第三章計算機軟件基礎第三章計算機軟件基礎第三章計算機軟件基礎3.3操作系統的組成操作系統進程管理存儲管理文件管理設備管理用戶接口CPU內存外存外設用戶對計算機系統中的軟硬件資源進行管理和控制；合理組織計算機的工作流程；為用戶提供一個使用計算機的接口和界面3.3.1進程管理I1C1P1C2C3輸入設備處理機輸出設備I2I3P2P3程序1程序2程序3t1t2t3t4t5t6t7t8t9順序執行的程序并發執行例例：程序A：每執行一次都要做N=N+1；程序B，每執行一次都要做print(N)，然后使N=0。設某時刻N=n執行：先運行A，再運行B，得N為：n+1,n+1,0先運行B，再運行A，得N為：n,0,1先運行B的print(N)，再運行A，之后運行B的N=0，得N為：n,n+1,0進程的狀態轉換在整個生存周期內，進程的狀態處于不斷變化中阻塞狀態時間用完獲得資源等待資源進程調度執行狀態新進程就緒狀態終止接納完成5進程的組成程序塊即程序，描述進程所要完成的操作數據集合執行時所需要的數據集和工作區進程控制塊PCB記錄進程的各種信息PCB是進程控制的核心，OS通過PCB實現對進程的控制和管理。6進程控制塊中的信息進程標識信息進程調度信息：進程狀態、進程優先級等；進程現場信息：記錄進程因放棄CPU，而必須保存的現場信息，作為再次恢復運行時從斷點處開始執行的依據；進程控制信息；資源表、鏈表指針等進程家族信息：記錄該進程與其父進程和子進程的相關信息確保結果可再現的重要因素7問題的提出計算機處理的數據和程序都是存放在外存中，使用時才調入內存。引出問題：調入內存過程中如何分配存儲空間？多個程序的存儲空間怎樣分配？在小內存中能否運行大程序？同一程序多次裝入內存其地址相同嗎？如何防止內存中的多道程序間的干擾？存儲分配存儲擴充地址變換存儲保護存儲分配

按分配策略和分配算法分配主存空間地址變換

將程序中的邏輯地址轉換為內存中的物理地址存儲保護

保護各類程序及數據區免遭破壞存儲擴充

解決在小的存儲空間中運行大程序的問題存儲器管理的主要功能9程序的裝入和鏈接程序從編寫到可執行的過程：源程序編譯鏈接目標程序可執行程序10用戶程序的處理步驟內存裝入程序裝入模塊鏈接程序由編譯程序產生的目標模塊┇庫函數編譯鏈接裝入11存儲分配絕對裝入——直接分配內存

在源程序中直接使用主存的物理地址可重定位裝入：靜態分配——程序裝入前，一次性說明整個程序

所需要的地址空間動態分配——程序被裝入主存或在執行過程中，

動態的確定存儲器分配

現代多道程序系統中，主要采用動態分配方式12

地址變換由源程序中的符號名空間→目標程序的邏輯地址空間→主存中的物理地址空間。inta;floatb;charc;

2FF0H

a的絕對地址3EC0H

b的絕對地址

c的絕對地址4DAAHa的邏輯地址

b的邏輯地址

c的邏輯地址進程的存儲空間源程序符號空間目標程序地址空間13地址重定位邏輯地址空間——在多道程序系統中，因為編譯器不能預知目標程序模塊在內存中的位置，故每個作業的主存地址均認為由0開始。將一個作業的邏輯地址變換為要裝入的主存物理地址的過程——地址重定位，即：對目標程序中的指令和數據地址進行修改的過程。靜態重定位動態重定位重定位方式：14動態地址重定位在程序執行過程中進行的重定位，即在每次訪問內存單元前通過硬件的地址變換機構進行地址變換。15動態地址重定位示意圖3001000+

0100300600

????????????

0110013001600I1，300135作業A地址空間有效地址重定位寄存器主存空間I1，300135存放裝入主存時程序的起始地址。作業在主存中的實際地址=有效地址+重定位寄存器內容。16動態地址重定位的特點目標模塊裝入主存時無需任何修改，裝入后再移動不會影響其正確運行，有利于解決存儲器碎塊問題；若一個模塊由若干個相對獨立的目標模塊組成，每個目標模塊可分別裝入互不相鄰的內存區域。這樣便于內存的充分利用和資源的共享。需附加硬件支持，增加了系統的開銷。173.存儲保護計算機中運行的程序：系統程序用戶程序不同類型的程序存儲于不同的存儲區域中18存儲保護為了確保各類程序在各自的存儲區內獨立運行，互不干擾，系統必須提供安全保護功能——各類程序的實際使用區域分隔開存儲區域劃分為:用戶存儲空間區域系統存儲區域。系統區域用戶區域主存空間的分區保護示意圖194.存儲器擴充主導思想是：如何在有限的主存空間中，處理大于主存的程序擴充主存常用的有效方法：“自動覆蓋”技術“交換”技術“虛擬存儲”技術20虛擬存儲器技術由內存和部分磁盤存儲器構成基本思想：把部分外存空間作為主存使用，以此為用戶提供足夠大的地址空間——虛存空間。用戶可以在這個地址空間內編程，而完全不考慮主存的大小。虛擬存儲器內存外存虛擬存儲器虛擬存儲器技術實際上是采用內、外存結合的辦法實現的。具有調入和置換功能、能從邏輯上實現對內存容量的擴充的存儲器系統；僅將作業的一部分裝入內存便可運行作業的存儲器系統；基于程序的局部性原理；實存（主存）和虛存（外存）之間的信息調度管理由操作系統負責，虛實地址的轉換由硬件負責。用戶編程時可完全不考慮主存的大小。223.3.3文件管理文件的結構指文件的組織形式，任何文件都存在兩種形式的結構：邏輯結構和物理結構，用戶可見的是文件的邏輯結構，系統實現的是文件的物理結構。3.3.3文件管理文件系統采用“目錄”結構管理文件。計算機通過查詢目錄來實現對文件的“按名存取”。3.5.2電子表格工作表常用函數求和函數：格式為SUM（計算區域求平均值函數：格式為AVERAGE（計算區域）求個數函數：格式為COUNT（計算區域）求最大值函數：格式為MAX(計算區域)求最小值函數：格式為MIN(計算區域)四舍五入函數：格式為ROUND（單元格，保留小數位數），是對指定單元格中的數值按照要求保留位數，進行四舍五入。排位函數：格式為RANK(查找值，參照區域)，功能是返回查找值在參照區域中的排位。5圖表選擇圖表類型選擇數據添加序列選擇序列值編輯軸標簽建立圖表步驟設置樣式5圖表圖表類型特性應用場景圖表實例餅圖反映部分占整體的構成比例收支表中各項支出比例產品的市場份額柱形圖各項之間的比較一段時間內的數據變化學生成績的比較一年中多個月份的銷售額變化條形圖反映不同項目之間的比較適合分類軸文字較多的項目曲線圖反映隨時間變化的趨勢一年中多個月份的銷售額變化散點圖反映相關性