1、操作系統基礎操作系統基礎操作系統概述操作系統概述 操作系統的操作系統的定義定義 操作系統是用于管理和控制計算機硬件和軟件資源的一組程序，為用戶提供使用計算機的接口。l 從系統的角度看，在操作系統的支持下，計算機才能運行其他的軟件l 從用戶的角度看，系統安裝了操作系統才構成了一個方便、有效、友好的使用環境。 計算機系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成，操作系統是配置在計算機硬件上的最基本的系統軟件。操作系統直接運行在裸機之上，是對硬件系統的第一次擴充。操作系統是計算機硬操作系統是計算機硬件與其他軟件的接口，件與其他軟件的接口，也是用戶和計算機的也是用戶和計算機的接口接口處理器管理處理器管理 處理器

2、的分配和運行是以進程為基本單位處理器的分配和運行是以進程為基本單位的，所以處理器的管理對象是進程。的，所以處理器的管理對象是進程。 操作系統引入進程的目的是多個程序能夠操作系統引入進程的目的是多個程序能夠并發執行，以提高資源利用率和系統的吞并發執行，以提高資源利用率和系統的吞吐率。吐率。進程進程 定義：定義：進程是一個程序在一個數據集合上的一次動態執進程是一個程序在一個數據集合上的一次動態執行過程，操作系統是以進程作為資源分配和處理行過程，操作系統是以進程作為資源分配和處理器調度的基本單位。器調度的基本單位。 Process Program進程是動態的：當一個程序被加載到內存時，系統進程是動態

3、的：當一個程序被加載到內存時，系統就創建了一個進程。程序執行結束后，該進程就消就創建了一個進程。程序執行結束后，該進程就消亡了亡了程序是靜態的：有序代碼的集合，可以長期保存在程序是靜態的：有序代碼的集合，可以長期保存在磁盤內的。磁盤內的。進程是暫時的，程序是長久的。進程是暫時的，程序是長久的。一個程序可以對應多個進程。一個程序可以對應多個進程。進程的狀態進程的狀態1）就緒狀態（）就緒狀態（Ready)當進程已經分配到除當進程已經分配到除CPU以外的所有必要的資源后，只要能再獲得以外的所有必要的資源后，只要能再獲得處理機，就可以立即執行。這時的進程的狀態稱為就緒狀態。多個處理機，就可以立即執行。

4、這時的進程的狀態稱為就緒狀態。多個就緒狀態的進程排成就緒序列。就緒狀態的進程排成就緒序列。2）執行狀態）執行狀態 (Running)進程已獲得處理機，其程序正在執行。處于此狀態的進程數目小于進程已獲得處理機，其程序正在執行。處于此狀態的進程數目小于等于等于CPU的數目。的數目。3）阻塞狀態）阻塞狀態 (Blocked)進程因等待某種事件的發生而暫時不能運行的狀態（如進程因等待某種事件的發生而暫時不能運行的狀態（如I/O操作或操作或進程同步）進程同步）,此時，即使此時，即使CPU空閑，該進程也不能運行?？臻e，該進程也不能運行。進程的狀態進程的狀態轉換轉換l 執行執行阻塞：等待某個事件發生而睡眠（

5、請求阻塞：等待某個事件發生而睡眠（請求I/O）l 執行執行就緒：時間片用完就緒：時間片用完l 就緒就緒執行：調度執行：調度l 阻塞阻塞就緒：因等待的事件發生而喚醒（就緒：因等待的事件發生而喚醒（I/O完成）完成）進程調度進程調度 先來先服務調度算法先來先服務調度算法 短進程優先調度算法短進程優先調度算法 高優先權優先調度算法高優先權優先調度算法 基于時間片的輪轉調度算法基于時間片的輪轉調度算法進程死鎖進程死鎖當兩個或兩個以上的進程因競爭系統的資源而當兩個或兩個以上的進程因競爭系統的資源而無限期地相互等待時，就發生了進程死鎖，系無限期地相互等待時，就發生了進程死鎖，系統將處于停滯狀態。統將處于停

6、滯狀態。存儲器管理存儲器管理存儲器管理是指對計算機內存的管理。一個程序從存儲器管理是指對計算機內存的管理。一個程序從磁盤調入內存后才能開始執行，所以需要合理地為磁盤調入內存后才能開始執行，所以需要合理地為程序分配內存，當程序運行結束時需要回收內存。程序分配內存，當程序運行結束時需要回收內存。（1）連續分配方式）連續分配方式（2）分頁存儲管理）分頁存儲管理（3）分段存儲管理）分段存儲管理（4）虛擬存儲技術）虛擬存儲技術分頁存儲管理分頁存儲管理 頁表頁表 系統為每個進程建立一個頁表，頁表給出邏輯系統為每個進程建立一個頁表，頁表給出邏輯頁號和具體內存塊號相應的關系。頁號和具體內存塊號相應的關系。設備

7、管理設備管理設備管理的主要任務是管理與計算機相連的各類外圍設備管理的主要任務是管理與計算機相連的各類外圍設備，負責分配和回收外部設備、控制外部設備按用設備，負責分配和回收外部設備、控制外部設備按用戶程序的要求進行操作，提高設備的利用率和設備與戶程序的要求進行操作，提高設備的利用率和設備與處理器并行工作的能力。處理器并行工作的能力。（1）設備類型）設備類型（2）設備分配）設備分配（3）設備處理）設備處理文件管理文件管理存儲在磁盤上的數據信息是以文件的形式存在的。存儲在磁盤上的數據信息是以文件的形式存在的。文件管理功能向用戶提供文件管理功能向用戶提供的的功能功能：l 創建文件創建文件l 刪除文件刪

8、除文件l 讀寫文件讀寫文件l 打開文件打開文件l 關閉文件關閉文件用戶按照文件名訪問文件，不必了解文件在磁盤用戶按照文件名訪問文件，不必了解文件在磁盤中的物理存儲位置。中的物理存儲位置。文件文件文件是通過名字標識的存儲在磁盤上的一組信息的集合。文件是通過名字標識的存儲在磁盤上的一組信息的集合。文件是計算機中存儲信息的基本單位，文件中可以存放文文件是計算機中存儲信息的基本單位，文件中可以存放文本、數值和圖像等信息。本、數值和圖像等信息。l文件名文件名每一個文件必須有一個名字，即文件名。文件名是存取文每一個文件必須有一個名字，即文件名。文件名是存取文件的依據，即按名存取。件的依據，即按名存取。文件

9、名文件名的的格式為：格式為： 文件名文件名 . 擴展名擴展名文件的類型文件的類型目錄管理目錄管理在文件系統中為了提高文件的檢索速度和性能，在文件系統中為了提高文件的檢索速度和性能，通常采用多級目錄結構。每一級目錄可以包含子通常采用多級目錄結構。每一級目錄可以包含子目錄和文件。目錄和文件。 文件夾文件夾文件夾是系統組織和管理文件的一種形式，可以文件夾是系統組織和管理文件的一種形式，可以理解為存放文件的容器，便于用戶管理和使用文理解為存放文件的容器，便于用戶管理和使用文件，用戶可以將文件按需要存放在不同的文件夾件，用戶可以將文件按需要存放在不同的文件夾中。中。目錄管理目錄管理文件夾文件夾的優點：的

10、優點：l 提高文件的檢索速度提高文件的檢索速度l 解決文件重名的問題解決文件重名的問題 不同級的子文件夾或文件可以具有相同的名字不同級的子文件夾或文件可以具有相同的名字 同一文件夾中同級的子文件夾或文件不能具有相同一文件夾中同級的子文件夾或文件不能具有相同的名字同的名字文件夾和文件的命名規則類似，不需要擴展名。文件夾和文件的命名規則類似，不需要擴展名。文件路徑文件路徑從根目錄開始到達指定的文件所經歷的各級子目錄（子文從根目錄開始到達指定的文件所經歷的各級子目錄（子文件夾）的一系列目錄名（文件夾名）稱為目錄的路徑（或件夾）的一系列目錄名（文件夾名）稱為目錄的路徑（或文件路徑）。文件路徑）。l 文

11、件路徑的表示方式為：文件路徑的表示方式為： 子文件夾子文件夾1子文件夾子文件夾2子文件夾子文件夾nl 訪問文件訪問文件的的完整的完整的“文件路徑名文件路徑名” 表示方式為：表示方式為： 盤符名盤符名:路徑路徑 擴展文件名擴展文件名D:B b1.rar用戶接口用戶接口操作系統需要向用戶提供方便、友好的用戶界面，操作系統需要向用戶提供方便、友好的用戶界面，方便用戶使用計算機。方便用戶使用計算機。操作系統為用戶提供了三種形式操作系統為用戶提供了三種形式的接口的接口l 命令接口命令接口：是用戶使用操作系統提供的命令完成相是用戶使用操作系統提供的命令完成相關的操作關的操作。l 程序接口程序接口：是計算機

12、程序員使用操作系統的方法是計算機程序員使用操作系統的方法l 圖形接口圖形接口：GUI是最常見的形式，用戶可以通過圖是最常見的形式，用戶可以通過圖形界面方式直觀方便地使用計算機形界面方式直觀方便地使用計算機。操作系統的分類操作系統的分類按結構和功能分類按結構和功能分類操作系統操作系統特特 點點批處理操作系統批處理操作系統批處理操作系統將用戶提交的作業組成一批作業，在操作系統的管理下，逐個執行每個作業，將運行結果交給用戶。分時操作系統分時操作系統用戶以交互的方式向操作系統提出命令請求，系統采用時間片輪轉方式處理用戶的請求。分時系統將CPU劃分為若干個時間片，并且以時間片為單位輪流為每個終端用戶服務實時操作系統實時操作系統計算機能夠及時響應事件的請求，在規定的時間內完成處理，具有高度可靠性。網絡操作系統網絡操作系統按照網絡協議開發的操作系統軟件，具有網絡管理、通信、安全、資源共享和網絡應用等功能。分布式操作系統分布式操作系統由多臺計算機通過網絡連接在一起的系統，分布式操作系統的任務是使多臺計算機并行計算，協調一致地完成工作按照用戶數量分類按照用戶數量分類操作系統操作系統特特 點點單用戶單任務操作系統單用戶單任務操作系統在一個計算機系統內，一次只在一個計算機系統內，一次只能運行一個用戶程序，該用戶能運行一個用