南邮操作系统教程chapter 07 Windows结构分析
(本科)Win7操作系统教学课件
分类
根据使用环境和应用需求，操作系统可分 为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入 式操作系统等。
主流操作系统
Windows、Linux、macOS等是当前主流 的操作系统。
Win7系统特点及优势
01
02
特点
优势
Win7系统具有界面友好、操作便捷、功能丰富、安全性高等特点。
相比于其他操作系统，Win7系统在易用性、兼容性、稳定性等方面 具有较大优势。同时，Win7系统还支持多种新技术和新应用，如触 摸屏技术、语音识别技术等。
THANKS
禁用不必要的启动项
通过系统配置实用程序禁用不必要的启 动项，加快启动速度
升级硬件配置
根据实际需求升级计算机硬件配置，提 高系统整体性能
03
Win7界面风格与基本操 作
经典界面风格介绍及设置方法
Win7经典界面风格概述
01
介绍Win7操作系统的经典界面风格，包括窗口、按钮、菜单等
设计元素。
设置经典界面风格
01 02
创建宽带连接
在“控制面板”中打开“网络和共享中心”，选择“设置新的连接或网 络”，选择“连接到Internet”，选择“宽带(PPPoE)”，输入用户名 和密码，创建宽带连接。
拨号上网
双击创建的宽带连接，输入用户名和密码，单击“连接”按钮，即可拨 号上网。
03
断开网络连接
在任务栏右侧的通知区域中，单击网络连接图标，选择“断开”即可断
(本科)Win7操作系统教学课 件
目录
• 操作系统概述与Win7简介 • Win7安装、配置与启动过程 • Win7界面风格与基本操作 • 系统资源管理及应用程序管理
目录
• 用户账户控制与安全防护策略 • 网络连接配置与共享访问设置 • 系统维护与故障排除技巧
《操作系统教程(第4版)》ch7-7-5-7-6-7-7安全0S设计和开-Linux-windows
• 3)入侵测试：入侵者应当掌握操作系统典型的安 全漏洞，并试图发现和利用系统中的安全缺陷。
3操作系统安全测评准则
系统分为四类七个安全等级 D类—D级，安全性最低级，整个系统不可信任。 C类—自主保护类，
• 安全功能包括的安全元素：
标识与鉴别、自主访问控制、强制访问控制、 标记客体重用、审计、数据完整性、可信路径、 隐蔽信道分析和可信恢复。 • 安全保证：
1)TCB自身安全保护，包括TSF模块、资源利用、 TCB访问等；
2)TCB设计和实现，包括配置管理、分发和操作、 开发、指导性文档、生命周期支持、测试、脆 弱性评定等；
• 安全策略配置目标包括：控制对数据的原始访问、保 护内核和系统软件的完整性、防止特权进程执行危险 代码、及限制有特权进程缺陷所导致的伤害、防止未 通过身份鉴别就进入管理员角色或域、防止普通进程 干扰系统进程或管理员进程等。
• 策略可根据策略文件灵活生成，客体的类型有：设备、 文件、网络文件、网络等；主体域策略定义有：管理、 系统、用户等。
7.6 Linux安全机制
1 Linux基本安全机制 1）标识与鉴别 2)存取控制 3)审计 4)特权管理 5)网络安全 6)其它安全机制
2 安全操作系统SELinux
客户机
对象管理器 策略执行
对象到SID映射
查询
安全服务器 安全策略
决策
SID到安全上 下文的映射
SELinux安全体系结构
安全的请求和决策有三种情况
3 Linux安全模块
Linux内核的安全框架必须是：
《操作系统》ppt课件
进程转换
就绪→执行、执行→就绪、 执行→阻塞、阻塞→就绪。
进程控制
创建进程、终止进程、进 程阻塞与唤醒、进程切换。
进程控制块PCB
PCB概念
进程控制块是系统为了管理进程而设 置的一个专门的数据结构，用它来记 录进程的外部特征，描述进程的运动 变化过程。
PCB内容
PCB作用
使一个在多道程序环境下不能独立运 行的程序（含数据），成为一个能独 立运行的基本单位，一个能与其他进 程并发执行的进程。
02
强制访问控制
系统对用户和文件实行强制性的 访问控制，如军事领域的多级安 全保护。
03
基于角色的访问控 制
根据用户在系统中的角色来分配 访问权限，实现企业中的权限管 理。
加密技术在操作系统中应用
文件加密
对重要文件进行加密存储，防止未经授权的用户 访问。
磁盘加密
对整个磁盘或磁盘分区进行加密，保护磁盘数据 的安全性。
设备驱动程序设计
设备驱动程序的功能
实现与硬件设备的通信和控制，向上层软件提供统一的接口。
设备驱动程序的组成
包括设备服务例程、中断处理程序和设备管理策略等。
设备驱动程序的编写
需要了解硬件设备的特性和接口规范，采用适当的编程语言和开发工具进行编写。
设备驱动程序的调试与测试
通过调试和测试确保设备驱动程序的正确性和稳定性。
磁盘调度算法比较
先来先服务（FCFS）
按照请求到达的先后顺序进行服务，简单但效率不高。
最短寻道时间优先（SSTF）
优先选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，可减少磁头移动距 离，但可能导致某些请求长时间等待。
扫描算法（SCAN）
磁头从一端向另一端移动，途中满足遇到的请求，到达另一端后返回， 途中再次满足遇到的请求，如此往复。
9_2007_操作系统结构设计详解
2.核心处理流程
进入核心的唯一入口:中断 中断后进入核心，由硬件完成
3.内核的执行特点
由中断驱动的: 中断→内核→退出 内核执行是连续的 内核执行过程中在中断屏蔽状态下 内核使用特权指令
四、UNIX/Linux操作系统
传统的UNIX/Linux是单一内核模块结构
库程序 命令 应用程序 交互用户 … … 交互用户
可靠性及健壮性——系统能防止内部故障及外部侵扰 造成的损害，应用程序不应该损害操作系统及正在运 行的其他应用程序
兼容性——用户界面和API应与已有的Windows 版本 兼容
性能——系统应该在每一种硬件平台上尽可能快地响 应
可扩充性
操作系统配置 构建操作系统的方式
设计思想
融合了分层操作系统和微内核操作系统的设计 思想
层次管程结构（续6）
第二，虽然资源管理的局部化增加了模 块的独立性和系统的安全性，但对全局 性资源，或者同时涉及多个资源的管理 时就不方便了，这也是引起管程嵌套调 用的一个因素
层次管程结构（续7）
管程：记录、协调各进程对临界资源的使 用要求，供进程实现同步与互斥，并完 成对共享变量的修改
类程：指一个专用（独占）的数据结构， 以及在此数据结构上定义的所有操作
Windows 的核心态组件使用了面向对象设计原 则
出于可移植性以及效率因素的考虑，大部分代 码使用了基于C语言的对象实现
Windows 的很多系统服务运行在核心态，这使 得Windows 更加高效，而且也是相当稳定的
可移植性的获得
分层设计。依赖于处理器体系结构或平台的系统 底层部分被隔离在单独的模块之中，向并系统的 高层屏蔽千差万别的硬件平台。 两个关键组件：HAL和内核 依赖于体系结构的功能在内核中实现，在相同体 系结构中，因计算机而异的功能在HAL中实现
大学计算机应用基础-Windows 7 操作系统
2．2．4菜单的基本操作
❖ “开始”菜单的中间部分左侧是用户常用的应用程序的快捷启 动项，用户可以快速启动应用程序。它同时也是根据用户最近使 用的应用程序来进行排列。
❖ “开始”菜单中的所有程序：Windows 7中安装的所有程序 都会在此菜单中出现。
❖ 在“开始”菜单的最下方是搜索程序和文件窗口以及关机按钮。 可以通过“搜索程序和文件”窗口搜索用户需要的程序或文件； 通过关机按钮可以进行切换、注销用户，重新启动计算机以及关 闭计算机等操作。
如果设置用户，则显示选择用户界面,单击用户名，输入密码， 即可进入Windows 7界面。 (2)Windows 7的退出
单击桌面左下角“开始”按钮，在弹出的菜单中，单击“关机 ”按钮即可退出Windows 7。 (3)重启Windows 7方法 方法1.单击桌面左下角“开始”按钮，在弹出的菜单中，选择“重 新启动”选项来完成； 方法2.使用【Ctrl+Alt+Del】热键重启计算机； 方法3.按主机箱面板上的复位键【Reset】重启计算机。
2.1 操作系统概述
2.1.1 操作系统的功能 1.处理机管理 2.存储管理 3.设备管理 4.文件管理 5.用户接口
2.1 操作系统概述
2.1.2 操作系统的特性 1.并发性 2.共享性 3.虚拟性 4.异步性
2.1 操作系统概述
2.1.3 操作系统的分类 1.多道批处理操作系统 2.分时系统 3.实时系统 4.个人计算机操作系统 5.网络操作系统 6.分布式操作系统 7.嵌入式操作系统
2.2.3 窗口的操作
通过鼠标也可以改变窗口的大小。 将鼠标移动到窗口的边缘和四角，当鼠标出现 和 图标时，通过拖曳鼠标改变鼠标的位置来改变窗口的大小。
《操作系统结构分析》实验指导书v20(1)
《操作系统结构分析》实验指导书v20(1)南京邮电大学计算机学院信息安全系2007.10目录第1部分Linu某简明操作手册............................................................. . (1)1.1登录服务器（在Window远程登录Linu某服务器） (1)1.1.1登录FTP服务器............................................................. ..................11.1.2使用putty程序登录远程服务器.....................................................11.2vi简易手册............................................................. .....................................11.3gcc简易手册............................................................. . (2)1.3.1gcc简述............................................................. ................................21.3.2gcc的基本用法和选项............................................................. ........31.3.3如何用gcc进行代码调试............................................................. ...41.3.4gcc的错误类型及对策............................................................. .. (7)第2部分实验部分............................................................. .. (9)2.1实验一进程的创建与管道通信实验 (9)2.1.1实验目的............................................................. ...............................92.1.2实验环境............................................................. ...............................92.1.3实验原理............................................................. ...............................92.1.4实验内容............................................................. .............................102.1.5实验任务............................................................. .............................102.2实验二进程的同步和互斥实验 (1)32.2.1实验目的............................................................. .............................132.2.2实验环境............................................................. .............................132.2.3实验原理............................................................. .............................132.2.4实验内容............................................................. .............................152.2.5实验任务............................................................. .............................152.3实验三内存管理算法实验............................................................. . (19)2.3.1实验目的............................................................. .............................192.3.2实验环境............................................................. .............................192.3.3实验原理............................................................. .............................192.3.4实验内容............................................................. .............................202.3.5实验任务............................................................. .............................202.4实验四Linu某文件系统模拟实验 (22)2.4.1实验目的............................................................. .............................222.4.2实验环境............................................................. .............................222.4.3实验原理............................................................. .............................222.4.4实验内容............................................................. .............................242.4.5实验任务............................................................. .............................252.5实验五Window进程同步实验.. (26)2.5.1实验目的............................................................. .............................262.5.2实验环境............................................................. .............................262.5.3实验原理............................................................. .............................262.5.4实验内容..........................................................................................282.5.5实验任务............................................................. .. (28)第3部分实验报告............................................................. (29)第1部分Linu某简明操作手册1.1登录服务器（在Window远程登录Linu某服务器）1.1.1登录FTP服务器登陆步骤：1、点击“开始”→“运行”，输入“cmd”回车后进入COMMAND命令行状态；2、输入命令：ftpHotIP（HotIP：10.20.79.10）；3、输入学号为用户名，密码亦为学号，成功后出现“ftp>”提示符；4、练习使用操作命令：1)l：列出当前目录下所有的文件和目录1.1.2使用putty程序登录远程服务器登陆步骤：1、在window环境里直接双击putty.e某e图标；用Window自带的telnet程序也可完成登陆过程，但是该程序运行和使用不如putty方便和稳定，所以推荐使用putty程序，telnet的使用过程与putty相似。
大学计算机基础第二章 windows7操作系统课件
• 4.路径：文件的地址 • 绝对路径：从文件所在磁盘根文件夹（目录）开始到 该文件所在文件夹（目录） • 相对路径：文件相对于某位置的位置
15
• 2.3.1 “计算机”与“资源管理器”
• 提示：用户单击右侧窗格的列标题“名称”、“修改日期”、 “类型”和“大小”等，可实现对文件、文件夹的排序（升 序或降序）
• 当鼠标放置在右侧窗格的列标题时，列标题右边会出现一个 向下的小三角，单击小三角，用户可进一步设置筛选条件， 约束右窗格的显示内容。
• 在窗口最下面的细节窗格也显示文件或文件夹最常见的属性
->确定
• 排列桌面上的图标
• (1)右击桌面空白->排序方式
• (2)右击桌面空白->查看->自动排列图标
5
• 2.2.2 Windows 7的桌面组成 • 2.“开始”菜单
• (1)左边的大窗格显示计算机 上程序的一个短列表。
• (2)左边窗格的底部是搜索框 • (3)右边窗格提供对常用文件夹
• （2）扩展搜索：
通配符有星号（*）和问号（?） • 【例2.4】查找本地驱动器E盘中，最后一次修改日期 是2013年11月25日的所有Word文件。
24
• 2.3.4 创建快捷方式
• 1.在“桌面”上建立快捷方式：桌面->右键->新建->快捷 方式->输入快捷方式文件名称与位置或单击“浏览”按 钮，在弹出的“浏览”对话框中选择相应的文件或文件 夹->输入快捷方式名->完成 【例2.5】在“桌面”上创建“画图”快捷方式：
操作系统课件第七章
06
文件系统与磁盘管理
文件系统概念及功能
文件系统定义
文件系统是操作系统中负责管理和存储文件 信息的软件机构，它提供了一种在磁盘等存 储介质上组织、管理和访问文件的机制。
文件系统功能
包括文件的创建、删除、读写、修改、重命 名等操作，以及文件的组织和存储方式，如
目录结构、文件属性等。
文件结构和存取方法
• 消息传递：消息传递是一种面向消息的通信方式，进程通过发送和接收消息来 进行通信。它的优点是灵活性高，可以适用于任意两个进程之间的通信；缺点 是通信过程中需要额外的数据拷贝和同步操作。
• 共享内存：共享内存是一种高效的进程间通信方式，多个进程可以通过映射到 同一块内存区域来进行数据交换。它的优点是通信效率高，缺点是需要解决同 步和互斥问题，以避免出现数据不一致的情况。
文件的物理结构（如连续分配、链接分配和索引分配等）的理解和实现、文件 目录的组织和管理方式的选择和设计、文件共享与保护机制的实现和应用。
02
进程与线程
进程概念及特性
进程定义
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性、异步 性和结构特征。
进程特性
动态性（进程是程序的一次执行过程，具有生命周期）；并发性（多个进程实体同存于内存中，能在一段时间内 同时运行）；独立性（进程是系统进行资源分配和调度的独立单位）；异步性（进程按各自独立的、不可预知的 速度向前推进）；结构特征（进程由程序、数据和进程控制块三部分组成）。
页式、段式和段页式存储管理方式
页式存储管理方式
段式存储管理方式
页式存储管理是将一个进程的逻辑地 址空间划分为若干个大小相等的片， 称为页面或页。相应地，将物理内存 空间也划分为与页面大小相等的块， 称为物理块或页框。在为进程分配内 存时，以块为单位将进程中的若干个 页分别装入到多个可以不相邻接的物 理块中。
小学教育ppt课件教案Windows操作系统的各个部分
03
CHAPTER
文件与文件夹管理
Windows操作系统支持多种文件类型，如文本文件、图片文件、音频文件、视频文件等。每种文件类型对应不同的文件扩展名，例如.txt、.jpg、.mp3、.mp4等。
文件类型
在Windows资源管理器中，可以通过不同的查看方式来显示文件和文件夹，包括大图标、小图标、列表、详细信息和内容等。用户可以根据需要选择合适的查看方式。
手动更新
VS
Windows操作系统自带的应用商店，提供大量官方认证的应用程序供用户下载和安装。
推荐应用
根据年级和学科需求，推荐适合小学生的应用程序，如数学练习软件、英语学习应用等。
应用商店
07
CHAPTER
系统安全与防护策略
防火墙基本概念
解释防火墙的定义、作用及分类。
03
病毒查杀与隔离
介绍如何使用防病毒软件进行病毒查杀，并对查杀到的病毒进行隔离和清除。
文件传输方法
列举在Windows操作系统中进行文件传输的几种常用方法，如使用共享文件夹、电子邮件附件、云存储等，并简要说明各自的优缺点。
06
CHAPTER
应用程序安装、卸载与更新
开启自动更新功能，系统会在后台自动下载并安装更新。
自动更新
在应用程序的设置或选项中，找到“检查更新”或“升级”按钮，手动进行更新操作。
最新的Windows操作系统版本，引入了全新的开始菜单、任务栏和通知中心，同时加强了系统安全性和性能。
Windows 10
采用全新的Metro风格用户界面，强调触摸操作，同时提供了传统桌面模式。
Windows 8/8.1
在Windows Vista的基础上进行了改进和优化，提供了更加稳定和高效的性能。
南邮《操作系统教程》课后标准答案
第一章1. 什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么?答（p１)：操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
配置操作系统的主要目标可归结为：(１) 方便用户使用(2) 扩大机器功能（3) 管理系统资源(4) 提高系统效率(５)构筑开放环境。
2．计算机系统的资源可分成哪几类？试举例说明。
资源包括两大类:硬件资源和信息资源。
硬件资源分为处理器、存储器、Ｉ／O 设备等;信息资源则分为程序和数据等。
*５、操作系统有哪些类型？它们有什么特征？7.什么是多道程序设计？采用多道程序设计技术有什么特点？ﻩ答：多道程序设计技术是指同时把多个作业（程序）放入内存并允许它们交替执行和共享系统中的各类资源;当一道程序因某种原因（如I/O请求)而暂停执行时,CPU立即转去执行另一道程序。
操作系统在引入多道程序设计技术后,使得系统有了多道，宏观上并行，微观上穿行的特点。
采用多道程序设计减少了ＣPU时间的浪费，增加了系统吞吐量,提高了系统的效率。
第二章２.操作系统提供给用户的接口主要有哪些？答：主要通过程序接口和操作接口两种方式把他的服务和功能提供给用户。
３.什么事系统调用?系统调用与普通调用的区别是什么？答：系统调用本质上是应用程序请求操作系统内核完成某功能的一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用，他与一般的过程调用有以下几方面明显差别:①调用形式不同②被调代码的位置不同③提供方式不同④调用的实现不同*4、系统调用有哪几种类型?第三章2．请描述进程的定义和属性。
答：进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配、调度和保护的独立单位。
进程的属性有：结构性•共享性•动态性•独立性•制约性•并发性３.请描述进程与程序的区别及关系。
答:程序是静止的,进程是动态的。
进程包括程序和程序处理的对象（数据集),进程能得到程序处理的结果。
操作系统课件第7章
7.1.3 文件系统模型
文件系统模型可以划分为3个层次: 文件系统模型可以划分为3个层次:
7.1.3 文件系统模型
文件系统模型可以划分为3个层次: 文件系统模型可以划分为3个层次:
1．文件及其属性 文件管理系统的对象主要包括文件、目录和磁盘空间。 文件管理系统的对象主要包括文件、目录和磁盘空间。文件 是文件管理的直接对象。 是文件管理的直接对象。 2．对对象操纵和管理的软件集合 这部分是文件系统的核心部分， 这部分是文件系统的核心部分，文件系统的功能大多是在这 一层实现。 一层实现。 3．文件系统的接口 命令接口。命令接口是用户与文件系统交互的接口， ① 命令接口。命令接口是用户与文件系统交互的接口，用 户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的服务。 户可通过键盘终端键入命令，取得文件系统的服务。 程序接口。程序接口作为用户程序与文件系统的接口， ② 程序接口。程序接口作为用户程序与文件系统的接口， 用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。 用户程序可通过系统调用来取得文件系统的服务。 图形接口。 ③ 图形接口。
7.1.1 文件、记录和数据项 文件、
3．文件
一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息项的序列集合， 一组带标识的在逻辑上有完整意义的信息项的序列集合，这 个标识为文件名。 个标识为文件名。 信息项： 信息项：构成文件内容的基本单位 长度：单个字节，或多个字节 长度：单个字节， 文件是通过操作系统 操作系统来管理 文件是通过操作系统来管理 文件不但反映了用户概念中的逻辑结构， 文件不但反映了用户概念中的逻辑结构，而且和存放它的辅 助存储器的存储结构紧密相关。 助存储器的存储结构紧密相关。 文件组成： 文件组成： 文件体：文件本身的信息； 文件体：文件本身的信息； 文件说明：文件存储和管理信息； 文件名、文件内部标识、 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； 文件存储地址、访问权限、访问时间等；
南邮操作系统教程chapter 07 Windows结构分析共93页
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
Windows结构分析
谢谢！
南邮操作系统教程chapter 07
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•Hale Waihona Puke 28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
南邮操作系统教程chapter 07 Windows结构分析93页PPT
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
南邮操作系统教程CH 07 Windows结构分析
分层 + 客户/服务器(微内核)结构
ch7.3
Posix标准
Posix标准表示可移植操作系统接口(Portable Operating System Interface) ，最早由IEEE为 了提高Unix环境下应用程序的可移植性而开发。
Posix并不局限于Unix。许多其它的操作系统，例如 DEC OpenVMS和Microsoft Windows NT，都支 持Posix.1标准。
它们必须通过子系统DLL与系统交互。win32子系统中
主要有Kernel32.dll/User32.dll/GDI32.dll
内核模式组件
执行体/内核：Ntoskrnl.exe
设备驱动
硬件抽象层：Hal.dll
图形引擎
Байду номын сангаас
ch7.5
再看一遍：Windows的系统结构
Win32 OS/2 Posix
中断和异常的区别 系统调用也是一种 异常
ch7.1
中断调度
硬中断一般来自IO设备，由中断驱动的IO设备可 以很好地与CPU并行工作，线程启动IO传输后可以 做其它的事情，而IO设备完成工作后通过中断通知 CPU。
系统软件也可产生中断，称为软中断，如内核产生 软中断用以初始化线程调度或是中止某线程执行。 此外，内核可控制中断的开与关，不过一般只用于 临界时刻。
Windows的IDT最多有256个表项，但一台计算机的 中断号个数完全取决于该机器所使用的中断控制器。
ch7.1
中断控制器
Programmable Interrupt Controller (PIC) i8259A，支持15条中断线，一般用于单CPU系统。
第七章 Windows结构分析
计算机文化基础第2章WINDOWS7操作系统解析
17
网络操作系统
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、 协议和标准开发的软件，包括网络管理、通 信、安全、资源共享和各种网络应用，其目 标是相互通信及资源共享。（物联网技术）
入内存并投入运行，一旦作业进入内存，就称为
进程。
作业管理是操作系统的基本功能之一。
2020/11/2
9
2.1.2 操作系统的分类
早期，根据用户界面的使用环境和功能特 征的不同，操作系统一般可分为三种基本类 型:
1）批处理系统；2）分时系统； 3）实时 系统。
随着计算机科学的发展，目前又出现了许 多种操作系统，主要有嵌入式操作系统、个 人操作系统、网络操作系统、分布式操作系 统等。
2020/11/2
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2.1.2 操作系统的分类
批处理操作系统
批处理（Batch Processing）操作系 统的工作方式是：用户将作业交给系统操 作员，系统操作员将许多用户的作业组成 一批作业，之后输入到计算机中，在系统 中形成一个自动转接的连续的作业流，然 后启动操作系统，系统自动、依次执行每 个作业，最后由操作员将作业结果交给用 户。
2020/11/2
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文件管理
文件管理是对系统的信息资源进行管理。 文件管理主要完成以下任务：提供文件的
逻辑组织方法、物理组织方法、存取方法、 使用方法，实现文件的目录管理、存取控制 和存储空间管理。
2020/11/2
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作业管理
用户需要计算机完成某项任务时要求计
算机所做工作的集合称为作业。
操作系统三版课件7
进程的特征分开来处理，形成不同的实体：让进程只具有“资源拥有者”这个特征，而 “调度和运行”这个特征则赋予一个新的实体——线程。 “线程（thread）”是进程的一个实体，是进程中实施调度和处理机分派的单位。 若视进程为在逻辑上需要完成的一个任务，那么线程则是完成该任务时可以并发执行的 多个子任务。 线程 这时，线程基本上不拥有系统资 进程 源，有的只是运行中不可或缺的一点资 源（如程序计数器、一组寄存器和堆 (a)单进程，单线程 (b)单进程，多线程 栈），但它可以与同属一个进程的其他 线程共享进程所拥有的全部资源。 图给出了进程和线程间的各种关系。 方框表示单进程，曲线表示线程。引入了线 (c)多进程，每个进程一个线程 (d)多进程，每个进程多个线程 程概念后，就可以把原先的进程概念理解为 是这种只有一个线程的进程情形。
.
.
.
4. 线程调度的管理
Windows XP用张所 谓的“线程调度器就绪 队列”表、就绪位图、 空闲位图来管理有关线 程的调度。
进程1 线程调度器 就绪队列表 线程1 31 30 29 线程2
进程2
.
线程1
线程2
线程n
5. Windows XP线程 XP线程 调度遵循的原则
2 就绪位图 1 0 31 0 31 空闲位图
.
初始化 (ini)文件
添加新硬件
系统 管理工具
根键
. 注册表的结构与资源管理器中的目录
结构类似，其中以“HKEY_”打头的结点 称为根键。Windows XP的注册表里有5个 根键。
• 7.1.2 Windows XP的进程和线程 XP的进程和线程
1. 关于线程
(1) 线程的概念
. 为提高进程的并发执行程度，为减少系统在进程切换时的开销，Windows XP把
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内核模式组件
ch7.5
复习：Windows的系统结构
winlogon.exe spoolsv.exe
Win32 OS/2 Posix
kernel32.dll user32.dll gdi32.dll
用户态APC
ch7.27
异常调度
中断在任何时候都可能发生，而异常一般是正在执 行的程序由于某种原因所致的结果。 Windows提供了一种“结构化的异常处理”机制， 当异常发生时，程序可以自己控制执行的流程。(如 VC++的__try结构) 异常主要是：被0除错，整型溢出，调试断点，缺 页等。x86机上所有的异常和中断一样都有一个预 定义号，用于在IDT表中查询异常处理代码。
ch7.26
APC的应用
核心态APC：执行体一般使用核心态APC那些必须在 指定线程空间内完成的操作系统服务。
环境子系统使用核心态APC挂起或中止线程 Posix子系统用核心态APC模拟Posix信号机制 设备驱动也使用核心态APC 如ReadFileEx()就是使用了用户态的APC。该函数允许 调用线程指定一个完成I/O时的处理例程(假设为CFun)。 CFun通过在thrd1的APC队列中加入一个ACP对象实现。
Windows大部分代码是用C语言编写，辅以少量的 C++技术。汇编代码被用在直接与硬件交互的部分， 如中断控制等。
ch7.8
扩展性(Scalability)
扩展性是指系统应该能够在有多个处理器的计算机 上正确运行。它有如下特点：
操作系统的代码可以在任何一个CPU上运行 一个进程内的多个并发线程可以同时在不同CPU上运行 要提供更加细致的同步机制 对称多处理机(SMP)：操作系统和用户线程能被安排在 任一处理机上运行 非对称多处理机(ASMP)：只能在某个特定处理机上执 行操作系统代码，而其它处理机只能运行用户代码
对PIC芯片，每个硬中断号都可对应一个IRQLs级别 但对APIC芯片，中断号的数量远大于IRQLs的级数， 故在多处理机系统中对IRQLs实行循环使用。
ch7.19
IRQLs
ch7.20
中断的屏蔽
仅当中断源IRQL高 于当前中断设置时， 才可打断当前中断， 否则将被屏蔽，直 至IRQL降低。
ch7.9
多处理机系统
SMP vs. ASMP
ch7.10
执行体(Executive)
处于Ntoskrnl.exe的上层，它包括5种类型的函数
由Ntdll.dll导出在用户态下调用的函数(文件档化) 非文档化的用户态函数 文档化的核心态调用函数 非文档化的核心态调用函数 组件内部函数
Windows的系统结构
Win32 OS/2 Posix
分层 + 客户/服务器(微内核)结构
ch7.3
Posix标准
Posix标准表示可移植操作系统接口(Portable Operating System Interface) ，最早由IEEE为 了提高Unix环境下应用程序的可移植性而开发。 Posix并不局限于Unix。许多其它的操作系统，例 如DEC OpenVMS和Microsoft Windows NT，都 支持Posix.1标准。 Posix.1提供了源代码级别的C语言应用编程接口 (API)给操作系统的服务程序，例如读写文件。
ch7.17
中断控制器
Programmable Interrupt Controller (PIC) i8259A，支持15条中断线，一般用于单CPU系统。 Advanced Programmable Interrupt Controller (APIC)，i82489，支持256条 中断线，用于多CPU系统。 APIC兼容PIC模式，它包括 三个组件：
I/O APIC local APIC PIC-equivalent
ch7.18
软件中断请求级别(IRQLs)
尽管中断控制器可以在硬件层次完成中断的优先级 处理，但无法处理软中断优先次序。Windows提出 了一套自己的中断优先级方案—interrupt request levels (IRQLs)。 IRQLs从0~31共32个级别，数字越高表示优先级 越高。 虽然IRQLs是软件中断优先级别，但HAL将硬件中 断号也映射到IRQLs之中。
Ntoskrnl.exe
Hal.dll
分层 + 客户/服务器(微内核)结构
ch7.6
可移植性(Portability)
Windows的设计目标之一就是能够在各种硬件体系 统结构上运行。 最早的NT支持x86(CISC)和MIPS(RISC)架构，后 来支持DEC公司的Alpha AXP(该CPU是64位的，而 当时的NT还在32位上跑，尽管MS开发了一个64位 的Win2K内部版本，但从未发行)。 Motor PowerPC成为NT家庭支持的第四种处理器 架构，但很快被Win2K所抛弃。 目前发行的WinXP/2003支持x86、IA64、AMD x86-64和EM64T四种体系结构。
ch7.25
异步过程调用(APC)
同步和异步 Asynchronous procedure call(APC)提供了在某个 特定的线程上下文中执行代码的方法，运行在APC 级可以访问分页内存。 每个线程均有自己的APC队列，APC有两种
用户态APC：要得到目标线程的许可 核心态APC：不需要目标线程的许可
ch7.16
硬件中断处理
外部硬件中断到来时会被送到中断控制器，一旦CPU 被中断，则它会向中断控制器询问其 interrupt request (IRQ) 。 中断控制器将IRQs转为中断号，并根据中断号查询 interrupt dispatch table (IDT)，从而获得处理程 序的入口地址。 Windows负责将IRQs对应的中断号映射到IDT上， IDT不但保存中断处理程序入口，也记录了异常处理 程序的地址。如：x86下的缺页异常号为0xe。 Windows的IDT最多有256个表项，但一台计算机的 中断号个数完全取决于该机器所使用的中断控制器。
ch7.15
中断调度
硬中断一般来自IO设备，由中断驱动的IO设备可 以很好地与CPU并行工作，线程启动IO传输后可以 做其它的事情，而IO设备完成工作后通过中断通知 CPU。 系统软件也可产生中断，称为软中断，如内核产生 软中断用以初始化线程调度或是中止某线程执行。 此外，内核可控制中断的开与关，不过一般只用于 临界时刻。 系统通过Interrupt Trap Handlers响应中断，它 将控制权交给Interrupt Service Routine(ISR,设 备驱动提供) ，或是内核例程来处理中断。
ch7.21
软件中断处理
初始化线程调度 非临界时间的中断处理 时间片到期的处理 异步的I/O操作 异步的过程调用
ch7.22
延迟过程调用(DPC)
为什么要延迟？延迟到什么时候？
Windows需要对多任务进行调度，因此中断响应代码 必须尽可能的简单，并且尽快地将控制权交还给系统。 DPC在功能上可以理解为ISR的一部分，ISR设计的尽 量简单并尽快返回控制权，而将一部分功能剥离出来 放入DPC中延迟调用。
ch7.30
Wow64机制
Wow64 (Win32 emulation on 64-bit Windows) 是指允许在64位的Windows上执行32位的x86应用 程序，它使用了一组用户态DLL实现。
Wow64cpu.dll Wow64.dll Wow64win.dll
ch7.31
7.3 Windows安全机制
1月5日(明年)
结束所有课程(上完为止) 复习第七章
提交实验一、二和三的报告
提交实验四、五报告
7.2 Windows系统机制
陷阱调度
陷阱调度
陷阱(Trap)是指一种处理器机制，当一个中断或异 常发生时它能捕获正在执行的线程并将控制权交给 OS中的固定地址。 在Windows中，控 制权会交给Trap hanlder，它指向一 个特殊的中断或异 常处理程序。 中断和异常的区别 系统调用也是一种 异常
第七章 Windows结构分析
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Windows系统结构 Windows系统机制 Windows安全机制 Windows文件系统 80386保护模式工作原理
Windows 2000/xp/2003
ch7.1
7.1 Windows系统结构
用户模式进程 内核模式组件
Deferred Procedure Call (DPC)：作为一个内核 对象，它对用户态程序是不可见的，每个CPU都维 护一个DPC队列，里面存放等待执行的DPC代码。 将一个DPC放入DPC队列会促使内核请求一个在 DPC/dispatch级的软件中断。
ch7.23
DPC的传送过程
1.定时器到期，内核将一个 DPC放入DPC队列，并且释 放正在等待定时器的线程，然 后内核请求一个软件中断 3.响应DPC中断后，系统将 控制权给线程调度程序 2.当中断请求级低于 DPC/dispatch是，DPC产 生中断