操作系統(tǒng)vc編程環(huán)境-artificialintel

計(jì)算概論

第六講李文新2004.9–2005.1北大醫(yī)學(xué)部期中考試11月2日星期二19:00–21:00地點(diǎn)：三教401基礎(chǔ)501口腔、臨床1班503臨床2、3班505臨床4班507臨床5班筆試出期中考試題的作業(yè)10月29日前交內(nèi)容包括開學(xué)到10月27日課上講過的全部內(nèi)容可以適當(dāng)發(fā)揮，但不能超過卷面的10%作業(yè)總結(jié)再談邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算與表達(dá)式邏輯運(yùn)算0和1的運(yùn)算–邏輯值&&、||、!操作數(shù)和結(jié)果均為邏輯值算術(shù)運(yùn)算1，2，3，。。。的數(shù)值運(yùn)算+-*/%操作數(shù)和結(jié)果均為算術(shù)值作業(yè)總結(jié)表達(dá)式由算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算組成的運(yùn)算式每次執(zhí)行一個(gè)運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果與當(dāng)前運(yùn)算符的性質(zhì)有關(guān)執(zhí)行順序由優(yōu)先級和結(jié)合性確定最后一個(gè)運(yùn)算決定了整個(gè)表達(dá)式的運(yùn)算結(jié)果例:4+3+3*5==16||1>0//*優(yōu)先級最高4+3+15==16||1>0//+左結(jié)合7+15==16||1>0//+優(yōu)先級最高22==16||1>0//==左結(jié)合0||1>0//>優(yōu)先級最高0||1//邏輯運(yùn)算1//結(jié)果為邏輯值關(guān)于~運(yùn)算~求補(bǔ)碼原碼、反碼、補(bǔ)碼–為著計(jì)算機(jī)計(jì)算的方便原碼符號位+數(shù)值1001負(fù)10001正1反碼正數(shù)不變，001-〉001負(fù)數(shù)符號位不變，數(shù)值按位求反101-〉110補(bǔ)碼正數(shù)不變001-〉001負(fù)數(shù)反碼+1101-〉110+1-〉111例：-1+-2反碼：110+101=1-011=011+1=100（-3）補(bǔ)碼：111+110=101（-3）內(nèi)容提要操作系統(tǒng)VC++編程環(huán)境作業(yè)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的軟件。如果沒有它的支持，作為用戶的人簡直就沒有辦法讓計(jì)算機(jī)為自己做任何事情。人使用計(jì)算機(jī)做任何事情都需要與操作系統(tǒng)打交道。操作系統(tǒng)舉例來說，我們在鍵盤上按了一下字母鍵a，鍵盤會(huì)把一串二進(jìn)制代碼送入計(jì)算機(jī)，隨之可以看到字母a顯示在屏幕上。問題是誰接收了鍵盤送去的代碼并處理與之有關(guān)的問題？答案是：操作系統(tǒng)。是操作系統(tǒng)在完成了一系列工作后，最終把這個(gè)字母送到顯示器。這個(gè)例子反映出操作系統(tǒng)工作的一些特點(diǎn)，當(dāng)然這僅僅是它豐富功能的一個(gè)小側(cè)面。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源和信息資源（程序和數(shù)據(jù)）。此外它還要為計(jì)算機(jī)上各種硬軟件的運(yùn)行及其相互通信提供支持，并為計(jì)算機(jī)的用戶和管理人員提供各種服務(wù)。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)在計(jì)算機(jī)的電源接通，硬件開始工作后，首先必須把操作系統(tǒng)的常駐內(nèi)核從磁盤裝入主存儲器，并且使它進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這樣的一個(gè)過程稱為操作系統(tǒng)的引導(dǎo)（SystemBooting）。只有操作系統(tǒng)正常工作之后，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作才能夠繼續(xù)，能夠開始接受和執(zhí)行用戶命令。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)引導(dǎo)是個(gè)很復(fù)雜的過程，其中需要完成許多工作，要注意這時(shí)計(jì)算機(jī)硬件，包括CPU和內(nèi)存儲器上可能沒有任何程序。我們主要以一臺普通微機(jī)上DOS系統(tǒng)引導(dǎo)的幾個(gè)主要步驟作為例子，從中可以了解計(jì)算機(jī)的工作是怎樣開始的，也能夠幫助讀者理解計(jì)算機(jī)的一些特性。其他計(jì)算機(jī)的引導(dǎo)過程也類似。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)1）計(jì)算機(jī)的電源接通；2）CPU上電后首先完成復(fù)位操作，使自身處于“就緒”狀態(tài)，然后搜尋BIOS，以確定如何繼續(xù)動(dòng)作。BIOS是基本輸入輸出系統(tǒng)（BasicInput/OutputSystem）的簡稱，是存儲在一個(gè)只讀存儲芯片（ROM，人們也經(jīng)常把這個(gè)芯片稱為BIOS，BOIS芯片安裝在微機(jī)的主板上）里的一組指令，也就是一個(gè)程序。CPU找到BIOS后開始執(zhí)行這個(gè)程序。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)3）BIOS啟動(dòng)程序的開始是一段檢測程序，依次檢查各硬部件（內(nèi)存、鍵盤、總線及各個(gè)擴(kuò)展卡等）是否為進(jìn)入正常狀態(tài)。在全部檢測無誤之后，BIOS中的啟動(dòng)程序被復(fù)制到內(nèi)存，這是因?yàn)樵趦?nèi)存里程序執(zhí)行速度更快一些。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)4）尋找操作系統(tǒng)的“引導(dǎo)程序”（BOOT程序）?！耙龑?dǎo)程序”是一個(gè)小程序，它的工作就是把操作系統(tǒng)的常駐內(nèi)核由磁盤復(fù)制到內(nèi)存并安置好。引導(dǎo)程序被找到后即被裝入內(nèi)存。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)5）引導(dǎo)程序被執(zhí)行。引導(dǎo)程序完成把常駐內(nèi)核裝入內(nèi)存的工作并令其開始工作。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)6）進(jìn)行系統(tǒng)配置。操作系統(tǒng)的內(nèi)核按照一個(gè)“系統(tǒng)配置”文件以及這一臺計(jì)算機(jī)本身的硬件特點(diǎn)，裝置各種軟件接口程序和設(shè)定一系列參數(shù)。其主要工作是，裝入各有關(guān)硬件部件的接口驅(qū)動(dòng)程序，它們由磁盤調(diào)入內(nèi)存的指定位置，設(shè)置文件緩沖區(qū)等等。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)7）裝入“命令解釋器”模塊。在這時(shí)，系統(tǒng)已經(jīng)能夠執(zhí)行DOS操作命令了。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)8）系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行一個(gè)名為AUTOEXEC.BAT的批處理程序。AUTOEXEC.BAT是位于啟動(dòng)磁盤根目錄下的一個(gè)文件，其內(nèi)容是一系列DOS命令。當(dāng)這些命令都執(zhí)行完畢后，DOS系統(tǒng)的引導(dǎo)全部完成，進(jìn)入正常的交互式命令執(zhí)行狀態(tài)。應(yīng)該注意的是，在操作系統(tǒng)引導(dǎo)的整個(gè)過程中，如果在上述的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了無法克服的問題，計(jì)算機(jī)就不能正常啟動(dòng)。這時(shí)需要找出問題后并排除后，重新啟動(dòng)。操作系統(tǒng)的引導(dǎo)以上是DOS操作系統(tǒng)啟動(dòng)過程的簡單描述。對于Windows一類具有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，啟動(dòng)過程后期還需要完成圖形界面的建立等許多操作。操作系統(tǒng)的功能計(jì)算機(jī)各種硬件資源的管理，其功能主要包括CPU的調(diào)度和管理、主存儲器及虛擬存儲空間（可尋址空間）的分配和管理、輸入/輸出設(shè)備管理及其通信支持等；對磁盤存儲的信息資源的管理，其功能主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)“文件系統(tǒng)”；保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對它所執(zhí)行的當(dāng)前各項(xiàng)任務(wù)的監(jiān)控等任務(wù)。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理管理和分配系統(tǒng)資源CPU管理存儲管理輸入/輸出（I/O）設(shè)備管理操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理–多任務(wù)和多用戶對CPU的管理實(shí)際上就是對CPU工作時(shí)間的管理。CPU時(shí)間是計(jì)算機(jī)中最重要的資源，因?yàn)镃PU是計(jì)算機(jī)里最基本的工作部件。多任務(wù)操作系統(tǒng)就是指那些允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)處在執(zhí)行狀態(tài)之中的操作系統(tǒng)。有些操作系統(tǒng)允許同時(shí)有多個(gè)用戶使用同一臺計(jì)算機(jī)，這種操作系統(tǒng)稱為多用戶操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理—獨(dú)占CPU芯片在每個(gè)時(shí)刻只執(zhí)行一條指令，這意味著它在一個(gè)時(shí)刻只能為一個(gè)程序工作，一個(gè)程序要執(zhí)行必須得到CPU的時(shí)間。如果某個(gè)程序占用了CPU進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)另一個(gè)程序也要工作時(shí)，就必須設(shè)法使前一個(gè)程序讓出CPU的一段時(shí)間。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理–分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的工作方式允許多個(gè)任務(wù)共享系統(tǒng)資源，這種情況要求CPU“同時(shí)”執(zhí)行多個(gè)程序的任務(wù)。既然CPU每個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一條指令，它怎么可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)呢？實(shí)際上這時(shí)CPU是在多個(gè)任務(wù)之間跳躍地執(zhí)行。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理CPU管理–優(yōu)先級在CPU時(shí)間分配問題上，有時(shí)也可以采用為不同類別得任務(wù)確定不同優(yōu)先級別的辦法。分配時(shí)間片時(shí)根據(jù)其優(yōu)先級別和類別特點(diǎn)多分或少分，這樣不同工作的工作進(jìn)展速度也就可能不同。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理存儲管理是操作系統(tǒng)最主要的任務(wù)之一，這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)中CPU對主存儲器的訪問極其頻繁，主存向CPU提供指令和數(shù)據(jù)的速度在很大程度上決定著整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–內(nèi)存分配對于主存儲器，操作系統(tǒng)必須知道這個(gè)物理存儲空間中哪些位置已經(jīng)被占用，哪些位置是空閑的，它必須對這些情況進(jìn)行登記，在系統(tǒng)中的任務(wù)提出新的存儲要求時(shí)進(jìn)行存儲分配，如果有任務(wù)放棄了某些存儲空間時(shí)，就要及時(shí)將其回收。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–資源分配表操作系統(tǒng)需要記錄各種信息資源（程序或數(shù)據(jù)文件）的名稱和它所在的存儲空間位置兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，建立一個(gè)對應(yīng)關(guān)系表（或稱“映射表”），把這個(gè)表管理好，以便于信息資源的查詢和提取。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–存儲塊操作系統(tǒng)通常把整個(gè)主存的存儲空間劃分為許多固定的具有相同大小的存儲塊。當(dāng)需要分配存儲時(shí)，操作系統(tǒng)就根據(jù)信息對象提出的存儲請求，分配給它一些“存儲塊”。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–虛擬存儲虛擬存儲管理的辦法就是設(shè)法在需要時(shí)自動(dòng)把當(dāng)時(shí)“活躍的”程序和數(shù)據(jù)部分裝入內(nèi)存。當(dāng)然如何自動(dòng)替換掉原來已經(jīng)不活躍的部分是一件技術(shù)上比較復(fù)雜的工作，操作系統(tǒng)的存儲管理應(yīng)該負(fù)責(zé)這一工作。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–頁交換分頁技術(shù)的思想與前已討論的高速緩存技術(shù)是相同的。磁盤上的程序和數(shù)據(jù)以“頁面”為單位與主存儲器頻繁進(jìn)行交換（頁面大小為統(tǒng)一而固定的，一般為數(shù)千個(gè)字節(jié)）。這種動(dòng)作稱為頁面交換或倒換（Swapping）。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理存儲管理–分段和分頁現(xiàn)代操作系統(tǒng)還經(jīng)常采用分段（Segmentation）技術(shù)與分頁技術(shù)配合，這種技術(shù)的主要特點(diǎn)彌補(bǔ)了單純頁面技術(shù)只提供大小固定頁面的缺陷。段（segment）的大小是可變的，一個(gè)程序、一張數(shù)據(jù)表格等等都可以自然地被定義為一個(gè)段，每個(gè)段又可以包含多個(gè)頁面。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理輸入/輸出（I/O）設(shè)備管理計(jì)算機(jī)管理輸入/輸出設(shè)備的方式程序控制DMA方式（DMA，DirectMemoryAccess的縮寫，直接存儲訪問）輸入輸出設(shè)置專用的處理器，稱為I/O處理機(jī)操作系統(tǒng)的功能-硬件管理輸入/輸出（I/O）設(shè)備管理–驅(qū)動(dòng)程序由于輸入輸出設(shè)備種類繁多，而且每類設(shè)備都有自己的控制方式和信息傳遞方式，設(shè)備管理工作無法離開具體設(shè)備而實(shí)現(xiàn)。為了使自己的設(shè)備能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用，設(shè)備制造廠家通常都針對各種不同的操作系統(tǒng)，提供專門用于自己設(shè)備的控制和支持通信的程序模塊，這種模塊稱為該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（devicedriver）。操作系統(tǒng)的功能-硬件管理輸入/輸出（I/O）設(shè)備管理–spooling計(jì)算機(jī)工作時(shí)可能有多個(gè)輸入輸出設(shè)備同時(shí)向系統(tǒng)提出請求。操作系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)這些事情，通過各個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序?qū)@些輸入輸出操作進(jìn)行管理。首先，操作系統(tǒng)必須記錄所有的請求，對這些請求進(jìn)行排隊(duì)，將有關(guān)任務(wù)放在一個(gè)緩沖區(qū)里，并設(shè)法按順序完成這些工作。操作系統(tǒng)的功能–監(jiān)控監(jiān)控功能操作系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的目的一方面是為了更好地滿足計(jì)算機(jī)用戶的需求，另一方面也是為了盡量發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的能力。操作系統(tǒng)的功能–監(jiān)控監(jiān)控功能監(jiān)測計(jì)算任務(wù)的執(zhí)行。檢查用戶的合法性及其權(quán)限。建立系統(tǒng)運(yùn)行記錄。操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件的概念在計(jì)算機(jī)的術(shù)語中，一個(gè)文件指的是包裝一起的一組信息，這些信息保存在外存儲器中，存儲在一起，作為一個(gè)整體被命名，可以獨(dú)立地被使用、修改、更新和刪除，一個(gè)文件通?？偸呛团c它有關(guān)的某些應(yīng)用工作聯(lián)系在一起的。一個(gè)文件的內(nèi)容可以是一個(gè)能運(yùn)行的應(yīng)用程序、一篇文章、一個(gè)圖形、一段數(shù)字化的聲音信號、或者任何一批相關(guān)的有用數(shù)據(jù)，如此等等。文件的大小用這個(gè)文件所包含信息的字節(jié)數(shù)來計(jì)算。操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件分區(qū)表FAT,32位FAT，NTFS

文件的樹型結(jié)構(gòu)眾多文件被組織成樹狀結(jié)構(gòu)概念：路徑/目錄/文件夾（path），父目錄，子目錄，文件名操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件的屬性文件名大小類型修改時(shí)間操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件的分類應(yīng)用程序文本文件圖像文件與應(yīng)用軟件匹配的各種類型的數(shù)據(jù)文件例如：Word-*.doc操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件管理系統(tǒng)的概念文件管理是由計(jì)算機(jī)最基本的系統(tǒng)軟件（稱為“操作系統(tǒng)”）的一個(gè)子系統(tǒng)完成的，是操作系統(tǒng)的一項(xiàng)重要工作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的文件組織結(jié)構(gòu)的整體、以及負(fù)責(zé)管理文件結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)兩者的總和，被稱為計(jì)算機(jī)的“文件系統(tǒng)”。操作系統(tǒng)的功能－文件系統(tǒng)文件和文件夾（目錄）VC++編程環(huán)境VC++編程環(huán)境-基本概念

Project（工程）

在VC編程環(huán)境下，編寫程序的工作是以Project為單位。在開始一個(gè)新程序時(shí)，要先建立一個(gè)Project，之后在程序編寫過程中所有與這個(gè)程序有關(guān)的文件都會(huì)包含在這個(gè)Project中。編制的程序可以有各種不同類型，編程環(huán)境為每種類型的程序準(zhǔn)備了一個(gè)模版，用來生成程序的最初框架。在我們這本書里只介紹編寫Win32ConsoleApplication類型的程序。這類程序的特點(diǎn)是：程序運(yùn)行中會(huì)打開一個(gè)類似于DOS操作系統(tǒng)的界面，所有鍵盤輸入都是通過DOS界面進(jìn)行的，而所有輸出都是輸出到DOS窗口中。

VC++編程環(huán)境-基本概念SourceFile（源程序）源程序是我們用高級程序設(shè)計(jì)語言書寫的程序。源程序必須經(jīng)過編譯連接變成可執(zhí)行程序（機(jī)器代碼）才能運(yùn)行。在下面的章節(jié)中，我們主要用介紹C語言編寫程序。

VC++編程環(huán)境-基本概念Compile（編譯）把源程序變成機(jī)器代碼的過程稱為編譯。不同的高級語言有不同的編譯器。

VC++編程環(huán)境-基本概念Link（連接）各種高級語言都會(huì)提供一些常用的功能函數(shù)，我們自己編寫的程序里會(huì)調(diào)用這些功能函數(shù)。同時(shí)要把我們寫的程序裝載到內(nèi)存里運(yùn)行，也需要加載一定的與環(huán)境相關(guān)的信息。所以將我們自己寫的與那程序編譯成機(jī)器代碼后，還需要一個(gè)連接的過程以生成最后的可執(zhí)行程序。VC++編程環(huán)境-基本概念Build（編譯并連接）編譯并連接是把源程序編譯，如果沒有錯(cuò)誤則連接，否則給出編譯錯(cuò)誤信息。

VC++編程環(huán)境-基本概念Debug（調(diào)試）當(dāng)程序出錯(cuò)時(shí)，可用調(diào)試工具發(fā)現(xiàn)錯(cuò)處的代碼，進(jìn)行改正。所謂調(diào)試是指逐條執(zhí)行或部分執(zhí)行程序代碼，并在執(zhí)行過程中查看變量的值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)變量的值并非如我們預(yù)期或程序的執(zhí)行邏輯并非我們預(yù)期時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，可以進(jìn)行有針對性的改正。VC++編程環(huán)境-基本概念Run（運(yùn)行）啟動(dòng)一個(gè)可執(zhí)行程序使其開始執(zhí)行稱為運(yùn)行。VC++編程環(huán)境–基本功能創(chuàng)建新工程

編輯源程序

編譯/連接

運(yùn)行

調(diào)試

VC++編程環(huán)境-創(chuàng)建新工程

VC++編程環(huán)境-創(chuàng)建新工程

VC++編程環(huán)境-創(chuàng)建新工程

VC++編程環(huán)境-創(chuàng)建新工程

VC++編程環(huán)境–編輯源程序VC++編程環(huán)境–編譯/連接VC++編程環(huán)境–運(yùn)行VC++編程環(huán)境–調(diào)試VC++編程環(huán)境–調(diào)試?yán)}任給兩個(gè)整數(shù)a和b，計(jì)算a+b的值

例題2）程序設(shè)計(jì)我們要編寫的程序包括如下操作：a.

從鍵盤讀入坐標(biāo)a和b的值b.

用公式計(jì)算a+b的值c.

將a+b的值輸出到屏幕上例題3）編寫代碼設(shè)計(jì)好程序之后，我們就來編寫程序，應(yīng)用VisualC++編寫這段程序的過程包括：a.

啟動(dòng)VisualC++6