计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社....ppt
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计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第10章 Linux文件系统
的操作。
为了帮助读者更好地理解这一过程，笔者用一个具体的例子 来说明：我们准备将来自主硬盘第 2 分区(hda2)上的 ext2 文件 系统安装到前面创建的 "/dev" 目录中。那么对于 sys_mount()
函数的调用便具体为：
sys_mount(“hda2”,“/dev ”,“ext2”,…)；
3 中 "/" 目录对应的 dentry 结构中，由链表实现这一关系。接下来会再分配一个 struct inode 结构。Inode 中的 i_sb 和 dentry 中的 d_sb 分别都指向图 3 中的 sb，这
样看来，在同一文件系统下建立新的目录时并不需要重新分配一个超级块结构， 因为毕竟它们都属于同一文件系统，因此一个文件系统只对应一个超级块。
# mount -t msdos /dev/fd0 /mnt/floppy
# mount -t iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom 现在就可以进入/mnt/winc等目录读写这些文件系统了。
描述在 VFS 的目录树中向其中某个目录(安装点 mount point)上挂载(mount)一 个文件系统的过程。
第10章 Linux文件系统
10.1Linux文件系统的特点与文件类别 10.1.1 特点
10.1.2文件类型
10.2Linux的虚拟文件系统 10.2.1 虚拟文件系统VFS框架
进程管理、内存管理子系统
MINIX
VFS EXT2
MSDOS
VFS 是一种软件机制，也许称它为 Linux 的文件系统管理者更确切点，与它相关 的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间，Linux 都首先 要在内存当中构造一棵 VFS 的目录树(在 Linux 的源代码里称之为 namespace)，实 际上便是在内存中建立相应的数据结构。VFS 目录树在 Linux 的文件系统模块中 是个很重要的概念，希望读者不要将其与实际文件系统目录树混淆，VFS 中的各 目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点，当然在 VFS 中也会涉及到文
为了帮助读者更好地理解这一过程，笔者用一个具体的例子 来说明：我们准备将来自主硬盘第 2 分区(hda2)上的 ext2 文件 系统安装到前面创建的 "/dev" 目录中。那么对于 sys_mount()
函数的调用便具体为：
sys_mount(“hda2”,“/dev ”,“ext2”,…)；
3 中 "/" 目录对应的 dentry 结构中，由链表实现这一关系。接下来会再分配一个 struct inode 结构。Inode 中的 i_sb 和 dentry 中的 d_sb 分别都指向图 3 中的 sb，这
样看来，在同一文件系统下建立新的目录时并不需要重新分配一个超级块结构， 因为毕竟它们都属于同一文件系统，因此一个文件系统只对应一个超级块。
# mount -t msdos /dev/fd0 /mnt/floppy
# mount -t iso9660 /dev/cdrom /mnt/cdrom 现在就可以进入/mnt/winc等目录读写这些文件系统了。
描述在 VFS 的目录树中向其中某个目录(安装点 mount point)上挂载(mount)一 个文件系统的过程。
第10章 Linux文件系统
10.1Linux文件系统的特点与文件类别 10.1.1 特点
10.1.2文件类型
10.2Linux的虚拟文件系统 10.2.1 虚拟文件系统VFS框架
进程管理、内存管理子系统
MINIX
VFS EXT2
MSDOS
VFS 是一种软件机制，也许称它为 Linux 的文件系统管理者更确切点，与它相关 的数据结构只存在于物理内存当中。所以在每次系统初始化期间，Linux 都首先 要在内存当中构造一棵 VFS 的目录树(在 Linux 的源代码里称之为 namespace)，实 际上便是在内存中建立相应的数据结构。VFS 目录树在 Linux 的文件系统模块中 是个很重要的概念，希望读者不要将其与实际文件系统目录树混淆，VFS 中的各 目录其主要用途是用来提供实际文件系统的挂载点，当然在 VFS 中也会涉及到文
U034计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第4章
2. 带权周转时间 作业的周转时间包含了两个部分，即等待时间和执 行时间。为了更进一步反映调度性能，使用带权周 转时间的概念。带权周转时间是作业周转时间与作 业执行时间的比： Wi=Ti/Tri 对于被测定作业流所含有的几个作业来说，其平均 1 n 带权周转时间为：
W= W n
i =1 i
对于分时系统，除了要保证系统吞吐量大、资源利 用率高之外，还应保证有用户能够容忍的响应时间。 因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转 时间来衡量调度性能是不够的。
4.1.2 调度的层次 处理机调度问题实际上也是处理机的分配问题。显 然，只有那些参与竞争处理机所必需的资源都已得 到满足的进程才能享有竞争处理机的资格。这时， 它们处于内存就绪状态。这些必需的资源包括内存、 外设及有关数据结构等。从而，在进程有资格竞争 处理机之前，作业调度程序必须先调用存储管理、 外设管理程序，并按一定的选择顺序和策略从输入 井中选择出几个处于后备状态的作业，为它们分配 内存等资源和创建进程，使它们获得竞争处理机的 资格。
4.3 进 程 调 度
无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数 一般都多于处理机数，这将导致用户进程互相争夺 处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。 这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处 理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之 执行。本节介绍进程调度的功能、进程调度发生的 时机以及由进程调度引起的进程上下文切换等。
4.3.1 进程调度的功能 进程调度的具体功能可总结如下： (1) 记录系统中所有进程的执行情况 作为进程调度的准备，进程管理模块必须将系统中 各进程的执行情况和状态特征记录在各进程的PCB 表中。并且，进程管理模式根据各进程的状态特征 和资源需求，将各进程的PCB表排成相应的队列并 进行动态队列转接。进程调度模块通过PCB变化来 掌握系统中所有进程的执行情况和状态特征，并在 适当的时机从就绪队列中选择出一个进程占据处理 机。
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第9章 设备管理
–当输入完成时，I/O控制器通过中断请求线向CPU发出中断信号。 CPU在接收到中断信号之后，转向预先设计好的中断处理程序对数据
传送工作进行相应的处理。
–在以后的某个时刻，进程调度程序选中提出请求并得到了数据的进程 ，该进程从约定的内存特定单元中取出数据继续工作。
中断控制方式的处理过程可由图9.4表示。
–其次，现代计算机系统通常配置有各种各样的外围设备。如果这些设 备通过中断处理方式进行并行操作，则由于中断次数的急剧增加而造
成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。
–再次，在中断控制方式时，我们都是假定外围设备的速度非常低，而 CPU处理速度非常高。也就是说，当设备把数据放入数据缓冲寄存器 并发出中断信号之后，CPU有足够的时间在下一个(组)数据进入数据缓 冲寄存器之前取走这些数据。如果外围设备的速度也非常高，则可能 造成数据缓冲寄存器的数据由于CPU来不及取走而丢失。DMA方式和
当用户进程需要数据时，它通过CPU发出启动设备准备数据的启动命令 “Start”，然后，用户进程进入测试等待状态。在等待时间内，CPU不断 地用一条测试指令检查描述外围设备的工作状态的控制状态寄存器。而外
围设备只有将数据传送的准备工作作好之后，才将该寄存器置为完成状态。 从而，当CPU检测到控制状态寄存器为完成状态，也就是该寄存器发出 “Done”信号之后，设备开始往内存或CPU传送数据。反之，当用户进程 需要向设备输出数据时，也必须同样发启动命令启动设备和等待设备准备 好之后才能输出数据。除了控制状态寄存器之外，在I/O控制器中还有一
图9.4 中断控制方式的处理过程
由图9.4可以看出，当CPU发出启动设备和允许中断指令之后， 它没有像程序直接控制方式那样循环测试状态控制寄存器的 状态是否已处于“Done”。反之，CPU已被调度程序分配给其 他进程在另外的进程上下文中执行。当设备将数据送入缓冲 寄存器并发出中断信号之后，CPU接收中断信号进行中断处 理。显然，CPU在另外的进程上下文中执行时，也可以发启 动不同设备的启动指令和允许中断指令，从而做到设备与设
传送工作进行相应的处理。
–在以后的某个时刻，进程调度程序选中提出请求并得到了数据的进程 ，该进程从约定的内存特定单元中取出数据继续工作。
中断控制方式的处理过程可由图9.4表示。
–其次，现代计算机系统通常配置有各种各样的外围设备。如果这些设 备通过中断处理方式进行并行操作，则由于中断次数的急剧增加而造
成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。
–再次，在中断控制方式时，我们都是假定外围设备的速度非常低，而 CPU处理速度非常高。也就是说，当设备把数据放入数据缓冲寄存器 并发出中断信号之后，CPU有足够的时间在下一个(组)数据进入数据缓 冲寄存器之前取走这些数据。如果外围设备的速度也非常高，则可能 造成数据缓冲寄存器的数据由于CPU来不及取走而丢失。DMA方式和
当用户进程需要数据时，它通过CPU发出启动设备准备数据的启动命令 “Start”，然后，用户进程进入测试等待状态。在等待时间内，CPU不断 地用一条测试指令检查描述外围设备的工作状态的控制状态寄存器。而外
围设备只有将数据传送的准备工作作好之后，才将该寄存器置为完成状态。 从而，当CPU检测到控制状态寄存器为完成状态，也就是该寄存器发出 “Done”信号之后，设备开始往内存或CPU传送数据。反之，当用户进程 需要向设备输出数据时，也必须同样发启动命令启动设备和等待设备准备 好之后才能输出数据。除了控制状态寄存器之外，在I/O控制器中还有一
图9.4 中断控制方式的处理过程
由图9.4可以看出，当CPU发出启动设备和允许中断指令之后， 它没有像程序直接控制方式那样循环测试状态控制寄存器的 状态是否已处于“Done”。反之，CPU已被调度程序分配给其 他进程在另外的进程上下文中执行。当设备将数据送入缓冲 寄存器并发出中断信号之后，CPU接收中断信号进行中断处 理。显然，CPU在另外的进程上下文中执行时，也可以发启 动不同设备的启动指令和允许中断指令，从而做到设备与设
计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章
5.1.2 地址变换
• 内存地址的集合称为内存空间或物理地址空间。内存中，每 一个存储单元都与相应的称为内存地址的编号相对应。显然， 内存空间是一维线性空间。 • 虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一 维物理线性空间所涉及的两个问题：
– 第一个问题是虚拟空间的划分问题。 • 虚拟空间的划分使得编译链接程序可以把不同的程序模块(它们 可能是用不同的高级语言编写的)，链接到一个统一的虚拟空间 中去。虚拟空间的划分与计算机系统结构有关。 • VAX-11型机中的虚拟空间就是划分为进程空间和系统空间两大 部分，而进程空间又更进一步划分为程序区和控制区。VAX-11 的虚拟空间容量为232单元，其中程序区占230单元，用来存放用 户程序，程序段以零为基址动态地向高地址方向增长，最大可 达230-1号单元。控制区也占230个单元，存放各种方式和状态下 的堆栈结构及数据等，其虚拟地址由231-1号地址开始由高向低 地址方向增长。系统空间占231个单元，用来存放操作系统程序。
5.1.3 内外存数据传输的控制 要实现内存扩充，在程序执行过程中，内存和外存之间 必须经常地交换数据。也就是说，把那些即将执行的程序和 数据段调入内存，而把那些处于等待状态的程序和数据段调 出内存。那么，按什么样的方式来控制内存和外存之间的数 据流动呢?最基本的控制办法有两种。一种是用户程序自己控 制，另一种是操作系统控制。
5.1.1 虚拟存储器 • 虚拟存储器是存储管理的核心概念。 • 实验证明，在一个进程的执行过程中，其大部分程 序和数据并不经常被访问。这样，存储管理系统把 进程中那些不经常被访问的程序段和数据放入外存 中，待需要访问它们时再将它们调入内存。那么， 对于那些一部分数据和程序段在内存而另一部分在 外存的进程，怎样安排它们的地址呢？ • 通常由用户编写的源程序，首先要由编译程序编译 成CPU可执行的目标代码。然后，链接程序把一个 进程的不同程序段链接起来以完成所要求的功能。 显然，对于不同的程序段，应具有不同的地址。
U035计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第3章
3.1.2 进程的定义 进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系 统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。从那以来，人 们对进程下过许多各式各样的定义。 (1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick， J.T.Donovan）； (2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen， D.Jofferson）； (3) 进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要 分配和释放各种资源（P.Denning）； (4) 行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活 动称为进程（E.W.Dijkstra）；
W(Si)={b1 b2 … bn}，bj(j=1，…，n) 是语句Si在执行期间必须对其进行修改、访问的变量； 如果对于语句S1和S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}， ② W(S1)∩ R(S2)={∮}， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立，则语句S1和S2是 可以并发执行的。
(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。程序是 指令的有序集合，没有任何执行的含义。而进程则强调执 行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。 (2) 进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进 程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也就是 说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的， 执行速度是异步的。显然，由于程序不反映执行过程，所 以不具有并行特征。 (3) 进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受 到系统自己的制约。这里，制约就是对进程独立性和异步 性的限制。 (4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据 集不同。
第3章 进程管理
3.1 进程的概念 3.2 进程的描述 3.3 进程状态及其转换 3.4 进程控制 3.5 进程互斥 3.6 进程同步 3.7 进程通信 3.8 死锁问题 3.9 线程 本章小结 习题
2024版计算机操作系统第四版ppt课件
分布式处理系统的应用
如云计算、大数据处理等。
分布式文件系统与数据库系统
分布式文件系统的基本概念
01
将文件分布在多个计算机节点上，通过网络进行访问和
管理。
分布式数据库系统的基本概念
02
将数据库分布在多个计算机节点上，通过网络进行访问
和管理，同时保持数据的一致性和完整性。
分布式文件系统和数据库系统的关键技术
文件共享是指多个用户或进程可以同时访问和使用同一文件。
文件保护
文件保护是指操作系统采取一定的措施，防止文件被非法访问、修 改或破坏。
共享与保护的实现方法
操作系统可以通过访问控制列表（ACL）、权限位和加密等机制来 实现文件的共享和保护。
文件操作及实现方法
文件操作
文件操作包括文件的创建、打开、读/写、定位和关闭等。
调度算法的性能评价指标
包括系统吞吐量、处理机利用率、周转时间、响应时间等。
典型的多处理机调度算法
如最短作业优先算法、最高响应比优先算法等。
分布式处理系统的特点与分类
分布式处理系统的特点
自治性、并发性、资源共享、透 明性等。
分布式处理系统的分类
根据系统中计算机的类型和互连 方式，可分为同构型分布式系统 和异构型分布式系统。
并行处理系统的基本结构 包括多个处理单元、互连网络、存储器等部件，通过相互 协作完成并行任务。
并行处理系统的分类 根据处理单元的数量和互连方式，可分为共享内存系统和 分布式内存系统。
多处理机调度算法及性能评价
多处理机调度算法的种类
包括静态调度算法和动态调度算法，其中动态调度算法又可分为集中式调度和分布式调度。
进程调度算法的实现需要考虑系统 效率、公平性和实时性等因素。
计算机操作系统教程(第四版)PPT课件：第2章 操作系统用户界面
接耦合方式的原理如图2.3所示。
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
图2.3 直接耦合输入方式
4. SPOOLING系统
SPOOLING又可译作外围设备同时联机操作。SPOOLING系统的工作原理如图2.4 所示。
在SPOOLING系统中，多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。 作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。操作系统中的输入程序包含两个 独立的过程，一个过程负责从外部设备把信息读入缓冲区；另一个是写过程,负责 把缓冲区的信息送到外存输入井中。这里，外围设备既可以是各种终端,也可以是
vi 编辑文件 ：wq filename 保存文件 ：q! 不保存退出
Gcc test.c 编译test.c 生成a.out 文件 ./a.out 运行a.out
Find / -name ls 在根目录下查找ls文件 Grep –F test /etc/passwd 查找test用户
建立并且运行一个脚本
的编译、链接、装入和执行等。
作业说明书主要包含三方面内容，即作业的基本描述、作业控制描述和资源要求 描述。作业基本描述包括用户名、作业名、使用的编程语言名、允许的最大处理 时间等。而作业控制描述则大致包括作业在执行过程中的控制方式。资源要求描 述包括要求内存大小、外设种类和台数、处理机优先级、所需处理时间、所需库
其他的输入设备，例如纸带输入机或读卡机等。
图2.4 SPOOLING系统
5. 网络输入方式
网络输入方式以上述几种输入方式为基础。当用户需要把在计算机网络中某一台 主机上输入的信息传送到同一网中另一台主机上进行操作或执行时，就构成了网 络输入方式。因为网络输入方式涉及到不同计算机间的通信问题，且该问题的讨
脚本基础
哪个Shell来执行脚本？
计算机操作系统第四版ppt课件
7
8
● Linux
Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统 内核。它是一个用C语言和汇编语言写成 的类Unix操作系统。Linux最早是由芬兰黑 客托瓦兹为尝试在英特尔x86架构上提供自 由免费的类Unix操作系统而开发的。
主 流 的 Linux 发 行 版 本 包 括 ： Ubuntu 、 Fedora、Red Hat、红旗等。
11
Symbian（塞班）
Symbian 系 统 是 塞 班 公 司 为 手 机 而 设 计 的操作系统。2008年12月2日，塞班公司被 诺基亚收购。2011年12月21日，诺基亚官方 宣布放弃塞班（Symbian）系统品牌，下一 版本操作系统将更名为诺基亚Belle。
12
❖ 截止至2011年11月，塞班系统的中国市场占有率降至23% ，被安卓超过。截止至2012年2月，塞班系统的全球市场 占有量仅为3%。2012年5月27日，诺基亚彻底放弃开发塞 班系统，但是服务将一直持续到2016年。2013年1月24日 晚间，诺基亚宣布，今后将不再发布塞班系统的手机，意 味着塞班这个智能手机操作系统，在长达14年的历史之后 ，终于迎来了谢幕。2014年1月1日，诺基亚正式停止了 Nokia Store应用商店内对塞班应用的更新，也禁止开发 人员发布新应用。
35
操作系统在程序执行时做什么？
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[ ]) {
puts("hello world"); return 0; }
36
➢ 用户告诉操作系统执行hello程序 ➢ 操作系统找到该程序，检查其类型 ➢检查程序首部，找出正文和数据的地址 ➢文件系统找到第一个磁盘块 ➢父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 ➢操作系统需要将执行文件映射到进程结构 ➢操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 ➢程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 ➢操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行更多的缺页中断，读入更多 的页面
8
● Linux
Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统 内核。它是一个用C语言和汇编语言写成 的类Unix操作系统。Linux最早是由芬兰黑 客托瓦兹为尝试在英特尔x86架构上提供自 由免费的类Unix操作系统而开发的。
主 流 的 Linux 发 行 版 本 包 括 ： Ubuntu 、 Fedora、Red Hat、红旗等。
11
Symbian（塞班）
Symbian 系 统 是 塞 班 公 司 为 手 机 而 设 计 的操作系统。2008年12月2日，塞班公司被 诺基亚收购。2011年12月21日，诺基亚官方 宣布放弃塞班（Symbian）系统品牌，下一 版本操作系统将更名为诺基亚Belle。
12
❖ 截止至2011年11月，塞班系统的中国市场占有率降至23% ，被安卓超过。截止至2012年2月，塞班系统的全球市场 占有量仅为3%。2012年5月27日，诺基亚彻底放弃开发塞 班系统，但是服务将一直持续到2016年。2013年1月24日 晚间，诺基亚宣布，今后将不再发布塞班系统的手机，意 味着塞班这个智能手机操作系统，在长达14年的历史之后 ，终于迎来了谢幕。2014年1月1日，诺基亚正式停止了 Nokia Store应用商店内对塞班应用的更新，也禁止开发 人员发布新应用。
35
操作系统在程序执行时做什么？
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[ ]) {
puts("hello world"); return 0; }
36
➢ 用户告诉操作系统执行hello程序 ➢ 操作系统找到该程序，检查其类型 ➢检查程序首部，找出正文和数据的地址 ➢文件系统找到第一个磁盘块 ➢父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序 ➢操作系统需要将执行文件映射到进程结构 ➢操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处 ➢程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生 ➢操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行更多的缺页中断，读入更多 的页面
2024年度计算机操作系统第四版课件
20
文件目录管理
文件目录的概念
文件目录是文件系统中用 于记录文件信息的数据结 构，它提供了对文件进行 组织和管理的手段。
2024/3/24
目录结构
目录结构是指文件系统中 目录的组织形式，包括单 级目录结构、二级目录结 构和多级目录结构等。
目录管理功能
目录管理的主要功能包括 目录的创建、删除、遍历 以及文件和目录的权限管 理等。
负责内存的分配、保护和扩充， 包括内存分配、内存保护、地址 映射和内存扩充等。
设备管理
管理和控制计算机系统中的所有 设备，包括设备驱动、设备无关 性、缓冲管理和虚拟设备等。
定义
操作系统是一组控制和管理计算 机软硬件资源、合理组织计算机 工作流程以及方便用户使用的程 序的集合。
2024/3/24
文件管理
2024/3/24
6
计算机硬件与软件的关系
硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。没有软件的计算机被称为“裸机”，裸机是无法工作的。硬件和 软件相互依存，缺一不可。
硬件和软件协同发展，共同推动计算机技术的进步。随着半导体技术、集成电路技术和微处理器技术的发展，计算机硬件的 性能不断提高，成本不断降低，使得计算机软件的开发和应用得以广泛普及。同时，软件技术的不断发展也促进了硬件技术 的不断进步，例如操作系统的发展推动了计算机体系结构的变革，数据库技术的发展促进了存储技术的进步等。
计算机操作系统第四 版课件
2024/3/24
1
contents
目录
2024/3/24
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 操作系统安全与保护
2
01
计算机操作系统概述
文件目录管理
文件目录的概念
文件目录是文件系统中用 于记录文件信息的数据结 构，它提供了对文件进行 组织和管理的手段。
2024/3/24
目录结构
目录结构是指文件系统中 目录的组织形式，包括单 级目录结构、二级目录结 构和多级目录结构等。
目录管理功能
目录管理的主要功能包括 目录的创建、删除、遍历 以及文件和目录的权限管 理等。
负责内存的分配、保护和扩充， 包括内存分配、内存保护、地址 映射和内存扩充等。
设备管理
管理和控制计算机系统中的所有 设备，包括设备驱动、设备无关 性、缓冲管理和虚拟设备等。
定义
操作系统是一组控制和管理计算 机软硬件资源、合理组织计算机 工作流程以及方便用户使用的程 序的集合。
2024/3/24
文件管理
2024/3/24
6
计算机硬件与软件的关系
硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。没有软件的计算机被称为“裸机”，裸机是无法工作的。硬件和 软件相互依存，缺一不可。
硬件和软件协同发展，共同推动计算机技术的进步。随着半导体技术、集成电路技术和微处理器技术的发展，计算机硬件的 性能不断提高，成本不断降低，使得计算机软件的开发和应用得以广泛普及。同时，软件技术的不断发展也促进了硬件技术 的不断进步，例如操作系统的发展推动了计算机体系结构的变革，数据库技术的发展促进了存储技术的进步等。
计算机操作系统第四 版课件
2024/3/24
1
contents
目录
2024/3/24
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 操作系统安全与保护
2
01
计算机操作系统概述
计算机操作系统完整(第四版)第四五章ppt课件
一起，形成装入模块。子2
子2
装入：子装2 入程序
装入模块
由目装标模入块程序（Loader）将装入模块复制到内
存中。
内存
.
7
2、地址空间的概念
物理（绝对）地址——程序执00行00000001
00002
每00个0 内主 存单元的固定顺序地址. （编号）。 内50存0 ：由字或字000节0 组主 成的一维.. 线性地址空间
.
19
• 4.3.5基于索引搜索的动态分区分配算法
1、快速适应算法：空闲分区按容量大小进行分 类。对于每一类具有相同容量的所有空闲空间分 区，单独设立一个空闲分区链表。在内存中设立 一张管理索引表，每个表项对应一种空闲分区类 型。
优点：查找效率高。保留大分区也不会产生碎片
缺点：分区归还主存时算法复杂。
进行紧凑
按动态分区方式
时提高形成了连续系空闲统区 效率。
进行分配
缺点：需要动态重定位“硬件”机构支持，增加
修改有关的
修改有关的
返回分区号
了系统数成据结本构，并轻度降低了数据程结构序执行速度，及首“批 紧
凑”处理增加了系统开销。
无法分配
返回
动态重定位分区分配算法流程
.
29
4.4、对换（Swapping）
成的，以后不再改变。
5000
15000
动态重定位：地址变换是在程序指令执行
作时业进地址行空的间 。
内存空间
.
9
0 0
BR：重定位寄存器 VR: 变址寄存器
.
10
4、程序的链接
链 接把：一0个程C模a序块ll BA相; 关的一组目标模块和0 系JS统模R块”调LA”;用模块
计算机操作系统第四版课件
计算机操作系统第四版课件一、教学内容本节课的教学内容选自计算机操作系统第四版教材，主要讲解操作系统的基本概念、功能和分类。
具体包括操作系统的定义、作用、进程管理、内存管理、文件管理和用户接口等方面的内容。
二、教学目标1. 使学生了解操作系统的概念，理解操作系统的基本功能和作用。
2. 培养学生掌握操作系统的基本原理，提高分析和解决实际问题的能力。
3. 增强学生对计算机操作系统的兴趣，激发其进一步学习计算机知识的热情。
三、教学难点与重点重点：操作系统的概念、功能和分类。
难点：进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现。
四、教具与学具准备教具：计算机、投影仪、黑板、粉笔。
学具：教材、笔记本、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：以Windows操作系统为例，让学生观察并描述操作系统的启动过程，引出操作系统的概念。
2. 概念讲解：讲解操作系统的定义、作用，以及操作系统的基本功能和分类。
3. 原理分析：分析进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现。
4. 例题讲解：以Linux操作系统为例，讲解进程管理、内存管理、文件管理等方面的具体实现。
5. 随堂练习：（1）操作系统的主要功能有哪些？（2）进程管理的基本原理是什么？（3）内存管理的基本策略有哪些？（4）文件管理的主要任务是什么？6. 板书设计：操作系统的概念、功能和分类；进程管理、内存管理、文件管理的原理和实现。
7. 作业设计（1）请简要描述操作系统的启动过程。
（2）请列举操作系统的基本功能。
（3）请解释进程、线程的概念及其关系。
（4）请阐述内存管理的任务和基本策略。
（5）请描述文件管理的 main 任务。
8. 课后反思及拓展延伸本节课通过讲解操作系统的概念、功能和分类，使学生了解了操作系统的基本知识。
在讲解进程管理、内存管理、文件管理等方面的原理和实现时，要注意引导学生思考，提高其分析和解决问题的能力。
同时，激发学生对计算机操作系统的兴趣，为后续课程的学习打下基础。
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(第四版)第5章课件ppt
第5章
文件系统
1
文件系统是操作系统中最为可见的 部分，由一组文件和一个目录结构组 成。
2
5.1 文件和文件系统 5.2 文件目录结构 5.3 文件的逻辑结构和存取方法 5.4 文件的物理结构和存储介质 5.5 文件记录的组块与分解 5.6 文件存储器存储空间的管理 5.7 文件的共享与保护 5.8 文件的操作命令 5.9 文件系统的组织结构 5.10 存储器映射文件
14
2. 二级目录结构
为每个用户建立一个独立的用户文件目录。 主文件目录：记录各用户名及用户文件目录所在
的物理地址。
优点：可解决文件重名问题，可获得较高的查找
速度。
缺点：当文件较多时，存取速度仍然较慢。无法
实现文件共享。
15
主目录
用户A A目录所在地址
用户B B目录所在地址 …… ……
存取设备 物理结构 磁盘 磁带
顺序结构 链接结构 索引结构 顺序结构 顺序 直接/顺序 顺序 固定
存取方法 直接/顺序 文件长度 固定
可变/固定 可变/固定
磁盘：寻道时间，旋转延迟时间，读写传输时间
43
FAT文件卷
作为一种跨操作系统共享存储体的解决方案，支 持可移动或可插拨的存储介质，如软盘、U盘、 移动硬盘等。
5.4.1 文件的物理结构
文件的物理结构：文件在外存上的存放组织形式。 物理块：把文件存储空间划分成若干大小相等的
块。物理块是分配及传输信息的基本单位。 一个物理块包括一个或几个连续扇区。 逻辑块：把文件信息划分成与物理块大小相等的 逻辑块，方便管理。
27
1. 连续文件（顺序文件） 2. 链接文件 3. 索引文件 4. 索引顺序文件
30
文件系统
1
文件系统是操作系统中最为可见的 部分，由一组文件和一个目录结构组 成。
2
5.1 文件和文件系统 5.2 文件目录结构 5.3 文件的逻辑结构和存取方法 5.4 文件的物理结构和存储介质 5.5 文件记录的组块与分解 5.6 文件存储器存储空间的管理 5.7 文件的共享与保护 5.8 文件的操作命令 5.9 文件系统的组织结构 5.10 存储器映射文件
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2. 二级目录结构
为每个用户建立一个独立的用户文件目录。 主文件目录：记录各用户名及用户文件目录所在
的物理地址。
优点：可解决文件重名问题，可获得较高的查找
速度。
缺点：当文件较多时，存取速度仍然较慢。无法
实现文件共享。
15
主目录
用户A A目录所在地址
用户B B目录所在地址 …… ……
存取设备 物理结构 磁盘 磁带
顺序结构 链接结构 索引结构 顺序结构 顺序 直接/顺序 顺序 固定
存取方法 直接/顺序 文件长度 固定
可变/固定 可变/固定
磁盘：寻道时间，旋转延迟时间，读写传输时间
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FAT文件卷
作为一种跨操作系统共享存储体的解决方案，支 持可移动或可插拨的存储介质，如软盘、U盘、 移动硬盘等。
5.4.1 文件的物理结构
文件的物理结构：文件在外存上的存放组织形式。 物理块：把文件存储空间划分成若干大小相等的
块。物理块是分配及传输信息的基本单位。 一个物理块包括一个或几个连续扇区。 逻辑块：把文件信息划分成与物理块大小相等的 逻辑块，方便管理。
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1. 连续文件（顺序文件） 2. 链接文件 3. 索引文件 4. 索引顺序文件
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