第二章 Windows 7操作系统

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内存管理

内存地址：

内存以字节为单位，给每个存储单元（字节）
一个二进制的编号，如4G内存，总共有232个字
节，那么它就有232个存储单元，因此编号从0 开始一直到4294967296。一般用十六进制数书 写内存地址，：00000000（H）～FFFFFFFF （H）。
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内存管理

内存地址：
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设备的标识

许多设备控制器都可以控制多个同类型的设备。
操作系统按照某种规则给每台设备一个唯一的 编号，用于区分和识别设备，称为绝对设备号， 或称为绝对地址 。 如果使用设备的绝对地址将会带来编程不灵活 方便，因此操作系统采用“设备类型号-设备 序号”这种相对地址方式来标识设备。
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设备的标识
一个静态的概念。 进程是程序在CPU上的一次执行过程，是操作系统进行资 源分配、保护和调度的基本单位，是一个动态的概念。 程序是永久的，进程是暂时的
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处理器管理
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内存管理

任何程序（包括操作系统）都必须装入内存才
能运行。 要同时运行多个程序，就必须为每个程序分配 独立的、足够的内存空间，并要确保各程序和 数据库互相不干扰。 内存管理就是实现内存寻址、内存分配与释放、 存储保护、内存与I/O系统数据交换等功能。
数据输出几个过程，并且这些过程的循环
反复。程序执行时既要占用CPU和内存，也
可能又要占用一定的I/O设备。
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多道程序的并发执行

为了提高计算机系统的运行效率，内存中
同时装入多个相对独立的程序代码，它们
共同竞争和复用CPU、外设等系统资源。
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文件管理

计算机系统中，为了便于管理，将程序、数据及各



网络操作系统(NOS)

本地操作系统之上附加的一层网络管理软件
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操作系统的分类 按使用环境和对作业处理的方式进 行分类

批处理操作系统 (DOS)
在批处理操作系统中，用户要上机，需要准备好
作业，包括程序数据以及作业说明书，然后提交
给系统管理员，系统管理员等到作业达到一定的
数量后进行成批输入。

块设备：以块为单位传输数据，通常为 512B～32KB，如硬盘、光盘等外存设备。
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设备分类

在多用户多任务环境下，外部设备必然要被多个用
户程序竞争占用。按设备的共享属性分为：

独占设备：指在一段时间内只能供一个任务单独使用
的设备，如打印机、扫描仪、键盘等。

共享设备：指允许多个任务同时使用的设备，如磁盘。 虚拟设备：将独占设备虚拟成可以共享的逻辑设备， 被多个作业同时访问，例如“假脱机”（SPOOLing） 实现打印机共享。
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设备的连接

外部设备通常通过设备控制器连接到计算
机的总线上，构成I/O系统。
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设备的连接

设备控制器是CPU与外设之间的接口，如主板
上的各种插口，IDE、SCSI、USB等接口。 有两个方向的接口，一个用于接收来自主机发 送的命令和数据的接口，一个用于控制设备通 过总线与主机之间的数据交换；另一个是与设 备驱动电路之间的接口，用于根据主机发来的 命令控制设备进行I/O操作。
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输入输出控制

实现内存和I/0设备传送数据一般有三种方式：

程序控制方式：由CPU运行程序来控制I/O设备的 数据传输和操作。常用方法有三种：无条件传输方 式、程序查询方式和中断控制方式。 直接存储器存取方式：（Direct Memory Access, 简

称DMA）无需CPU通过执行程序来控制I/O数据传
输，而是由DMA控制器硬件来控制数据在I/O设备 与内存之间直接传输。
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输入输出控制

通道控制方式：DMA方式的发展，通道就是一
种硬件设备，也称I/O处理机或I/O处理部件， 它是一种专用的、有很强I/O处理功能的部件， 可以独立完成CPU交付的I/O操作任务。
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程序的顺序执行

每个程序一般都有数据输入、数据处理、

在规定的时间内完成对该事件的处理，不会有较长 的延时，保证即时性和高可靠性，如金融投资决策、 军事指挥控制、导弹飞行控制等。

嵌入式操作系统（EOS)

嵌入在各种智能家电、汽车控制系统、智能工控系 统、智能医疗设备等装臵中，
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操作系统的分类

移动设备操作系统

智能手机和平板电脑等手持设备安装的操作系统。 一般都认为它们属于嵌入式设备，但由于它们不管 是在硬件还是软件上，其扩充性逐渐接近个人电脑， 因此也可将其操作系统与传统嵌入式操作系统分离 开来。

1980年代后

家用个人计算机出现并迅速发展,具有代表的有：
DOS 、Windows 、Mac OS、Linux；
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操作系统的产生和发展

现代操作系统

使用图形用户界面（Graphical User Interface，简 称GUI），鼠标或触控板等输入设备。

电视机顶盒领域、智能家电领域、数字影像领域。 只要存在智能芯片，或具有一定计算能力的设备装 臵，就需要安装操作系统。

除了CPU和内存外，还有很多其他的硬件，
例如显示器、键盘、鼠标、光驱、打印机、
音响等，这些部件统称为外部设备（简称
外设）。

从使用功能、系统管理、共享属性等不同
角度，可以将外部设备进行不同的分类。
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设备分类

按数据传输时交换数据的单位分：
字符设备：以字符为单位，依次传输字符

流，如键盘、打印机等设备。

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操作系统的分类 按与用户对话的界面进行分类


(1)命令行界面操作系统。例如MSDOS、 Novell Netware。 (2)图形用户界面操作系统。例如Windows。
操作系统的分类 按是否能够运行多个任务进行分类

微机操作系统

单用户单任务操作系统 -- CP/M和MS-DOS 单用户多任务操作系统 --WINDOWS 多用户多任务操作系统 – Unix/Linux Windows Server

命令字符用户界面
字符界面节约计算机系统资源（内存消耗少、运行 速度快），在熟记命令的前提下使用字符界面，往 往比使用图形用户界面的操作速度要快。 有一定规律的操作，可以用批处理命令或Shell命令 编程方式保存起来,需要时直接运行命令文件，能避 免大量的重复操作。
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用户操作界面

图形界面（Graphic User Interface，简称 GUI）
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用户操作界面

图形界面
图形用户界面使用窗口、图标、下拉菜单、

弹出菜单、对话框、滚动条、按钮和鼠标
指针等各种形象的图符。
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用户操作界面

多媒体用户界面
随着语音识别、字符（汉字）识别、图形图像 识别等技术的发展和实用化，以及触摸设备的 广泛应用，操作系统的用户界面朝着多媒体、 多通道方向发展。 多点触控技术让用户使用日常生活中的手势完 成计算机操作。
第2章 操作系统
Operating System
本章目标

大多数人比较熟悉“操作系统”，也都知道电
脑及其现代的一些电子设备需要安装操作系统，
并多多少少使用过它。但是对于什么是操作系
统，它的作用到底是什么等了解甚少。本章介
绍有关操作系统的基础知识，并详细介绍
Windows 7操作系统的功能及其使用方法。

3. 服务器操作系统 Unix 家族：System V、BSD Linux，自由和开放源代码的类UNIX操作系 统 Windows Server系列，
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操作系统启动过程

计算机加电后对硬件进行自检
将磁盘第一个物理扇区加载到内存，读取并执行位 于硬盘第一个物理扇区的主引导记录，然后将系统 控制权交给主引导记录 引导程序将操作系统的初始化文件、内核文件等装 入到内存，并将CPU控制权移交操作系统内核。 内核载入并运行后，进行一些必要的初始化工作， 如内存分区、创建必须的系统进程等工作，
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操作系统的分类

分时操作系统
分时指两个或两个以上的事件按时间划分轮流使 用计算机系统的某一资源。分时的时间单位是时间 片，计算机系统按固定的时间片轮流为各个终端服 务。由于计算机的处理速度较快，用户并不会察觉 到等待时间，对每个用户来说，好像独占整个系统 资源一样。
操作系统的分类

实时操作系统(RTOS)

寻址空间：

处理器寻找地址的范围是根据设计时地址总线宽度设 定的，如地址总线宽带为36位，就是处理器排布了36
根连接内存的信号线，那么寻址空间为236=64GB。

物理地址：

安装的物理内存按顺序编号，所有单元地址就构成了 一维的线性地址空间，这种内存地址与实际存储单元 一一对应，称为物理地址，或称为绝对地址。
种信息资源都组织成文件，以文件为基本单位进行 读写、检索、共享、保护，用户无需知道这些数据 存放在外设的哪个位臵。 文件管理的任务就是对文件进行组织、管理，向用

户提供按文件名进行操作的界面和编程接口。

后面重点介绍。
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作业管理

当需要完成某个任务时，操作系统会将相关的程序
和数据从外部装入内存，并使它顺利执行直到结束 通过两种类型的用户接口（或用户界面）来完成作 业管理：