操作系統(tǒng)基礎(chǔ)

第3章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)信息工程學(xué)院信息基礎(chǔ)科學(xué)系主要內(nèi)容什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)的功能有哪些？程序、數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)？（文件管理）程序、數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行處理？（分配內(nèi)存，分配cpu，分配設(shè)備）3.1程序執(zhí)行過(guò)程一個(gè)程序執(zhí)行過(guò)程：第1步：一個(gè)程序?yàn)榱碎L(zhǎng)期保存，應(yīng)先將其建立保存在外存（主要是磁盤）中；第2步：在執(zhí)行時(shí)需要將程序從外存裝載到內(nèi)存，因?yàn)镃PU不能直接對(duì)外存中的程序或數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，只能對(duì)內(nèi)存中的程序或數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；第3步：依據(jù)程序中內(nèi)容，一條一條的執(zhí)行指令，每條指令的執(zhí)行又分為三部曲：取指令、分析指令和執(zhí)行指令；第4步：輸出結(jié)果；第5步：運(yùn)行結(jié)束，釋放資源。3.1程序執(zhí)行過(guò)程從上述的一個(gè)程序執(zhí)行的過(guò)程中，一般要遇到一些問(wèn)題：（1）將程序保存在外存的什么位置？如何區(qū)分不同的文件？（2）將程序從外存裝載到內(nèi)存的什么位置？如何分配內(nèi)存？（3）如何獲得CPU的資源？如果有多個(gè)程序要運(yùn)行，如何處理？（4）如何獲得外設(shè)的資源？（5）如何釋放資源？……這些問(wèn)題是如何解決，如何處理？這些都是操作系統(tǒng)要解決和處理的問(wèn)題。也就是操作系統(tǒng)的基本功能。3.2操作系統(tǒng)的基本概念操作系統(tǒng)的大眾化定義：操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)最基本的系統(tǒng)軟件有效地管理和分配計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，控制程序的執(zhí)行，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行從個(gè)人機(jī)到巨型機(jī)，無(wú)一例外都配置一種或多種OS，它已經(jīng)成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可分割的重要組成部分，并建立起了各種各樣的應(yīng)用環(huán)境3.2操作系統(tǒng)的基本概念2.操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位操作系統(tǒng)是其他軟件和硬件之間的接口，以及其他軟件的共同環(huán)境按需管理和調(diào)度硬件資源，保證程序正常運(yùn)行提供統(tǒng)一硬件訪問(wèn)接口，即系統(tǒng)調(diào)用，如：API函數(shù)安裝了操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)是一種用戶及其應(yīng)用系統(tǒng)的工作“平臺(tái)”3.2操作系統(tǒng)的基本概念基于OS構(gòu)建各類應(yīng)用環(huán)境3.2操作系統(tǒng)的基本概念操作系統(tǒng)的兩種工作界面操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口和界面操作系統(tǒng)提供的用戶工作界面一般有兩種：命令行界面圖形界面命令行工作界面（方式）用戶必須學(xué)習(xí)、掌握并使用計(jì)算機(jī)熟悉的一套操作命令來(lái)操作使用計(jì)算機(jī)不同的操作系統(tǒng)提供的操作命令是不同的DOS就是該工作界面和使用方式圖形工作界面（方式）是一種可視化的工作界面用戶不必記憶命令只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)和完成操作WINDOWS操作系統(tǒng)就是這種方式操作系統(tǒng)的類型批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)/網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)類型見(jiàn)教材P47頁(yè),自學(xué)3.2操作系統(tǒng)的功能模塊主要目的：管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源、組織和控制程序運(yùn)行、提供用戶接口界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互基本功能：資源管理、程序控制、人機(jī)交互接口為了實(shí)現(xiàn)上述基本功能，需要以下五大塊功能模塊支持，即：處理機(jī)管理(CPU管理）存儲(chǔ)管理(內(nèi)存管理）設(shè)備管理文件管理作業(yè)管理3.2.1操作系統(tǒng)的基本功能1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“資源”可分為硬件資源和軟件資源硬件資源就是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)備，包括處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等軟件資源也稱為信息資源，是存放于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)、文件、程序等。3.2.1操作系統(tǒng)的基本功能1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源管理操作系統(tǒng)的硬件資源管理工作可以分為：處理器管理存儲(chǔ)管理輸入輸出設(shè)備管理（有時(shí)，簡(jiǎn)稱為設(shè)備管理）硬件資源管理處理器管理：根據(jù)程序執(zhí)行需要，為其分配處理器資源，包括：多線程支持、資源搶占、異常處理等存儲(chǔ)管理：存儲(chǔ)器資源分配、回收等設(shè)備管理：為應(yīng)用程序分配外設(shè)、控制外設(shè)按用戶程序的要求進(jìn)行操作、使用完后回收使用權(quán)等，常通過(guò)API函數(shù)調(diào)用信息資源管理信息資源管理功能：主要以文件管理來(lái)實(shí)現(xiàn)不管是數(shù)據(jù)、程序還是文檔，都是通過(guò)不同擴(kuò)展名的文件，存放在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器的文件管理如何實(shí)施的？文件系統(tǒng)：文件創(chuàng)建時(shí)，存儲(chǔ)空間分配；刪除文件后，存儲(chǔ)空間的釋放及回收不需知道文件存放具體位置，只需提供文件名，就可以查到該文件3.2.1操作系統(tǒng)的基本功能2.程序控制(操作系統(tǒng)的主要功能之一)用戶使用計(jì)算機(jī)的最主要的工作就是運(yùn)行程序程序控制：控制程序的正常運(yùn)行，也需考慮運(yùn)行效率及異常處理等操作系統(tǒng)的發(fā)展在很大程度上也表現(xiàn)為程序運(yùn)行方式的發(fā)展：從單一程序運(yùn)行到多道程序運(yùn)行再發(fā)展為分時(shí)多任務(wù)、以及分時(shí)多用戶多任務(wù)3.2.1操作系統(tǒng)的基本功能3.人機(jī)交互接口操作系統(tǒng)的重要作用是為了方便用戶使用計(jì)算機(jī)其中關(guān)鍵在于：人機(jī)交互功能、人機(jī)交互接口功能豐富、接口方式多樣：交互界面：命令行、圖形界面接口方式：除標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)外，智能化的接口例子：iPhone4S智能個(gè)人語(yǔ)音助理Siri系統(tǒng)機(jī)主：我真的愛(ài)你

Siri：我希望你不要跟其他手機(jī)也這么說(shuō)有人連續(xù)跟Siri求婚了3次，看看Siri怎么回答第一次Siri：聽(tīng)起來(lái)很甜蜜，不過(guò)我還有什么可以幫你嗎？第二次Siri回答：讓我們只做朋友，好嗎？第三次Siri攤牌了：我的用戶協(xié)議沒(méi)有包括和你結(jié)婚，我很抱歉3.2.2CPU管理CPU管理的目的：按需合理、有效調(diào)度CPU資源，滿足用戶需要，提高計(jì)算機(jī)使用效率重要概念：進(jìn)程vs

程序管理方式：調(diào)度算法進(jìn)程：具有獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行過(guò)程調(diào)度算法：FIFO、優(yōu)先級(jí)調(diào)度、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)WindowsXP中的處理器管理以“任務(wù)管理器”查看進(jìn)程或程序執(zhí)行狀況在介紹具體的操作系統(tǒng)功能模塊之前，先介紹一些基本概念和一些相關(guān)的知識(shí)。程序順序執(zhí)行圖示一個(gè)程序可分為三段：輸入：I計(jì)算與處理：C輸出：P執(zhí)行過(guò)程是：I1I2C1C2P1P2程序并發(fā)執(zhí)行圖示I1I2I3C1C3C2P1P2P3T2T3T4T5T1在T2、T3、T4時(shí)，都是并發(fā)的，資源共享多道處理圖示CPUI/O設(shè)備程序A程序B程序B等待分時(shí)處理圖示多道處理與分時(shí)問(wèn)題程序如何并發(fā)執(zhí)行？特點(diǎn)在內(nèi)存中同時(shí)存放多個(gè)(多道)用戶服務(wù)請(qǐng)求；待前一個(gè)運(yùn)行到需要I/O處理時(shí)，啟動(dòng)后一個(gè)服務(wù)特點(diǎn)將CPU的總時(shí)間按“時(shí)間相等”的原則輪流提供給不同服務(wù)，輪流執(zhí)行不同的程序分時(shí)與實(shí)時(shí)問(wèn)題CPU對(duì)服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)方式特點(diǎn)CPU將時(shí)間段分成若干時(shí)間片按時(shí)間片輪流提供給不同的服務(wù)只有獲得時(shí)間，才能被響應(yīng)執(zhí)行特點(diǎn)“實(shí)時(shí)”即“立即”

對(duì)隨機(jī)發(fā)生的服務(wù)事件立即作出響應(yīng)

并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該服務(wù)的處理單用戶與多用戶問(wèn)題使用計(jì)算機(jī)的用戶數(shù)量特點(diǎn)個(gè)人使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源由用戶個(gè)人占用和使用特點(diǎn)多人共同使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源由多個(gè)用戶共同分享和使用單任務(wù)與多任務(wù)問(wèn)題計(jì)算機(jī)同時(shí)可以接受和處理的用戶任務(wù)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)允許用戶一次提交一個(gè)任務(wù)待該任務(wù)完成后，再接受下一個(gè)用戶的任務(wù)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)支持用戶一次提交多個(gè)任務(wù)；并控制和管理他們使他們并發(fā)執(zhí)行個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要表現(xiàn)為—單用戶多任務(wù)并發(fā)分時(shí)人機(jī)交互典型操作系統(tǒng)MS-DOS：應(yīng)用廣泛、單用戶單任務(wù)、命令行方式WINDOWS（95、98，2000，XP，Vista）

應(yīng)用廣泛、系列化、單用戶多任務(wù)、視窗界面UNIX：針對(duì)程序開(kāi)發(fā)的專家應(yīng)用平臺(tái)Linux：免費(fèi)的UNIX其他：針對(duì)不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和不同的專門應(yīng)用領(lǐng)域因?yàn)槲募芾砗陀脩糇蠲芮邢嚓P(guān)，也是一個(gè)用戶掌握的重點(diǎn)。所以我們首先介紹文件管理。問(wèn)題核心：程序、數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)？引入我們已經(jīng)知道：外存儲(chǔ)器用來(lái)存放暫時(shí)不需要處理的數(shù)據(jù)和暫時(shí)不需要運(yùn)行的程序外存儲(chǔ)器里存放著安裝在計(jì)算機(jī)中的所有程序：操作系統(tǒng)、Office辦公軟件、高級(jí)語(yǔ)言處理軟件等等；用戶的各種文件：程序文件，作業(yè)，課件，音樂(lè)文件，視頻文件等等計(jì)算機(jī)如何存儲(chǔ)和組織管理這些程序、數(shù)據(jù)呢？這就是操作系統(tǒng)的文件管理模塊要做的事情 實(shí)際上在計(jì)算機(jī)中保持?jǐn)?shù)據(jù)，就像一個(gè)圖書館里存儲(chǔ)著大量的圖書和資料一樣。怎樣存放和管理呢？基本內(nèi)容文件如何標(biāo)識(shí)文件如何存放在外部存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的文件如何管理如何方便用戶對(duì)文件的操作存放在外存儲(chǔ)器上的信息，都是以文件的形式進(jìn)行組織、存放和管理的那么什么是文件呢？文件的定義 文件是提供給計(jì)算機(jī)或用戶訪問(wèn)使用的具有標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)在某種介質(zhì)上的相關(guān)聯(lián)的信息的集合文件通過(guò)標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分文件都要存儲(chǔ)在外部設(shè)備上；存儲(chǔ)設(shè)備都有特定的存儲(chǔ)介質(zhì)；比如軟盤、硬盤、U盤等信息的集合可以是程序也可以是具有一定格式的數(shù)據(jù)文件存在的意義就在于：被訪問(wèn)、被調(diào)用

(統(tǒng)稱為文件操作)文件名文件名由主文件名和擴(kuò)展名兩部分組成，兩者之間用“.”分隔開(kāi)例如：txl.doc大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)_操作系統(tǒng).ppt文件名是文件標(biāo)識(shí)的組成要素?cái)U(kuò)展名標(biāo)識(shí)了文件的類型，但它不是必須的不同的操作系統(tǒng)有自己獨(dú)立的“命名規(guī)則”Windows下的文件名支持DOS的命名規(guī)則（8.3規(guī)則）支持長(zhǎng)文件名可以包含空格擴(kuò)展名的字符個(gè)數(shù)可以超過(guò)3個(gè)不能使用的字符：

\/:*?“”><

同時(shí)使用各種圖標(biāo)標(biāo)示不同類型的文件擴(kuò)展名的約定doc-Word文檔lnk-快捷方式zip壓縮文件mp4-視頻文件jpg-圖像文件bmp-位圖文件mp3-音頻文件ppt-幻燈片htm或html-網(wǎng)頁(yè)文檔文件的基本信息一個(gè)文件的基本信息至少應(yīng)包含以下信息（1）文件名（2）文件類型（3）文件長(zhǎng)度（4）文件的存放位置（5）文件的建立日期時(shí)間文件基本信息可通過(guò)“屬性”窗口查詢文件目錄操作系統(tǒng)在存儲(chǔ)文件時(shí)，將首先在存儲(chǔ)器上建立一種特殊的文件其內(nèi)容是保存在該存儲(chǔ)器上的全部文件的“文件說(shuō)明信息”

該文件形式上是一張表，每個(gè)文件的“文件說(shuō)明信息”在該文件“表”中占一個(gè)記錄行該文件稱為目錄文件，簡(jiǎn)稱“目錄”，其中每一個(gè)記錄稱為一個(gè)“目錄項(xiàng)”目錄文件及目錄項(xiàng)圖示文件名文件類型文件長(zhǎng)度建立時(shí)間建立日期文件屬性首簇號(hào)………

如：D盤根目錄D:\子目錄的概念如果在當(dāng)前目錄中，包含著另外的一個(gè)或多個(gè)目錄，則稱被包含的目錄是當(dāng)前目錄的“子目錄”子目錄中還可以再包含一個(gè)或多個(gè)下一級(jí)的子目錄由此形成一個(gè)多級(jí)的目錄結(jié)構(gòu)目錄的組織與管理外存上的文件很多，如果全部堆放在一起，要尋找某個(gè)文件就比較困難，也經(jīng)常會(huì)發(fā)生因文件重名而引起的新文件內(nèi)容覆蓋已有文件等許多問(wèn)題因而，目前各種操作系統(tǒng)普遍采用一種稱為目錄（Directory）的分層結(jié)構(gòu)把文件組織起來(lái)，各種文件分散到目錄結(jié)構(gòu)中的不同位置，以利于對(duì)它們進(jìn)行分類管理和使用目錄的組織與管理在每個(gè)磁盤（或磁盤分區(qū)）上首先設(shè)置一個(gè)唯一的基礎(chǔ)目錄文件，稱為“根目錄”，根目錄是在作磁盤格式化時(shí)由系統(tǒng)創(chuàng)建根目錄以下各級(jí)子目錄由用戶根據(jù)自己的實(shí)際需要?jiǎng)?chuàng)建任意目錄下都可以保存文件或建立新的子目錄若干有包含關(guān)系的、有機(jī)組織起來(lái)的子目錄構(gòu)成（倒）樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)形式操作系統(tǒng)以多級(jí)目錄的方式對(duì)文件進(jìn)行組織和管理同類文件同用途文件同屬性文件等等文件目錄的樹(shù)形結(jié)構(gòu)示意文件目錄的樹(shù)形結(jié)構(gòu)示意文件的標(biāo)識(shí)方法文件必須進(jìn)行標(biāo)識(shí)文件以“文件標(biāo)識(shí)名”進(jìn)行操作在層次結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，文件標(biāo)識(shí)名應(yīng)有三個(gè)要素盤符路徑文件名在存儲(chǔ)器中不允許同時(shí)存在其標(biāo)識(shí)名相同的文件文件的訪問(wèn)路徑“路徑”實(shí)際上是沿著目錄樹(shù)的“枝杈”，指向所要找的目錄時(shí)，必須經(jīng)過(guò)目錄名的順序組合在路徑的表示中，目錄名之間用反斜杠(\)

分隔\user\myfile\data\network\homework\……絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑一條路徑的描述如果是從根目錄開(kāi)始，稱為絕對(duì)路徑一條路徑的描述如果是從當(dāng)前目錄開(kāi)始，稱為相對(duì)路徑相對(duì)路徑：user\*.*.\DATA\C_DATA\DATA1.TXT..\DATA\FOR_DAT\FF1.TXT絕對(duì)路徑：D:\PROG\FORTRAN\A???.FOR幾個(gè)重要的符號(hào)*、？通配符\根目錄

—絕對(duì)路徑..父目錄—相對(duì)路徑.當(dāng)前目錄—相對(duì)路徑絕對(duì)路徑和相對(duì)路徑舉例通過(guò)絕對(duì)路徑對(duì)3個(gè)文件的表示是：C:\子目錄1\子目錄2\子目錄3\File1C:\子目錄1\子目錄2\子目錄3\File2C:\子目錄2\子目錄3\File1Windows下的文件操作創(chuàng)建文件夾在指定的位置創(chuàng)建改變文件夾內(nèi)容的顯示方式五種顯示方式四種排列方法創(chuàng)建文件不同類型的文件的創(chuàng)建方法不同文件及文件夾屬性的查看與修改四種屬性（現(xiàn)在只能設(shè)置2種）文件的打開(kāi)與關(guān)閉用不同的方式打開(kāi)不同類型的文件文件及文件夾的刪除與恢復(fù)放到“回收站”與永久刪除、“回收站”中文件可被“還原”到原位置文件及文件夾更名更改文件的名稱文件及文件夾的移動(dòng)和復(fù)制移動(dòng)和復(fù)制的區(qū)別文件及文件夾的查找文件的運(yùn)行運(yùn)行程序文件文件的快捷方式建立軟連接，實(shí)現(xiàn)更快速的文件訪問(wèn)Windows下的文件操作方式三種文件管理工具：我的電腦(本地)、網(wǎng)上鄰居(網(wǎng)絡(luò))、資源管理器(兩者綜合)三種文件操作方法：菜單項(xiàng)、工具按鈕、鼠標(biāo)拖動(dòng)Windows下的文件的屬性只讀屬性：只能進(jìn)行讀操作，不能刪除和修改隱藏屬性：除非特別設(shè)置，將不顯示該文件的文件名存檔屬性：系統(tǒng)僅對(duì)設(shè)置了存檔屬性的文檔進(jìn)行備份系統(tǒng)屬性：系統(tǒng)文件具有系統(tǒng)屬性；在WIN下表現(xiàn)為更改或刪除系統(tǒng)文件將給出專門的對(duì)話框，要求確認(rèn)文件的屬性可以進(jìn)行設(shè)置文件可以不設(shè)置屬性文件的通配符應(yīng)用目的：同時(shí)操作一批文件,而并非一個(gè)實(shí)現(xiàn)的方法：用一個(gè)特殊字符替代構(gòu)成文件名的某一些字符這個(gè)特殊的字符就是“通配符”Windows下有兩個(gè)通配符：星號(hào)（*）：可以代替一個(gè)或若干個(gè)任意字符問(wèn)號(hào)（?）：只能代替一個(gè)任意字符通配符舉例在當(dāng)前磁盤上有下列文件：AA1.EXEAA1.FOR AA1.OBJ FL123.LIBAA123.FOR AB123.BAS AL123.LIB BL12.BAS使用通配符所能操作的文件：AA*.FOR AA*.* AA?.* ??123.**.BAS 通配符舉例在當(dāng)前磁盤上有下列文件：AA1.EXEAA1.FOR AA1.OBJ FL123.LIBAA123.FOR AB123.BAS AL123.LIB BL12.BAS使用通配符所能操作的文件：AA*.FOR AA1.FOR AA123.FORAA*.* AA1.EXE AA1.FORAA1.OBJAA123.FORAA?.* AA1.EXEAA1.FORAA1.OBJ??123.* FL123.LIBAA123.FORAB123.BASAL123.LIB*.BAS AB123.BASBL12.BAS文件系統(tǒng)文件管理是操作系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作，是由操作系統(tǒng)中的“文件系統(tǒng)”來(lái)完成的文件系統(tǒng)具有的功能按照文件的物理結(jié)構(gòu)，解決文件的存儲(chǔ)問(wèn)題提供文件目錄的建立、修改、共享和刪除服務(wù)提供文件的創(chuàng)建、打開(kāi)、關(guān)閉、查找、刪除等使用操作提供文件存取權(quán)限的設(shè)置和修改服務(wù)提供文件備份、恢復(fù)和轉(zhuǎn)儲(chǔ)等服務(wù)“文件管理”部分須掌握知識(shí)要點(diǎn)文件的概念文件名及命名規(guī)則文件的物理結(jié)構(gòu)及文件目錄的概念操作系統(tǒng)管理文件的方式：采用樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)標(biāo)識(shí)文件的方式：采用標(biāo)識(shí)名方式操作系統(tǒng)訪問(wèn)文件的方式：采用路徑方式Windows下的三種文件管理工具（特別是資源管理器）文件的屬性：只讀、隱藏兩個(gè)通配符：*?程序、數(shù)據(jù)如何在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行處理？分配內(nèi)存分配cpu分配設(shè)備計(jì)算機(jī)的工作背景程序并發(fā)執(zhí)行，CPU資源是多程序分時(shí)使用程序和數(shù)據(jù)存放在外部存儲(chǔ)設(shè)備中，只在被運(yùn)行時(shí)，才被調(diào)入內(nèi)存；只有調(diào)入內(nèi)存的程序才能運(yùn)行內(nèi)存的容量是有限的數(shù)據(jù)的輸入輸出由外部設(shè)備完成，數(shù)據(jù)交換在外設(shè)與內(nèi)存之間進(jìn)行各個(gè)功能組件或外設(shè)的工作均由CPU控制所以，運(yùn)行程序首先需要分配到內(nèi)存、分配到CPU程序才能運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中需要分配到設(shè)備那么如何分配CPU、分配內(nèi)存、分配設(shè)備，以及如何控制程序運(yùn)行呢？這些工作都由操作系統(tǒng)相應(yīng)的功能模塊來(lái)完成例打開(kāi)一個(gè)Word文檔，如：第3章操作系統(tǒng)基礎(chǔ).ppt操作系統(tǒng)將作如下工作：將PowerPoint應(yīng)用程序調(diào)入內(nèi)存，將應(yīng)用程序處理的數(shù)據(jù)（第3章操作系統(tǒng)基礎(chǔ).ppt）調(diào)入內(nèi)存，并分配存儲(chǔ)空間為應(yīng)用程序創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程分配到CPU資源，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理根據(jù)用戶的需求，如果需要打印，則當(dāng)分配到打印機(jī)時(shí)，在CPU的控制下進(jìn)行打印操作存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理是操作系統(tǒng)的主要功能之一，負(fù)責(zé)管理主存儲(chǔ)器主存一般劃分為兩大區(qū)域：系統(tǒng)區(qū)，存放操作系統(tǒng)和其他系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)用戶區(qū)，存放用戶程序和數(shù)據(jù)物理地址vs

邏輯地址內(nèi)存由若干的存儲(chǔ)單元組成；每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)編號(hào)該編號(hào)稱為內(nèi)存地址（物理地址）物理地址從0開(kāi)始編號(hào)；最大值取決于內(nèi)存容量對(duì)應(yīng)的值物理地址的編號(hào)使用二進(jìn)制數(shù)，并以十六進(jìn)制表示，如采用20位的物理地址，某存儲(chǔ)單元的地址表示為20000H源程序被編譯系統(tǒng)編譯后而產(chǎn)生目標(biāo)程序由于編譯系統(tǒng)并不知道將來(lái)程序存放的內(nèi)存地址，所以只能在編譯時(shí)以“0”為基準(zhǔn)地址，開(kāi)始為源程序中的數(shù)據(jù)和指令編排地址稱為“邏輯地址”存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理包括四個(gè)方面的功能：內(nèi)存分配與回收地址轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)擴(kuò)充存儲(chǔ)分配按一定的策略或算法為各個(gè)并發(fā)的進(jìn)程及相關(guān)數(shù)據(jù)分配內(nèi)存空間，最終目標(biāo)是提高內(nèi)存利用率，并保證正常運(yùn)行策略和算法直接分配靜態(tài)分配動(dòng)態(tài)分配直接分配程序員在設(shè)計(jì)編寫程序時(shí)，就將運(yùn)行時(shí)使用的內(nèi)存物理地址寫在源程序代碼中早期的程序一般使用此方法對(duì)程序員要求高；使用不方便；但操作系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單靜態(tài)分配在程序裝入內(nèi)存之前，就將所需內(nèi)存的全部物理地址一次性申請(qǐng)并一次性確定存儲(chǔ)空間確定后，在程序的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中保持不變整個(gè)程序一次性裝入；如此時(shí)的內(nèi)存空間不足，則此程序不能運(yùn)行管理方法簡(jiǎn)單；但利用效率低動(dòng)態(tài)分配程序不是一次性裝入；只在需要時(shí)才裝入需要的部分已經(jīng)裝入的程序的存儲(chǔ)位置也可以變化存儲(chǔ)空間分配實(shí)際上是：動(dòng)態(tài)申請(qǐng)、動(dòng)態(tài)確定、動(dòng)態(tài)調(diào)整管理復(fù)雜；但存儲(chǔ)器的使用效率高在現(xiàn)代多程序運(yùn)行系統(tǒng)中，普遍采用此方式地址轉(zhuǎn)換(重定位)地址轉(zhuǎn)換的定義：將程序在外存空間中的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間中的物理地址地址轉(zhuǎn)換（重定位）在程序裝入內(nèi)存時(shí)，將邏輯地址轉(zhuǎn)換成為物理地址，然后實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程是邏輯地址到物理地址的“映射”的過(guò)程實(shí)質(zhì)是為程序和數(shù)據(jù)重新確定存儲(chǔ)地址；也稱為地址重定位程序?qū)凑罩匦麓_定的物理地址，被存儲(chǔ)到系統(tǒng)內(nèi)存空間中存儲(chǔ)共享與保護(hù)共享是指：在內(nèi)存中存儲(chǔ)的程序或數(shù)據(jù)段可供不同的用戶進(jìn)程訪問(wèn)使用；這種資源共享將會(huì)提高內(nèi)存的利用率反過(guò)來(lái)說(shuō)，除了被允許共享的部分之外，又要限制各進(jìn)程只在自己的存儲(chǔ)區(qū)活動(dòng)，各進(jìn)程不能對(duì)別的進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)段產(chǎn)生干擾和破壞，因此須對(duì)內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)段采取保護(hù)措施存儲(chǔ)共享與保護(hù)圖示存儲(chǔ)管理將需要共享的程序或數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)嵭小肮蚕怼惫芾?，允許各進(jìn)程訪問(wèn)調(diào)用存儲(chǔ)管理將需要保護(hù)的程序或數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域?qū)嵭小氨Ｗo(hù)”管理，不允許他進(jìn)程訪問(wèn)調(diào)用存儲(chǔ)擴(kuò)充計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間總是有限的存儲(chǔ)擴(kuò)充的目的是利用有限的內(nèi)部存儲(chǔ)空間運(yùn)行更大的程序或更多個(gè)程序存儲(chǔ)擴(kuò)充的一般方法有三種：自動(dòng)覆蓋技術(shù)交換技術(shù)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)讓不同時(shí)執(zhí)行的程序段共享同一塊內(nèi)存區(qū)將需要執(zhí)行的程序段調(diào)入內(nèi)存區(qū)，覆蓋已經(jīng)執(zhí)行結(jié)束的程序段將處于等待狀態(tài)的進(jìn)程換出內(nèi)存到外存，而將可以立即運(yùn)行的程序從外存換入內(nèi)存虛擬存儲(chǔ)技術(shù)在外存中開(kāi)辟虛擬的內(nèi)存空間；CPU將按照內(nèi)存的管理方式管理該區(qū)域存儲(chǔ)管理系統(tǒng)把進(jìn)程中某些程序段和數(shù)據(jù)先放入虛擬內(nèi)存中；待需要運(yùn)行和處理它們時(shí)再將它們調(diào)入真正的內(nèi)存；稱為虛擬存儲(chǔ)技術(shù)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)最大可擴(kuò)充的虛擬存儲(chǔ)器的容量受地址總線寬度的限制對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，若具有32位地址總線的管理能力，最大的存儲(chǔ)空間可以達(dá)到4G(即232)理論上可擴(kuò)充的虛擬容量為4G減去已有的內(nèi)存容量虛擬存儲(chǔ)圖示虛擬存儲(chǔ)設(shè)置最佳設(shè)置：一般為物理內(nèi)存的1.5倍適處理機(jī)管理(CPU管理)處理機(jī)管理是操作系統(tǒng)的基本管理功能之一目的就是要合理、有效地調(diào)度處理器資源，滿足用戶的需要，提高計(jì)算機(jī)的使用效率，利用有限資源完成更多任務(wù)也就是說(shuō)把CPU（中央處理機(jī)）的使用權(quán)按時(shí)間段分給多個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)CPU資源共享和程序并發(fā)執(zhí)行程序并發(fā)執(zhí)行多程序并發(fā)執(zhí)行；CPU的資源為多個(gè)程序共享由于系統(tǒng)資源的限制，每個(gè)被運(yùn)行起來(lái)的程序在某個(gè)時(shí)刻的行為和狀態(tài)都是不確定的；程序的執(zhí)行過(guò)程也是斷續(xù)的系統(tǒng)在給程序分配資源時(shí)，不僅僅要了解程序本身，還要了解程序在不同執(zhí)行時(shí)刻的“狀態(tài)”進(jìn)程概念的引入程序是一個(gè)“靜態(tài)”的概念在多個(gè)程序并發(fā)執(zhí)行的情況下，“程序”不能解釋、描述和管理程序的并發(fā)過(guò)程操作系統(tǒng)無(wú)法用“程序”的概念，表述和管理對(duì)處理機(jī)資源的分配調(diào)度引入了“進(jìn)程”的概念進(jìn)程的定義進(jìn)程是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的一個(gè)基本概念，是并發(fā)程序出現(xiàn)后，必然出現(xiàn)的一個(gè)重要概念進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上被運(yùn)行的過(guò)程，即執(zhí)行起來(lái)的程序(“活起來(lái)”的程序；“活著”的程序)在多程序執(zhí)行的環(huán)境下，進(jìn)程是處理機(jī)進(jìn)行資源分配、調(diào)度和程序運(yùn)行的基本單位處理機(jī)管理可歸結(jié)為進(jìn)程管理火車vs

列車

程序vs

進(jìn)程信息包時(shí)刻、類型、起始、停靠、特殊屬性等作為一個(gè)獨(dú)立單位申請(qǐng)道路并接受調(diào)度管理；還跑著許多的車；都是走走停停、直到結(jié)束火車停在車站進(jìn)程和程序的區(qū)別進(jìn)程是程序的執(zhí)行過(guò)程；程序是一個(gè)文件，是指令的集合，是一個(gè)靜止的概念；進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的進(jìn)程有自己的生命周期；程序是永久的進(jìn)程需要分派到系統(tǒng)資源后才能創(chuàng)建和執(zhí)行，程序只需要固定的存儲(chǔ)空間進(jìn)程具有并發(fā)性，多進(jìn)程分時(shí)使用資源；多個(gè)程序可同時(shí)存放，但決不會(huì)并發(fā)程序是進(jìn)程的一個(gè)組成部分；進(jìn)程存在必然需要程序的存在；被執(zhí)行中的程序一定屬于一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程；不同的進(jìn)程可以包含同一個(gè)所需的程序進(jìn)程的描述方法對(duì)所分配的資源狀況、管理信息、執(zhí)行狀態(tài)等記錄——進(jìn)程控制塊PCB進(jìn)程標(biāo)識(shí)運(yùn)行信息狀態(tài)信息管理信息進(jìn)程控制塊PCB是OS進(jìn)行進(jìn)程控制的基礎(chǔ)創(chuàng)建、執(zhí)行、撤銷、阻塞、喚醒進(jìn)程的三種基本狀態(tài)就緒狀態(tài)

已經(jīng)獲得其他資源，一旦分到CPU即可執(zhí)行運(yùn)行狀態(tài)

獲得全部資源并正在運(yùn)行等待狀態(tài)

資源不足，運(yùn)行受限，處于暫停狀態(tài)三種狀態(tài)交替出現(xiàn)，直到進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束；三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理功能管理和實(shí)現(xiàn)進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換某事件被解除后進(jìn)入就緒狀態(tài)進(jìn)程因某事件(如I/O操作事件)受阻塞，轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)操作系統(tǒng)將處理機(jī)分配給進(jìn)程使用，開(kāi)始運(yùn)行分配的“時(shí)間片”已用完，需從新申請(qǐng)就緒狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)等待狀態(tài)進(jìn)程控制與策略進(jìn)程的管理與控制：按一定的策略有效管理各個(gè)進(jìn)程整個(gè)生命周期的所有活動(dòng)，包括創(chuàng)建、撤銷、掛起、結(jié)束、改變運(yùn)行優(yōu)先級(jí)等常用策略 先來(lái)先服務(wù) 優(yōu)先級(jí)服務(wù) 時(shí)間片輪換服務(wù) 分級(jí)調(diào)度服務(wù)(優(yōu)先級(jí)服務(wù)結(jié)合先來(lái)先服務(wù))WindowsXP中的處理器管理WindowsXP系統(tǒng)中可以通過(guò)“任務(wù)管理器”來(lái)觀察和管理系統(tǒng)中的進(jìn)程。同時(shí)按下“Ctrl+Alt+Del”三個(gè)鍵，或用鼠標(biāo)右鍵單擊“任務(wù)欄”的空白部分，在彈出的快捷菜單中單擊“任務(wù)管理器”選項(xiàng)，則彈出“Windows任務(wù)管理器”對(duì)話框，如下頁(yè)圖所示。進(jìn)程管理從上圖中可以看出“應(yīng)用程序”選項(xiàng)卡中顯示的是正在運(yùn)行的程序，以及它們的運(yùn)行狀態(tài)。如果有的程序的運(yùn)行出現(xiàn)了問(wèn)題，例如進(jìn)入了死循環(huán)，無(wú)法正常結(jié)束。就可以在這里選中這個(gè)程序后，單