第3章 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

第三章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識吉林大學(xué)公共計算機教學(xué)與研究中心概念

操作系統(tǒng)OS(Operation

System):計算機系統(tǒng)中重要系統(tǒng)軟件。

功能：管理和控制計算機軟件和硬件資源，使計算機各部分協(xié)調(diào)工作；合理組織計算機工作流程；為用戶使用計算機提供友好的人機接口，方便用戶使用計算機系統(tǒng)。OS硬件2應(yīng)用程序其他系統(tǒng)程序第一節(jié)操作系統(tǒng)簡介

計算機系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)可以分為四部分:硬件、操作系統(tǒng)、其他系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。

硬件：所有軟件運行的物質(zhì)基礎(chǔ)；操作系統(tǒng)位于硬件之上，是與硬件關(guān)系最密切的系統(tǒng)軟件，是對硬件功能的首次擴(kuò)充。操作系統(tǒng)硬件計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu):裸機33.1.1操作系統(tǒng)發(fā)展歷程1.手工操作階段計算機誕生初期根本沒有操作系統(tǒng)。機器碼時代,將這個時期稱為“手工操作階段”。顧名思義,當(dāng)時使用計算機需要大量的人工控制,只有通曉計算機硬件的專業(yè)人員才能使用計算機。手工操作階段典型的作業(yè)處理步驟:用戶用機器語言編寫程序程序和數(shù)據(jù)手工記錄在穿孔紙帶上將紙帶裝入紙帶輸入機啟動紙帶輸入機將程序和數(shù)據(jù)讀入計算機計算機處理作業(yè)用戶拿走結(jié)果作業(yè)：由程序、數(shù)據(jù)及程序運行控制說明組成。4特點:用戶獨占全機CPU等待人工操作串行性缺點:有效機時嚴(yán)重浪費效率低為了解決人機矛盾,20世紀(jì)50年代末出現(xiàn)了脫機輸入/輸出技術(shù)。在主機與輸入輸出設(shè)備之間設(shè)一臺外圍控制機，由它完成輸入輸出任務(wù)。5讀卡機打印機外圍控制機輸入磁帶輸出磁帶主機監(jiān)督程序以脫機方式成批裝入磁帶的作業(yè)用戶作業(yè)結(jié)果操作系統(tǒng)的萌芽

1)單道批處理系統(tǒng)作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)，但逐個完成在磁帶上選一個作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存2.批處理階段計算機系統(tǒng)6讀卡機打印機I/O處理機通道磁帶主機用戶作業(yè)結(jié)果

2)假脫機技術(shù)計算機系統(tǒng)中斷請求通道：輸入／輸出(I/O)處理機，與CPU并行中斷：執(zhí)行某程序過程中，出現(xiàn)某突發(fā)事件時，CPU暫?，F(xiàn)程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行事件處理程序，執(zhí)行完處理程序再回到被暫停的程序繼續(xù)執(zhí)行。73)多道批處理系統(tǒng)批處理系統(tǒng)+多道程序設(shè)計技術(shù)多道批處理操作系統(tǒng)輸出機輸入機作業(yè)結(jié)果作業(yè)1作業(yè)2：作業(yè)m輸入井結(jié)果1結(jié)果2：結(jié)果k輸出井內(nèi)存+CPU進(jìn)程1進(jìn)程2：進(jìn)程n主機后備隊列內(nèi)存中有多個進(jìn)程交替運行算法作業(yè)預(yù)先在外存中排成(后備)隊列，由作業(yè)調(diào)度程序從后備隊列中選若干個作業(yè)裝入內(nèi)存，交替運行。8多道程序運行原理程序1程序2程序3調(diào)度程序CPU時間t1t7t3t9t5t2t4t6t8t10需要I/O或時間到9監(jiān)督程序要解決下系列管理問題：作業(yè)調(diào)度：合理調(diào)度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源有效利用；CPU管理：多個作業(yè)交替運行，需要合理安排處理機時間；內(nèi)存管理：為每道程序分配內(nèi)存空間；I/O設(shè)備管理：為程序分配輸入/輸出設(shè)備。10為了實現(xiàn)人機交互，必須改變批處理系統(tǒng)中作業(yè)處理方式。3.操作系統(tǒng)的完善

分時操作系統(tǒng)：將CPU時間分成若干個相等的時間片，一個時間片運行一個作業(yè)，下一個時間片運行另一個作業(yè)，在短時間內(nèi)所有作業(yè)都能得到輪流執(zhí)行。113.1.2常見操作系統(tǒng)簡介1.DOS操作系統(tǒng)DOS是磁盤操作系統(tǒng)(DiskOperatingSystem)，是一種單用戶、單任務(wù)的微型機操作系統(tǒng)。主要功能：命令處理、文件管理和設(shè)備管理。主要特點：系統(tǒng)開銷小,運行效率高,但資源管理功能簡單，字符型用戶界面,操作不太方便。122.Windows操作系統(tǒng)1985年11月到現(xiàn)在，Windows操作系統(tǒng)的優(yōu)良性能奠定了微軟在操作系統(tǒng)上的壟斷地位。優(yōu)點：直觀、易用的面向?qū)ο髨D形界面用戶界面統(tǒng)一與設(shè)備無關(guān)性：支持即插即用

多任務(wù)：同時運行多個程序先進(jìn)的內(nèi)存管理：支持大內(nèi)存，虛擬內(nèi)存等13各種系統(tǒng)管理工具：資源管理器：從我的電腦右擊菜單中選擇資源管理器，對磁盤和文件等對象進(jìn)行管理。打印管理器：單擊開始菜單→設(shè)置→打印機。系統(tǒng)工具：單擊開始菜單→程序→附件→系統(tǒng)工具，磁盤備份、磁盤清理或磁盤碎片整理。內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)通信功能：支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。從網(wǎng)上鄰居右擊菜單中選擇屬性，從對象右擊菜單中選擇屬性，可設(shè)置和安裝協(xié)議。出色的多媒體功能：對音頻、視頻可編輯和播放。

單擊開始菜單→程序→WindowsMediaPlayer

。143.UNIX操作系統(tǒng)家族通用、交互式分時網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。兩大流派：BSDUNIX和AT&T公司。平臺：在大中小計算機上運行較多，也有微型機的UNIX。154.Linux操作系統(tǒng)Linux是芬蘭籍科學(xué)家Linus

Torvalds于1991年編寫的一種操作系統(tǒng)，具有UNIX的全部功能。優(yōu)點：源代碼開放,免費；系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；速度快，效率高；功能完善；具有網(wǎng)絡(luò)支持優(yōu)勢等。163.1.3操作系統(tǒng)分類1.批處理系統(tǒng)(BatchProcessing)

主要特征：多道性、成批性。多道性：內(nèi)存同時駐留多道程序，并發(fā)執(zhí)行。成批性：作業(yè)成批進(jìn)入系統(tǒng)，成批處理。作業(yè)完成順序與進(jìn)入內(nèi)存順序沒有緊密聯(lián)系。

缺點：缺乏人機交互性。基本類型：批處理、分時和實時系統(tǒng)。

17

特征：多路性、交互性、獨占性和及時性。分時操作系統(tǒng)硬件層…...終端1終端2終端nCPU時間分成時間片處理終端請求

連接多個終端每個終端獨立使用自己的時間片2.分時操作系統(tǒng)

CPU時間18

特征：實時性：實時響應(yīng)外部事件請求，在規(guī)定時間內(nèi)完成事件的處理任務(wù)?？煽啃裕很浻布魏喂收隙伎赡芙o系統(tǒng)帶來嚴(yán)重后果，更注重硬件穩(wěn)定性和可靠性。

3.實時系統(tǒng)

分類：實時控制：機器人、工業(yè)和宇航控制等。實時信息處理：信息采集、信息檢索和航空訂票系統(tǒng)等。19基于計算機網(wǎng)絡(luò)。除具備普通操作系統(tǒng)功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)管理模塊、通信、安全和資源共享等模塊。打印機主機1NOS主機2NOS主機3DOS4.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

20在計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，解決地域分布很廣的計算機之間資源共享、并行處理等問題。特征：統(tǒng)一性、共享性、可靠性和透明性。Win主機3Win主機2Win主機1統(tǒng)一性作業(yè)可遷移至其他主機上處理,實現(xiàn)處理機資源共享系統(tǒng)中多臺主機處于同等地位,沒有主從關(guān)系;沒有地理位置上的差異?？煽啃酝该餍?.分布式操作系統(tǒng)21設(shè)計目標(biāo)：易用性、響應(yīng)性。特征：單用戶、虛擬內(nèi)存和多任務(wù)處理。6.個人計算機操作系統(tǒng)7.嵌入式操作系統(tǒng)支持嵌入式計算機，由一個小內(nèi)核及一些必要模塊組成，能運行在各種硬件平臺上，提供基本程序運行環(huán)境和接口。特征：實時性、多任務(wù)、對硬件依賴性、軟件固化和專用性等。22具有公共內(nèi)存和時鐘，多個CPU，共享計算機總線和外部設(shè)備。也稱為并行操作系統(tǒng)或緊耦合系統(tǒng)。對稱多處理系統(tǒng)：CPU之間沒有主從關(guān)系。CPU公共內(nèi)存CPUCPU…8.多處理機操作系統(tǒng)

23第二節(jié)操作系統(tǒng)的作用及特征3.2.1操作系統(tǒng)的作用

1.管理系統(tǒng)中軟件硬件資源*CPU*內(nèi)存*設(shè)備*文件2.為用戶(應(yīng)用程序)提供良好的界面命令接口：通過命令完成相關(guān)任務(wù)。程序接口：通過系統(tǒng)調(diào)用（如ＡＰＩ）獲得操作系統(tǒng)服務(wù)。字符型命令接口圖形命令接口243.2.2操作系統(tǒng)功能5.文件管理管理軟件資源，包括文件存儲空間管理、目錄管理、文件存取控制、文件共享與保護(hù)。4.設(shè)備管理分配、控制和管理外部設(shè)備(打印機、顯示器等)，用戶不必過多了解接口而方便地使用外部設(shè)備。主要功能有緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配和設(shè)備控制。3.存儲管理管理內(nèi)存資源,方便程序使用存儲器，提高內(nèi)存利用率。主要包括存儲分配、存儲保護(hù)、虛擬內(nèi)存和地址映射。2.進(jìn)程管理

程序只有獲得CPU才能運行，進(jìn)程管理主要分配和管理處理機（CPU）。

以進(jìn)程為基本單位分配和使用處理機，處理機管理歸結(jié)為進(jìn)程管理。進(jìn)程管理主要功能：進(jìn)程控制、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程同步及進(jìn)程通信。1.作業(yè)管理合理組織工作流程，對作業(yè)進(jìn)行控制和管理。主要包括作業(yè)輸入、作業(yè)調(diào)度和作業(yè)控制。253.2.3操作系統(tǒng)的特征在一段時間內(nèi)多個程序同時運行，宏觀上同時，微觀上串行。共享性程序并發(fā)性虛擬性異步性多個程序或作業(yè)共享系統(tǒng)資源。一個物理實體變成邏輯上多個對應(yīng)物，或?qū)⒍鄠€物理實體變成邏輯上一個對應(yīng)物。

先進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)可能后完成，而后進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)可能先完成。程序并行性

在同一時刻運行多個程序，從微觀和宏觀上都是同時。26第三節(jié)作業(yè)管理

3.３.1基本概念

作業(yè)：要求計算機系統(tǒng)完成的任務(wù)集合。操作系統(tǒng)以作業(yè)為單位管理用戶任務(wù)。

作業(yè)組成：程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書。作業(yè)說明書是描述批作業(yè)處理過程中控制意圖的一種特殊程序。

作業(yè)步：處理一個作業(yè)通常經(jīng)過若干個相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的加工步驟,一個相對獨立的處理步驟稱為一個作業(yè)步(JobStep)。27按作業(yè)提交和處理方式,作業(yè)分為兩大類：批處理作業(yè)和交互式作業(yè)。1.

批處理作業(yè)

多個作業(yè)由輸入設(shè)備依次輸入到輔存中，形成作業(yè)流。2.

交互式作業(yè)又稱為終端作業(yè)或會話式作業(yè)。在分時系統(tǒng)中，將用戶的一次登錄作為一個作業(yè)，一次登錄可以完成多項任務(wù)。283.３.2作業(yè)管理

主要任務(wù)：作業(yè)控制和作業(yè)調(diào)度。1.

作業(yè)控制

功能：控制作業(yè)輸入、運行和輸出。

作業(yè)控制塊：操作系統(tǒng)為每個進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊(JCB)，記錄系統(tǒng)對作業(yè)管理所需要的信息。作業(yè)存在的標(biāo)志。作業(yè)標(biāo)識用戶名稱用戶帳號調(diào)度信息資源需求作業(yè)狀態(tài)

::JB001提交USER0829作業(yè)的4個狀態(tài)：提交、后備、運行和完成。spooling輸入spooling輸出輸出機輸入機作業(yè)結(jié)果作業(yè)1作業(yè)2：作業(yè)m輸入井結(jié)果1結(jié)果2：結(jié)果k輸出井進(jìn)程1進(jìn)程2：進(jìn)程N主機提交從作業(yè)交給機房到完全進(jìn)入輸入井后備從作業(yè)完全進(jìn)入輸入井到進(jìn)入內(nèi)存之前運行調(diào)度到內(nèi)存，創(chuàng)建第一個進(jìn)程，……，直到完成完成從作業(yè)進(jìn)入輸出井到退出系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)1作業(yè)狀態(tài)2302.作業(yè)調(diào)度根據(jù)作業(yè)控制塊信息，按一定策略選取若干作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存，以便獲得處理機。常見作業(yè)調(diào)度算法有：先來先服務(wù)按照進(jìn)入系統(tǒng)后備隊列先后次序選擇作業(yè)。算法容易實現(xiàn)，但效率低。最短作業(yè)優(yōu)先選擇計算時間最短的作業(yè)投入運行。使平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間短，且易于實現(xiàn)，但效率不高。31第四節(jié)進(jìn)程管理

多道程序系統(tǒng)中，多個程序同時進(jìn)入系統(tǒng)，一個程序的活動規(guī)律：

推進(jìn)(執(zhí)行)，暫停，推進(jìn)(執(zhí)行)，暫停，……

暫停時：保存現(xiàn)場(斷點，寄存器）

推進(jìn)時：恢復(fù)現(xiàn)場

暫停原因：

1．

自身原因——等待資源，啟動I/O

2．剝奪CPU——給其他程序運行機會323.４.1進(jìn)程定義1.進(jìn)程定義具有一定獨立功能的程序段關(guān)于一個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動，是系統(tǒng)資源分配和CPU調(diào)度的基本單位。進(jìn)程強調(diào)兩個方面：動態(tài)性：并發(fā)性：執(zhí)行中的程序，體現(xiàn)運行性可與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。332.進(jìn)程組成1.程序塊2.數(shù)據(jù)塊3.進(jìn)程控制塊PCB由指令代碼組成，代碼必須是純代碼,即在運行期間不修改自身。進(jìn)程執(zhí)行時所需數(shù)據(jù)和工作單元及開辟的工作區(qū)。

標(biāo)志進(jìn)程存在的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),保存進(jìn)程所需的信息。進(jìn)程標(biāo)識所屬用戶進(jìn)程狀態(tài)調(diào)度參數(shù)現(xiàn)場信息進(jìn)程地址

::PCB001就緒USER08

PCB隨進(jìn)程的創(chuàng)建而生成，隨進(jìn)程的消亡而收回。34

程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊構(gòu)成進(jìn)程實體。程序和數(shù)據(jù)位于內(nèi)存中用戶空間，進(jìn)程控制塊位于系統(tǒng)空間。PCB數(shù)據(jù)代碼系統(tǒng)空間用戶空間353.進(jìn)程的基本特征動態(tài)性：動態(tài)地產(chǎn)生、消亡，生存期內(nèi)動態(tài)變化；動態(tài)性是進(jìn)程的基本特征。并發(fā)性：可并發(fā)執(zhí)行。獨立性：在系統(tǒng)中能獨立運行、分配資源和接受調(diào)度。進(jìn)程是系統(tǒng)資源分配的基本單位。異步性：每個進(jìn)程以各自獨立，不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。結(jié)構(gòu)性：每個進(jìn)程由程序塊、數(shù)據(jù)塊和進(jìn)程控制塊３部分組成。36分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程兩類。系統(tǒng)進(jìn)程：運行操作系統(tǒng)程序,完成系統(tǒng)功能,包括特權(quán)指令在內(nèi)的所有機器指令,優(yōu)先級高于用戶進(jìn)程。用戶進(jìn)程：運行用戶程序,只能執(zhí)行非特權(quán)指令。4.進(jìn)程類型

注：從Windows的任務(wù)管理器中可以查看到各類進(jìn)程。375.進(jìn)程與程序的關(guān)系及區(qū)別

程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動態(tài)的。

程序是指令及所需數(shù)據(jù)集合,可以長期保存在存儲介質(zhì)上；進(jìn)程具有創(chuàng)建性、運行性和消亡性。程序與進(jìn)程是一對多關(guān)系。38６.作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系

作業(yè)是任務(wù)實體，進(jìn)程是完成任務(wù)的執(zhí)行實體;作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存后變?yōu)檫M(jìn)程，通常一個作業(yè)對應(yīng)多個進(jìn)程；在某時刻，一個運行的作業(yè)可能有多個進(jìn)程處于活動狀態(tài)（就緒、運行或等待）。沒有作業(yè)任務(wù)就沒有進(jìn)程，反過來，沒有進(jìn)程，就不能完成作業(yè)任務(wù)。典型作業(yè)輸入進(jìn)程計算進(jìn)程……完成（消亡）活動待創(chuàng)建393.４.2進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換CPU是執(zhí)行進(jìn)程的必要資源，而資源有限。操作系統(tǒng)不會讓一個進(jìn)程一直占用CPU。因此一個進(jìn)程不會一直處于運行狀態(tài)，進(jìn)程可能有多種狀態(tài)。進(jìn)程的三種基本狀態(tài)為：40就緒等待運行所等事件發(fā)生阻塞時間到進(jìn)程調(diào)度創(chuàng)建進(jìn)程運行態(tài)(run):獲得CPU，正在運行進(jìn)程中指令。就緒態(tài)(ready):進(jìn)程本身具備運行條件,等待獲得CPU資源

等待態(tài)(wait):進(jìn)程本身不具備運行條件，正等待某一事件發(fā)生或釋放某資源。消亡完成進(jìn)程標(biāo)識所屬用戶進(jìn)程狀態(tài)調(diào)度參數(shù)現(xiàn)場信息進(jìn)程地址

::PCB001就緒USER08運行恢復(fù)現(xiàn)場保存現(xiàn)場等待占用413.3.3進(jìn)程調(diào)度在多道程序環(huán)境下，進(jìn)程數(shù)往往多于處理機數(shù)，致使它們爭用處理機。系統(tǒng)按某種算法，動態(tài)地把處理機分配給就緒隊列中的一個進(jìn)程。分配處理機的任務(wù)由進(jìn)程調(diào)度程序完成，所以進(jìn)程調(diào)度也稱為處理機調(diào)度。42常用進(jìn)程調(diào)度算法1.

先到先服務(wù)(FCFS)按進(jìn)程到達(dá)先后順序分配處理機。進(jìn)程執(zhí)行過程中操作系統(tǒng)不會強行搶占處理機。特點：比較有利于計算時間長的進(jìn)程，而不利于頻繁輸入/輸出的進(jìn)程。進(jìn)程處理時間P127P230P335P1P2P30275792等待時間:P10P227P357到達(dá)順序執(zhí)行順序FCFS432.

高優(yōu)先級優(yōu)先在就緒隊列中選取優(yōu)先級最高的進(jìn)程運行。優(yōu)先級1優(yōu)先級2……優(yōu)先級n就緒隊列進(jìn)程按優(yōu)先級排隊靜態(tài)優(yōu)先級：在進(jìn)程創(chuàng)建時確定，進(jìn)程運行期間保持固定不變。動態(tài)優(yōu)先級：在進(jìn)程的生命期內(nèi)，隨著進(jìn)程的運行情況而不斷動態(tài)變化。44將CPU時間分成固定大小的時間片，所有就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)原則分配處理機，一次使用一個時間片。當(dāng)時間片用完時，如果該進(jìn)程既未結(jié)束也未因某種原因而等待，則剝奪其處理機，將它送到就緒隊列末尾，等待下一次調(diào)度。3.

時間片輪轉(zhuǎn)法

以上進(jìn)程調(diào)度的討論都是局限于單處理機情況，在實際操作系統(tǒng)中，往往使用多種調(diào)度算法或某些算法的混合體。45第五節(jié)存儲管理功能包括存儲分配、存儲保護(hù)、虛擬存儲器管理和地址映射。目的：為多道程序提供運行環(huán)境，提高存儲器利用率，從邏輯上擴(kuò)充存儲容量。3.5.1基本概念

系統(tǒng)區(qū)：存放操作系統(tǒng)核心程序和一些標(biāo)準(zhǔn)子程序以及例行程序

用戶區(qū)：存放用戶程序和數(shù)據(jù)存儲管理：指內(nèi)存儲器管理，主要對用戶區(qū)進(jìn)行管理。461)

物理地址：內(nèi)存被分為許多單元（存一個字節(jié)），將每個單元從0編號，內(nèi)存單元順序號稱為物理地址。每個單元物理地址惟一，ＣＰＵ通過物理地址讀寫內(nèi)存。32根地址總線，內(nèi)存物理地址為32位，ＣＰＵ可尋址0~232-1，4GB。２）邏輯地址：由程序員編寫的程序經(jīng)過編譯后所產(chǎn)生的地址稱為邏輯地址，也叫相對地址或偏移地址。每個程序中邏輯地址都從0開始，程序中其他地址都相對起始地址進(jìn)行計算。012:N程序2012:K程序1012:M47操作系統(tǒng)在程序裝入內(nèi)存時，將程序中指令和數(shù)據(jù)的邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址，其轉(zhuǎn)換過程稱作地址映射或地址重定位。靜態(tài)重定位：在程序裝入內(nèi)存時完成地址轉(zhuǎn)換，在執(zhí)行程序時，地址不再變化

。

動態(tài)重定位：將程序裝入內(nèi)存后并不立即進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換，而執(zhí)行程序過程中物理地址可能發(fā)生變化，動態(tài)進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。３）地址映射

48LoadAdata1data1123源程序地址映射編譯連接LoadA200123邏輯地址空間0100200LoadA1100123物理地址空間10001100外存空間內(nèi)存空間程序指令邏輯地址程序指令物理地址90049在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中既有系統(tǒng)進(jìn)程，又有許多用戶進(jìn)程。要確保每道程序都只在自己的內(nèi)存空間中運行。防止地址越界：保證程序不會轉(zhuǎn)移到非共享的其他程序區(qū)中執(zhí)行。防止操作越權(quán)：保證程序的運行不會超過它的權(quán)限。4）存儲保護(hù)50共享區(qū)多個進(jìn)程共用內(nèi)存中相同區(qū)域，即它們的物理空間有相交部分。共享P1P2存放程序代碼或數(shù)據(jù)目的：節(jié)省內(nèi)存空間：主要是代碼共享。實現(xiàn)進(jìn)程通信：數(shù)據(jù)共享。513.5.2存儲器連續(xù)分配方式在程序裝入內(nèi)存時，為其分配存儲區(qū)域，存儲區(qū)域分配有多種方式。1.單一連續(xù)分配程序只能分配到一個連續(xù)的存儲區(qū)域，采用靜態(tài)重定位方式，由裝入程序完成邏輯地址到物理地址的映射。適合于單用戶、單任務(wù)操作系統(tǒng)。52用戶內(nèi)存空間劃分為若干個連續(xù)區(qū)域，每個區(qū)域位置固定，每個分區(qū)中只裝入一道程序。程序裝入時地址映射采用靜態(tài)或動態(tài)重定位方式。缺點：在內(nèi)存中運行的程序數(shù)受分區(qū)數(shù)限制；小程序易造成內(nèi)存資源浪費，而大程序可能又無法裝入。2.固定分區(qū)管理

程序1程序2程序3533.可變分區(qū)管理系統(tǒng)初始用戶區(qū)是一個空閑分區(qū)。在裝入作業(yè)時按程序大小劃內(nèi)存分區(qū)，使分區(qū)正好適應(yīng)程序需求。剩余部分作為一個空閑區(qū)，可裝入其他程序。分區(qū)數(shù)可變。54內(nèi)存碎片：不能用于裝載程序的空閑分區(qū)。前三種方式的共同缺點：容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片。作業(yè)A(16K)僅有作業(yè)A操作系統(tǒng)作業(yè)D作業(yè)C作業(yè)B作業(yè)A(16K)操作系統(tǒng)加入作業(yè)B,C,D作業(yè)D作業(yè)B操作系統(tǒng)作業(yè)AC完成用戶區(qū)55將內(nèi)存中程序位置進(jìn)行移動，原來分散的碎片拼接成一個大空閑分區(qū)，用于裝入新程序。4.可重定位分區(qū)分配

作業(yè)D作業(yè)B操作系統(tǒng)作業(yè)B作業(yè)D操作系統(tǒng)用動態(tài)重定位方式才可移動內(nèi)存中的程序。

移動內(nèi)存中程序位置，要多占用ＣＰＵ時間，即增加系統(tǒng)開銷。56第六節(jié)文件管理程序和數(shù)據(jù)是計算機軟件資源，它們以文件形式存儲在計算機外部存儲器上。文件管理:對文件、目錄和文件存儲空間進(jìn)行管理，為用戶提供按名存取文件的手段。文件存儲空間管理：主要是外存管理，為文件分配存儲空間，與內(nèi)存分配方法類似，可以采用連續(xù)或離散分配方式。存儲空間基本分配單位是磁盤塊（扇區(qū)，512個字節(jié)）。573.6.1文件系統(tǒng)基礎(chǔ)知識文件：具有符號名的相關(guān)信息集合。文件系統(tǒng)：文件與文件管理程序的集合。1.文件命名當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建文件時，為文件命名，其他進(jìn)程只要給出文件名就可以使用這個文件，操作系統(tǒng)根據(jù)文件名對其進(jìn)行控制和管理。不同操作系統(tǒng)對文件的命名規(guī)則有所不同。通常，文件名是由字母、數(shù)字、分隔符組成的字符串，字母不區(qū)分大小寫。58文件主名.擴(kuò)展名在Windows2000/XP中，觀察文件擴(kuò)展名的方法：右擊我的電腦→資源管理器→工具菜單→文件夾選項→文件類型卡片，以觀察到很多擴(kuò)展名。在Windows2000/XP中規(guī)定其長度最多不超過256個字符。定義文件類型592.文件分類

文件性質(zhì)用戶文件庫文件系統(tǒng)文件存取屬性讀寫文件只讀文件只執(zhí)行文件信息流向

輸出文件

輸入／輸出文件

輸入文件

組織形式普通文件目錄文件設(shè)備文件普通文件二進(jìn)制文件ASCII碼文件60基本屬性：包括文件名、文件長度、文件創(chuàng)建時間、修改時間、文件所有者等。類型屬性：包括普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、隱含文件、設(shè)備文件等；保護(hù)屬性：包括可讀、可寫、可修改、可刪除。在Windows2000/XP中，文件右擊菜單→屬性，可以觀察文件屬性。3.文件屬性

61指文件的外部結(jié)構(gòu)，即用戶存取、檢索和管理信息時文件的組織形式。有兩種形式：

4.文件邏輯結(jié)構(gòu)

記錄式文件：由一系列記錄構(gòu)成的文件，結(jié)構(gòu)化。記錄是一個具有特定意義的信息單位。如數(shù)據(jù)庫文件等。流式文件：由字符流構(gòu)成的文件，基本單位是字節(jié)，是有序字符集合，無結(jié)構(gòu)。Word文檔、源程序?qū)儆诹魇轿募?2物理結(jié)構(gòu)：指文件在存儲設(shè)備上的存放方法。常用結(jié)構(gòu)有順序、鏈接和索引結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)：文件中的信息依次存放在連續(xù)編號的物理塊中。鏈接結(jié)構(gòu)：文件中的信息依次存放在若干不連續(xù)的物理塊中，各個物理塊以指針相連。索引結(jié)構(gòu)：文件中的信息依次存放在若干不連續(xù)的物理塊中，文件系統(tǒng)為每個文件建立一張索引表。5.文件物理結(jié)構(gòu)63順序存?。簭那暗胶笠来卧L問文件。對記錄式文件按記錄順序存??；對流式文件則根據(jù)當(dāng)前讀寫指針位置存取。隨機存取：又稱直接存取。只有記錄式文件可以隨機存取，根據(jù)記錄編號存取文件中的任一記錄。索引存取：又稱按鍵存取，是基于索引(目錄)文件的存取方法。6.文件存取文件存取方式：由存儲器物理特性和文件結(jié)構(gòu)決定。一般有：

643.6.3文件目錄為方便查找、訪問，要為文件建立目錄。文件目錄也是一種文件，由目錄項組成。一個文件信息構(gòu)成一個目錄項，目錄項存儲于文件控制塊(FCB)中。文件名文件類型存儲地址文件長度記錄大小創(chuàng)建時間

::FN019DCHDOC目錄項結(jié)構(gòu)關(guān)系到文件系統(tǒng)的存取速度、文件共享性和安全性。常見目錄結(jié)構(gòu)有單級目錄、二級目錄和多級目錄。65整個文件系統(tǒng)只建立一張目錄表，每個文件占一個目錄項。這種目錄結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)文件系統(tǒng)基本功能“按名存取”。缺點：文件查找速度慢，不允許文件重名，而且很難實現(xiàn)文件共享。1.單級目錄結(jié)構(gòu)66建立一個主目錄文件，再為每個用戶建立一個用戶目錄文件，在主目錄文件中，為每個用戶建立一個目錄項，目錄項包括用戶名和用戶目錄文件指針。優(yōu)點：二級目錄能提高目錄檢索速度，在不同目錄中可以使用相同文件名。2.二級目錄結(jié)構(gòu)

67多級目錄結(jié)構(gòu)又稱為樹型目錄結(jié)構(gòu)。根目錄為主目錄并且只有一個。在根目錄中可以生成子目錄，子目錄文件作為樹的結(jié)點，又可以包含子目錄，……。子目錄的目錄項可以是文件控制塊，也可以是下一級子目錄的文件控制塊。binusrlibdevetcunixlpccviusersLiWangd1d2f1consolepasswdbinyaccsroot3.多級目錄結(jié)構(gòu)

68路徑名：將路徑上的目錄名依次用\連起來。絕對路徑：從根目錄開始的路徑。相對路徑：從當(dāng)前目錄開始的路徑。\Tools\office2003\完整安裝程序\setup.exe若當(dāng)前路徑為D:\Tools，金山詞霸\readme.txt路徑：到文件的通路。69第七節(jié)設(shè)備管理設(shè)備管理：管理和控制輸入輸出設(shè)備：為用戶提供統(tǒng)一的接口形式；完成輸入輸出請求；提高設(shè)備使用效率。設(shè)備管理包括緩沖管理、設(shè)備分配、設(shè)備處理和虛擬設(shè)備等功能。在windows

2000/XP中：開始菜單→控制面板→性能和維護(hù)→系統(tǒng)→硬件選項卡上→設(shè)備管理器

703.7.1設(shè)備分類1.按用途分類輸入型設(shè)備：將程序、數(shù)據(jù)、聲音和圖像等數(shù)據(jù)和控制信息輸入到計算機系統(tǒng)中，如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。輸出型設(shè)備：將處理結(jié)果以人可以識別的形式呈現(xiàn)出來，如顯示器、打印機和音箱等。存儲型設(shè)備：指輔助存儲器。如磁盤、磁帶和光盤等，用于長期保存信息。71字符設(shè)備：是以字符為單位組織和處理信息。通常輸入和輸出型設(shè)備(包括通訊設(shè)備)屬于字符型設(shè)備。如顯示器、鍵盤和打印機等。塊設(shè)備：以一定長度數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信息。長度通常為2i。存儲設(shè)備屬于塊設(shè)備。如：通常磁盤塊長度為29=512個字節(jié)。2.按信息交換基本單位分類

723.按設(shè)備共享屬性分類獨占型設(shè)備：在某一時刻只允許一個進(jìn)程訪問。包括所有字符型設(shè)備和磁帶機。共享型設(shè)備：在某一時刻允許多個進(jìn)程同時訪問。除磁帶機之外所有塊設(shè)備都屬于共享型設(shè)備。733.7.2設(shè)備控制器CPU與設(shè)備控制器通