作用用户由一组软件组成,是用户与计算机之间的接口操作系统的主要功能CPU 管理管理各种软件使用CPU.存储器管理管理各种软件使用内存.文件管理各种信息的物理存储与处理.设备管理管理与计算机连接的各种设备.作业管理程序及程序执行顺序管理.4.1 操作系统的基本概念(Cont.)看看!操作系统是多么重要呀!4.1 操作系统的基本概念(Cont.) 2. 操作系统的分类(1) 按运行环境分类用于控制装置实时操作系统对输入信号在限定时间内能作出响应.分时操作系统用于多用户环境将一台计算机的中央处理机连接多个终端设备,中央处理机按照优先级为各个终端分配时间片,轮流为各终端服务.用于成批作业的处理批处理操作系统以作业为处理对象,按照一定的顺序连续处理在计算机中运行的各种作业.4.1 操作系统的基本概念(Cont.)(2) 按管理用户数量分类例如：DOS 单用户操作系统一个用户始终独占计算机系统的全部资源.单用户单任务操作系统单用户多任务操作系统多用户操作系统一台计算机连接多个终端设备,多个用户共享计算机的软硬件资源.网络操作系统支持连接在网络中的计算机共享网络资源.例如：Windows XP例如：Unix例如：Windows Server4.1 操作系统的基本概念(Cont.)3. 常见的操作系统(1) DOS操作系统(Disk Operating System)1981年,由Microsoft推出的字符用户界面CUI( Character User Interface) 的单用户单任务操作系统.版本从1.0版发展到7.0版.微软: PC-DOSIBM: MS-DOSWindows保留的DOS环境4.1 操作系统的基本概念(Cont.)(2) Windows操作系统由Microsoft推出的图形用户界面GUI(Graphic UserInterface)的操作系统.单用户多任务版Windows3.1,Windows95,Windows98,Windows Me Windows 2000 Professional, Windows 2000 XP网络版Windows NTWindows ServerWindows Advanced Server 用户只需按照屏幕显示的信息操作即可!4.1 操作系统的基本概念(Cont.)(3) Unix操作系统由AT&T于1969年推出的多用户多任务操作系统.早期是字符用户界面,现在发展成图形用户界面.(4) Linux操作系统Unix的变种,是一种开放源代码的免费软件.(5) Mac OS操作系统支持Apple的Macintosh计算机的图形用户界面的操作系统.文件的概念一些相关信息的集合,作为一个整体存放在一起.每个文件有一个文件名,并用按文件名管理.计算机基础书名书的内容4.2 文件与磁盘管理1. 文件个人形象设计纲要（草案）1. 总则本人基础条件具备……文件名称文件内容Zhang.doc 一个文件可以存放一篇文章,一个程序,一个图形,一首歌.文件名用来表示文件的名字.文件名的构成基本名: 文件本身的名字扩展名: 文件的类型文件名的命名约定DOS:文件名1~8个字符,扩展名1~3个字符Windows:文件名+扩展名1~255个字符C .EXEISAB基本名扩展名4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件的类型用于区分不同类别的文件.例如:.COM 可执行的命令文件.EXE 可执行的程序文件.C C 语言源程序文件.ASM 汇编语言源程序文件.TXT 纯文本文件.DOC Word 文件.DAT 数据文件.HLP 帮助文件4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件名可以根据文件内容命名,而扩展名则是固定的.4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件的内容•Function F(ByVal x As Integer) As Double •Dim i As Integer •F = 1•For i = 1 To x • F = F * i •Next i •End Function程序文件格式化文档文件23,45.89,-32.15,6.0520.18,32.18,-0.0067,54.20数据文件StartInput A,BA>=B?S=A+BS=A-BOutput S End图形文件图像文件语音文件视频文件4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件的属性:反映文件特征的信息类型属性:文件类型空间属性:位置、大小时间属性:创建时间、修改时间、访问时间操作属性:只读、隐含、普通文档安全属性:所有者、权限磁盘文件扇区磁盘存储方法磁盘的存储空间和文件的信息空间划分成相等大小的单位(称为扇区),磁盘中的信息以扇区为单位存放.4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件2. 磁盘及其管理文件A------13文件B------21文件C------82文件D------1文件E------105文件F------91文件G------70文件H------5…………1 2 3 4 5 6 7 8 9 00 1 2 3 4 50 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 91324263855End磁盘扇区文件分配表FAT目录磁盘扇区Sector,文件分配表File Allocation Table 与目录Directory4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件A------13文件B------21文件C------82文件D------1文件E------105文件F------91文件G------70文件H------5…………1 2 3 4 5 6 7 8 900 1 2 3 4 50 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 91324263855End磁盘扇区文件分配表FAT目录文件分配表和目录是许多病毒程序攻击的目标4.2 文件与磁盘管理(Cont.)文件A------13文件B------21文件C------82文件D------1文件E------105文件F------91文件G------70文件H------5…………1 2 3 4 5 6 7 8 900 1 2 3 4 50 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 91324263855End磁盘扇区文件分配表FAT目录磁盘读取失败是由于某些扇区有故障4.2 文件与磁盘管理(Cont.)驱动器的盘符软盘驱动器硬盘驱动器光盘驱动器网络连接的其他硬盘硬盘分区逻辑盘硬盘C(主硬盘主分区)C:从硬盘分区/光盘D:……软件驱动器BB:软盘驱动器A A:代表的驱动器驱动器名4.2 文件与磁盘管理(Cont.)一个硬盘可以分成多个区,每个区为一个逻辑硬盘磁盘分区一个实际硬盘分区1(逻辑硬盘1)分区2(逻辑硬盘2)磁盘分区的概念每个分区都有自己的FAT表和根目录.不同分区可以装载不同的操作系统.有一个主硬盘,主硬盘上有一个主分区.每一个分区都对应不同的驱动器名.新买硬盘使用前要先分区.但一般都由销售商做好.硬盘分区后其原有内容将丢失.4.2 文件与磁盘管理(Cont.)噢!放学后将我寝室划分成几个逻辑房间!C 盘D 盘1 2 3 4 5 6 7 8 900 1 2 3 4 5磁盘扇区0 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 90文件分配表FAT文件A------文件B------文件C------82文件D------1文件E------105…………根目录磁盘格式化划分扇区建立FAT 表建立根目录4.2 文件与磁盘管理(Cont.)1 2 3 4 5 6 7 8 900 1 2 3 4 5磁盘扇区0 1 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8 9 0文件分配表FAT000格式化的其他功能产生系统盘标记坏扇区4.2 文件与磁盘管理(Cont.)格式化后,磁盘中原有的信息全部丢失,要特别注意!4.2 文件与磁盘管理(Cont.)3. 文件管理(1)目录/文件夹引例:如果在一个大楼里工作的人不分门别类地管理,要找一个人是否容易?让每个人按某种需要进到某个房间中,只要知道其在哪个房间便可容易地找到该人？4.2 文件与磁盘管理(Cont.)3楼2楼1楼01020304 01020304 01020304每个房间都有一个号码,例如:1楼01号2楼03号将每个楼也命名,例如:A 楼B 楼“张三”在此房间“李四”在此房间“张三”的地址为:A 楼1楼01房间“李四”的地址为:B 楼2楼03房间楼和房间还可以用名字表示:“猫宅”“清凉室”4.2 文件与磁盘管理(Cont.)我知道,“李四”在2楼03号房间.他是2楼楼长吗?计算机中的目录/文件夹磁盘名目录名/文件夹名文件名C:\教学文件\教学计划.doc4.2 文件与磁盘管理(Cont.)对于一个人名来说:磁盘名:国家名,路径:通信地址,扩展名:姓,文件名:名楼层号,房间号姓名主楼:\1楼\01\张三地址目录名/文件夹名文件名路径楼名磁盘名Windows将目录称为“文件夹”Windows的文件4.2 文件与磁盘管理(Cont.) Windows的目录结构1. Windows 概述Windows 和DOS 都是Microsoft 的产品.DOS 的主要特征单用户单任务字符用户界面CUI (Character User Interface)Windows 的主要特征单用户多任务/多用户多任务图形用户界面GUI (Graphics User Interface)Windows 是在DOS 的基础上发展起来的,所以仍保留DOS 的某些特征.4.3 Windows XP 操作系统Windows是你操作计算机的基础呀!4.3 Windows XP操作系统(Cont.)(1) Windows家族1985年:推出Windows的最初版本Windows1.0由于诸多缺陷, 成为实验室里的展品.1990年:推出Windows3.0创造了一个多任务的运行环境,支持DOS平台上开发的应用软件,在PC机领域得到交口称赞,引起世界性轰动.1992年:推出改进的Windows3.1,获得商业上的巨大成功.1995年:推出Windows95,之后相继推出Windows97,Windows98,Windows NT, Windows Me2000年:推出Windows2000, Windows Server, Windows Advanced Server2001年:推出Windows XP.Windows XP以前的版本都是基于DOS基础之上的,Windows XP摆脱了DOS,成为独立的操作系统.4.3 Windows XP操作系统(Cont.)(2) Windows操作系统的特点Windows的优点图形用户界面,操作直观简便应用程序一般都是以窗口形式出现的窗口代表了应用程序.几乎所有操作都是在窗口中实现的.允许同时运行多个应用程序屏幕上可同时出现多个窗口.窗口之间可以互相切换.正在执行的窗口称工作窗口(或活动窗口).4.3 Windows XP操作系统(Cont.) Windows的不足体积庞大,程序代码繁冗,系统的稳定性不足.系统比较脆弱,一个小故障就有可能导致系统无法正常启动.自我修复能力较差,许多修复工作要在DOS下完成.系统存在漏洞,容易被计算机病毒和黑客攻击,特别是网络方面的漏洞给用户带来安全威胁.图形化界面易于使用,但使用起来不够灵活,用户无法知道系统是如何运行的.4.3 Windows XP 操作系统(Cont.)2. Windows XP 的界面(1) Windows XP 的桌面开机自动启动Windows XP,启动过程包括系统装入内存、设备检测、密码输入等一系列工作.任务栏开始菜单系统图标快捷图标桌面4.3 Windows XP 操作系统(Cont.)(2) Windows XP 的窗口标题栏菜单栏工具栏文件夹文件/文件夹最小化最大化关闭滚动条当前文件夹4.3 Windows XP操作系统(Cont.) Windows XP的窗口操作窗口操作打开,关闭最大化,最小化,还原移动窗口,改变窗口大小,滚动条菜单打开,退出,菜单命令执行,联机帮助等工具栏常用命令,自定义工具栏命令对话框单选框复选框命令按钮4.3 Windows XP 操作系统(Cont.)Windows XP 的对话框对话框也是Windows 的一种交互界面,主要用于一些简单的操作.纸牌选项对话框对话框没有菜单和工具栏4.3 Windows XP操作系统(Cont.)打印机选项对话框分组增量式按钮文本框列表框(4) Windows XP 的菜单菜单是一系列可选操作的列表,每个菜单项就是一个程序.操作者只需”点菜单”,Windows 就会调用相应的程序完成对应的操作.4.3 Windows XP 操作系统(Cont.)窗口菜单下拉菜单级联菜单复选菜单单选菜单对话框菜单下拉菜单级联菜单单选菜单弹出对话框菜单复选菜单4.3 Windows XP操作系统(Cont.)对话框当前状态下可用当前状态下不可用可用键盘命令执行4.3 Windows XP操作系统(Cont.)对象菜单右击桌面上或窗口中的任一目标(图标、空白处、菜单名、字符等),都会在其右侧弹出一个“对象菜单”.4.3 Windows XP操作系统(Cont.)开始菜单Windows 界面的核心.单击“开始”按钮可弹出“开始”菜单.该菜单包含管理本电脑的软、硬件资源的几乎所有途径.开始菜单按钮4.3 Windows XP操作系统(Cont.)程序:包含了Windows中安装的所有程序.文档:包含最近打开过的文档列表.设置: 提供管理各类硬件、安装程序、安装新硬件及进行其他系统配置的工具.搜索:帮助用户很容易地找到要找的内容.帮助:显示帮助对话框，它提供完整的联机文档.运行:可运行那些未在“程序”菜单中列出的程序.关闭:显示关闭系统对话框.4.3 Windows XP操作系统(Cont.)3. Windows XP的程序管理系统Windows XP程序管理系统通过“桌面”、“任务栏”、“开始”菜单及控制面板中的“添加/删除程序”来管理各种应用程序.程序的安装/卸载Install/Uninstall安装/卸载程序Windows XP的“控制面板”中有一个“添加或删除程序”项.4.3 Windows XP操作系统(Cont.)4. Windows XP的文件管理系统文件/文件夹的执行、复制、移动、改名、删除、属性设置,以及恢复等操作.(1) 文件管理系统界面桌面我的电脑资源管理器我的文档网上邻居回收站(2) 文件操作方式全部操作都可以在文件管理界面下完成.文件操作方式窗口菜单操作对象菜单操作拖曳鼠标操作键盘操作4.3 Windows XP 操作系统(Cont.)同一操作可用不同的方式实现4.3 Windows XP操作系统(Cont.)(3) 创建文件夹我的电脑→选择盘→选择要创建新文件夹的位置方法1：文件→新建→文件夹方法2：在空白区右击→新建→文件夹4.3 Windows XP操作系统(Cont.)(4) 文件/文件夹的选中及剪贴板文件/文件夹选中选中全部文件/文件夹选中连续一段文件/文件夹选中不连续的文件/文件夹去掉已选中的文件/文件夹对文件/文件夹操作前要先选中才行剪贴板在内存中开辟的一块区域,用于存放剪贴内容.剪贴板粘贴复制剪切剪贴板粘贴复制移动4.3 Windows XP操作系统(Cont.)剪贴板是一个非常重要的工具!4.3 Windows XP操作系统(Cont.)(5) 文件/文件夹操作文件/文件夹的复制/移动选择要复制的文件/文件夹方法1: 单击右键→”复制”/”剪切”(文件/文件夹送剪贴板) →选择复制目标位置→单击右键→”粘贴”方法2: 菜单→”编辑”→”复制”/”剪切”(文件送剪贴板) →选择复制目标位置→菜单→”编辑”→”粘贴”文件/文件夹删除选择要删除的文件/文件夹方法1: 菜单→”文件”→”删除“(文件/文件夹送回收站)方法2: 单击右键→”删除”(文件/文件夹送回收站)。
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例如: Send(P2,m1); Receive(P1,m1);
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解决生产者一消费者问题
repeat … produce an item in nextp; … Send(consumer,nextp);
until false; repeat
Receive(producer, nextp); …
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共享信箱
由某进程创建，创建时提供共享进程 (用户)的名字。
信箱的拥有者和共享者，都有权从信 箱中取走发送给自己的消息。
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信箱通信时发送进程和接收进程的关系：
一对一关系。建立一条专用的通信链路。
多对一关系。服务进程与多个用户进程 之间进行交互，又称客户／服务器交互。
一对多关系。一个发送进程与多个接进 程进行交互，使发送进程可用广播形式， 向接收者发送消息。
多对多关系。建立一个公用信箱，多个 进程投递并取走自己的消息。
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管道通信
管道通信方式文件称为管道(Pipe)。
管道是指用于连接一个读进程 和一个写进程，以实现它们之 间通信的共享文件
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读进程
管道
写进程
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谢谢收看
操作系统 第11讲
哈尔滨工业大学 张英涛
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哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 12 讲
主讲人：张英涛
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线程
进程:使多个程序能并发执行，以提高资源 利用率和系统吞吐量
引入线程，是为了减少程序在并发执行时 所付出的时空开销，使OS具有更好的并发 性
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引入线程目的
➢进程是可拥有资源的独立单位和可独立
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操作系统
第 11 讲
主讲人：张英涛
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进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换 交换的信息量 一个状态或数值
上千个字节
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进程通信分类
1) 低级通信：进程的互斥和同步 2)高级通信： 指用户可直接利用
os提供的一组通信命令，高效 地传送大量数据的一种通信方 式。对用户透明。
Consumer the item in nextc; until false;
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间接通信方式
进程之间的通信需要通过某种中间实体， 该实体用来暂存发送进程发送给目标进 程的消息；接收进程则从该实体中取出 对方发送给自己的消息。
这种中间实体称为信箱。
消息在信箱中可以安全地保存．只允许 核准的目标用户随时读取，故可实现非 实时通信。
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消息传递系统
信息交换的单位是消息或报文， 分成两种：
1．直接通信方式 2．间接通信方式 计算机网络中将消息称为报文。
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直接通信方式
发送进程直接把消息发送给目标 进程
发送进程和接收进程都以显式方 式分别提供对方的标识符。
系统提供两条通信原语 Send(Receiver,message); Receive(Send,message);
管道通信
必需的协调能力
(1)互斥 当一个进程正在对管道进行读／ 写操作时，另一进程必须等待。
(2)同步 当写(输入)进程把一定量的数据 (如4K)写入管道后，便去睡眠等待，直 到读(输出)进程取走数据后再把它唤醒。 当读进程发现管道空时也应睡眠等待，直 至写进程将消息写入管道后，才将它唤 醒．
(3)判别对方是否存在．只有确定了对方存 在时方能进行通信精品。课件
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信箱的创建和撤消
进程用信箱创建原语来建立一个新 信箱。创建者进程应给出信箱名字、 信箱属性(公用、私用或共享)；对 于共享信箱，还应给出共享者的名 字。
用信箱撤消原语来撤消。
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消息的发送与接收 Send(mailbox,message)：将
一个消息发送到指定信箱； Receive (mailbox,message) 从
操作系统的基本特征 是 并发 、 共享 和 虚__拟___、 异步。性
操作系统中引入“进程”概念
的主要目的是（ B）。
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
某进程由于需要从磁盘上读入数据而 处于阻塞状态。当系统完成了所需的读 盘操作后，此时该进程的状态将（ ）
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高级通信分类
共享存储器系统 消息传递系统 管道通信
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共享存储器系统
(1)共享数据结构的通信方式 进程之间 通过某种数据结构，如缓冲池进行通 信属于低级通信方式； (2)共享存储区通信方式 为了传送大量 信息，在存储器中划出一块共享存储 区，进程可通过对共享存储区进行读 或写来实现通信，属于高级通信方式。
AD. 从就绪变为运行
B．从运行变为就绪 C．从运行变为阻塞 D．从阻塞变为就绪
判断对错并改正
进程控制块（PCB）是专
为用户进程设置的私有数据结
构，每个进程仅有一个PCB。
（ ）
所有
判断对错并改正
调度和分派的基本单位。
➢创建、撤消和切换中，系统必须为之付
出较大的时空开销。故进程，其数目不 宜过多，进程切换的频率也不宜过高。
➢进程不应同时作为拥有资源的单位和可
独立调度和分派的基本单位，应该“轻 装上阵”；
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线程的属性
（1）轻型实体。线程中的实体基本 上不拥有系统资源
（2）独立调度和分派的基本单位。 线程的切换非常迅速、开销小。
（3）可并发执行。 （4）共享进程资源。
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课堂练习1
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操作系统是
控制和管理计算机系统内各 种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算 机之间的接口。
操作系统的基本职能是（ ）A
A.控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行
B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
指定信箱中接收一个消息
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信箱分类
❖ 私用信箱。 ❖ 公用信箱。 ❖ 共享信箱。
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私用信箱
用户进程建立，作为该进程的一部分。 拥有者有权读消息．其他用户只能发
送。 采用单向通信链路。 进程结束时信箱也消失。
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公用信箱
它由OS创建． 提供给系统中的所有核准进程使用。 进程既发送也可取出。 采用双向通信链路的信箱来实现。 系统运行期间始终存在。