大学计算机基础第4章1课件

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1、单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第四章 操作系统基础,4.1,操作系统概述,4.2,操作系统功能,4.3,典型操作系统,4.4,中文Windows XP Professional,12/13/2024,1,4.1 操作系统概述,4.1.1,操作系统基本概念,操作系统,:用于管理和控制计算机硬件和软件资源的一组程序。,计算机硬件与其它软件的接口,用户和计算机的接口,裸机,操作系统,应用程序,用户,主要功能有：,处理机管理,存储管理,设备管理,信息,(

2、,文件,),管理,虚拟机,=,裸机+操作系统,操,统,作,系,12/13/2024,2,4.1.2 操作系统的发展,1.手工操作方式,主要缺点：,（1）计算机的全部资源（CPU、内存、外部设备等）由一个用户独占。,（2）人工操作、CPU和输入输出设备的工作串行进行。整个操作过程非 常繁琐，计算机工作效率很低。,2.批处理方式,（1）,联机批处理:由CPU直接控制作业的输入输出。,减少人工干预，使计算机自动进行输入、编译和运行程序。,特点：用户可一次提交多个作业，但系统一次只处理一个作业，处理完一个作业，再调入下一个作业，系统自动完成调度、切换。,(2)脱机批处理：采用增加一台不与主机相连的卫星

3、机的方法。,卫星机与主机并行工作，使主机摆脱了慢速的输入、输出操作，减少了输入、输出操作对系统的影响，提高了系统的处理能力，缓解了速度不匹配的矛盾。,12/13/2024,3,多道程序系统,通道和中断技术的出现，支持并行操作，操作系统进入了多,道程序设计和共享系统阶段。,4.分时系统,处理机时间分成很小的时间片，按时间片轮转法分配给多个用户使用。,打印机,作业2,作业1,OS,作业3,作业2,作业1,结果3,结果2,结果1,用户作业,CPU,用户,提交,后备作业,磁盘输入井,磁盘输出井,处理结果,成批,CPU,终端1,终端2,终端3,终端4,终端1,12/13/2024,4,4.1.3 操作系

4、统分类,按用户界面,命令行界面,操作系统,图形用户界面操作系统,2.按用户数,单用户操作系统,多用户操作系统,3.按任务数,单任务系统,多任务操作系统,4.按系统功能,批处理系统,分时操作系统,实时操作系统,网络操作系统,12/13/2024,5,批处理操作系统(Batch Processing),首先出现的是“单道批处理系统”，用户一次可以提交多个作业，但系统一次只处理一个作业，处理完一个作业后，再调入下一个作业进行处理。,“多道批处理系统”把内存分为若干部分，属于同一批次的若干个作业调入内存，存放在内存的不同部分。一个作业由于等待输入输出操作而让处理机出现空闲时，系统自动进行切换，处理另一

5、个作业.,12/13/2024,6,分时系统(Time Sharing),分时系统是多道程序的变种，与批处理系统的区别在于：在批处理系统中，一个作业可以长时间地占用CPU直至该作业执行完成；而在分时系统中，情况却恰恰相反。一个作业只能在一个时间片（Time Slice，就是一小段时间，一般取100毫秒）的时间内使用CPU，时间一到，系统将剥夺作业的CPU使用权，把CPU分配给其他的作业使用。,12/13/2024,7,实时系统(Real Time),对于特定的输入，系统能够在极短的时间内作出响应并完成对该输入请求的处理。,实时系统采用了时间片分时技术，也具有,及时性，多路性，独占性和交互性,等

6、四个特征。不过，实时操作系统与分时系统之间还是有很大的区别的。实时系统一般是专用的，其交互能力比较差，它只允许用户访问数量有限的专用程序。,12/13/2024,8,网络操作系统：具有以下基本功能：,(1)网络通信功能,(2)网络资源的管理和使用,12/13/2024,9,单道作业环境中程序顺序执行示意图,4.2 操作系统的功能,4.2.1 处理机CPU管理,多道作业环境中程序交替执行示意图,程序A,程序B,程序C,程序A,程序C,程序A,程序B,程序C,多道程序的特点是,：,多道：,计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序。,宏观上并行,：内存中的几道程序在运行着，宏观上看是并行运行的。,微

7、观上串行,：微观上，内存中的几道程序，轮流占据CPU,是交替执行的,12/13/2024,10,进程是程序执行的过程，是一个可并发执行的程序与其数据的一次运行活动，是操作系统资源分配的基本单位。处理机的管理也可以说是对进程的管理。,1.进程概念的引入,并发性是操作系统的主要特性之一，是程序的并发执行。但是程序执行时所产生的问题使得传统的程序概念已经不足以对其进行描述，为此，引入进程（Process)的概念。,2.进程与程序的区别,(1)进程是动态概念，程序是静止概念。,(2)进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的。,(3)一个程序对应多个进程，而一个进程仅对应一个程序。,调C,调C,进程B,进

8、程A,程序C,(4)进程在结构上是由程序、数据集、进程控制块（PCB）三部分组成的。,12/13/2024,11,3.,进程的特征,（1）动态性：执行初期被创建，执行结束被撤消。,（2）并发性：并发执行提高了计算机的系统资源的利用率。,（3）独立性：进程是一个能够独立运行的基本单位。,（4）异步性：进程相互制约，其执行具有间断性。,4.进程的状态及其变化,就绪,运行,阻塞,就绪,阻塞,运行,等待事件,事件发生,时间片完,进程调度,进程基本状态转换图,问题:在Windows xp下如何查看进程的状态?,12/13/2024,12,5.线程（Thread),(1)线程的概念:,进程是程序的一次执行

9、过程和资源分配的基本单位。,线程（或称轻权进程）是一个进程内的基本调度单位,。,(2)引入线程的目的,为了更好地实现并发处理和共享资源，提高CPU的利用率，提高系统的执行效率，减少处理机的空转时间和调度切换的时间，便于系统管理。,在UNIX系统重，进程是CPU的分配单位，在Windows中，线程是CPU的分配单位。,线程作CPU分配单位的好处是：充分共享资源，减少内存开销，提高并发性，加快切换速度。,12/13/2024,13,(3).线程的分类,用户级线程和系统级线程（核心级线程）。,在同一个操作系统内，有的使用用户级的线程，有的使用系统级的线程。如Windows/NT,Os/2；,有的使用

10、混合的，如Solaris操作系统。,区别：,用户级：调度算法和调度过程全部由用户自行选择和确定，与操作系统内核无关。只进行线程上下文的切换，不进行处理机的切换。,系统级：由操作系统内核进行管理。,12/13/2024,14,4.2.2 存储管理,（1）存储管理的目标,计算机存储器的管理，存储管理的对象是内存以及作为内存的扩展和延伸的外存储器。存储管理的目标是为程序设计人员提供方便、安全和充分大的存储空间，提供一个内外存结合的满足需要的存储空间。,物理地址：内存中存储单元的地址。,物理空间：内存中一系列物理单元的集合。,逻辑地址：目标程序存放的地址,地址空间：目标程序的逻辑地址的总称为地址空间。

11、,（2）几个相关概念,物理地址和物理空间,逻辑地址和逻辑空间,（3）存储管理的功能,内存的分配与回收,地址变换：静态重定位、动态重定位。,存储扩充：,虚拟存储技术,、覆盖技术、交换技术,存储保护,虚拟存储器是指一种实际上并不存在存储器，是由内存和外存连接成的存储器。基本思想是：把当前正在使用的部分放在内存，其他暂时不用的部分放在外存，运行时根据需要进行调度。解决了大作业、小内存的矛盾。,12/13/2024,15,4.2.3 设备管理,设备管理的主要任务：对,各种各样的设备进行有效地管理，为用户提供方便的操作，提高设备的利用率。,虚拟设备,：通过采用虚拟技术将原来独享的设备改造成共享设 备，相

12、当于将一台独享的物理设备虚拟为多台同类设备。设备管理中通常采用假脱机技术（Spooling）实现虚拟设备。,12/13/2024,16,4.2.4 文件管理,文件管理就是要对存放在计算机中的文件进行组织管理、提供方便的存取和文件的安全保证机制，还要提供一定的系统调用命令。计算机对文件的组织管理和操作都是由文件系统完成的。,文件目录结构,文件系统:Windows XP的文件系统,12/13/2024,17,4.3 常用操作系统简介,1.DOS,Microsoft,公司研制的,配置在PC的操作系统,单用户命令行界面操作系统,从4.0版开始成为支持多任务的操作系统。,2.Windows,图形用户界面

13、,Windows XP Professional,Windows XP Tablet PC,Windows XP Home,Windows 98,Windows NT,Windows 2000,Windows XP,12/13/2024,18,3.Unix,操作系统,特点：,多用户、多任务,通用性、稳定性、可移植性和可扩充性好,广泛使用在网络、大型机和工作站中。,Unix的不同版本：,IBM-AIX,SUN-Sun OS,HP-HP-UX,COMPAQ-digetal Unix,SCO-UNIXWAREOpen Server,Unix系统的组成：,由系统内核、shell、文件系统,和应用程序4

14、部分组成。,（1）内核,（2）shell,（3）文件系统,(4)应用程序,(root)根,bin,usrn,tmp,homeme,student,teacher,file1,stu1,my.c,texts2,12/13/2024,19,4.Linux系统,由UNIX发展而来,源代码开放,特点：,多用户、多任务,开放性好、稳定性高、安全可靠,系统内核小，对硬件要求低,Li,nux的不同版本：,常用的Linux系统主要有：Red Hat Linux、Turbo Linux、和我国自己开发的Linux操作系统：红旗Linux和蓝点Linux。,5.OS/2,为PS/2设计的操作系统，用户可自行定制界

15、面。,6.Mac OS,较好的图形处理能力，主要用在桌面出版和多媒体应用等领域。用在苹果公司的Power Macintosh机及Macintosh一族计算机上，与Windows缺乏较好的兼容性。,7.Novell Netware,基于文件服务和目录服务的网络操作系统，用于构建局域网。,12/13/2024,20,4.4 中文Windows XP Professional,4.4.1,Windows XP,系统概述,1.Windows的发展历史,1983年Windows 1.0,1990年Windows 3.0,1992年Windows 3.1,1995年Windows 3.2,1993年Win

16、dows NT(32位),Windows NT Server,Windows NT Workstation,1995年Windows 95(32位),1998年Windows 98(32位),2000年 Windows 2000(32位),2001年 Windows XP(32位),12/13/2024,21,2.Windows XP,的特点,(1),易用性,(2),稳定性与可靠性,(3),用户界面方面,(4),网络功能方面,(5),多媒体功能,(6),无线网络连接,(7),系统还原,(8),防病毒管理和数据安全性管理,(9),兼容性与安全性,(10),用户状态迁移工具,12/13/2024,22,3.Windows XP,的桌面,“开始”菜单和“任务栏”,Windows XP,应用程序的入口,12/13/2024,23,Windows XP,的桌面,“我的电脑”,用于管理PC机能够,使用的所有磁盘资源。,“网上邻居”,用于快速访问当前PC机,在局域网中的硬件和软件资源。,“回收站”,用于暂时存放被丢弃,（删除）的文件及其它对象。,每个用户均拥有各自惟一的“我的文档”文件夹,我的电脑,