計算機操作系統(tǒng)教程ppt

《計算機操作系統(tǒng)教程ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、計算機操作系統(tǒng)第一章操作系統(tǒng)概述用戶觀點下的操作系統(tǒng)第1章操作系統(tǒng)概述1.1操作系統(tǒng)的概念1.1.1什么是操作系統(tǒng)1．用戶觀點從用戶的觀點看，操作系統(tǒng)應(yīng)該提供一個人與計算機打交道的接口，也就是人機接口。用戶可以通過操作系統(tǒng)提供的這個接口使用和控制計算機，從而達到計算機為用戶服務(wù)的目的。接口的方式有：圖形界面的接口（GraphicalUserInterface，GUI）；命令行（CommandLine，CL）接口；軟件編程的接口系統(tǒng)觀點下的操作系統(tǒng)2．系統(tǒng)觀點操作系統(tǒng)就是資源的分配者。操作系統(tǒng)要對I/O設(shè)備和用戶程序加以控制，保證設(shè)備的正常運行，防止非法操作，及時診斷設(shè)備

2、的故障等。從這個意義上講，操作系統(tǒng)又是工作流程的調(diào)度者。操作系統(tǒng)計算機硬件組成1.1.2計算機系統(tǒng)概述CPU實現(xiàn)CPU兩種模式除了用在嵌入式系統(tǒng)中的非常簡單的CPU之外，多數(shù)CPU都有兩種模式，即核心態(tài)（管態(tài)）和用戶態(tài)（目態(tài)），在PSW中有一個二進制控制位控制這兩種模式。當CPU執(zhí)行操作系統(tǒng)的代碼時，CPU處于核心態(tài)，CPU可以執(zhí)行指令集中的每一條指令，并且使用硬件的每一種功能，訪問整個硬件。相反，當CPU執(zhí)行用戶程序的代碼時，CPU處于用戶態(tài)，僅允許執(zhí)行整個指令集的一個子集和訪問所有功能的一個子集。一般而言，在用戶態(tài)中有關(guān)I/0和內(nèi)存保護的所有指令是禁止的。當然，將P

3、SW中的模式位設(shè)置成核心態(tài)也是禁止的。存貯器層次結(jié)構(gòu)磁盤驅(qū)動器基址和界限寄存器存貯器相關(guān)概念由程序所生成的地址被稱為虛擬地址（VirtualAddress），而由存儲器使用的地址稱為物理地址（PhysicalAddress）。完成檢查和映射工作的裝置被稱為內(nèi)存管理單元（MemoryManagementUnit，MMU）。它位于CPU芯片上或者CPU附近，在邏輯上MMU位于CPU和存儲器之間。中斷總線操作系統(tǒng)的主要功能1.1.3操作系統(tǒng)主要功能進程管理1.進程管理一個任務(wù)從輸入、處理、再到輸出的完整過程稱為作業(yè)（Job）；進程是分配資源和在處理機上運行的基本單位。因而，進

4、程管理的功能包括：作業(yè)和進程調(diào)度、進程控制、進程通信、進程同步。（1）作業(yè)和進程調(diào)度一個作業(yè)通常經(jīng)過兩級調(diào)度才得以在CPU上執(zhí)行。首先是作業(yè)調(diào)度，它把選中的一批作業(yè)放入內(nèi)存，并分配其他必要的資源，為這些作業(yè)建立相應(yīng)的進程。然后進程調(diào)度按一定的算法從就緒進程中選出一個合適的進程，使之在CPU上運行。進程管理（2）進程控制進程是系統(tǒng)中活動的實體。進程控制包括進程的創(chuàng)建、進程的撤銷、進程的阻塞、進程的喚醒等。（3）進程通信相互合作的進程之間往往需要交換信息，為此，操作系統(tǒng)要提供通信的機制。（4）進程同步內(nèi)存管理2.內(nèi)存管理（1）內(nèi)存分配內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配一定的

5、內(nèi)存空間。為此，操作系統(tǒng)必須記錄整個內(nèi)存的使用情況，處理用戶提出的申請，按照某種策略實施分配，接收系統(tǒng)或用戶釋放的內(nèi)存空間。（2）地址映射在多道程序環(huán)境下，用戶程序中所涉及的相對地址與裝入內(nèi)存后實際占用的物理地址就不一樣。CPU執(zhí)行用戶程序的時候，要從內(nèi)存中取出指令或數(shù)據(jù)，為此就必須把所有的相對地址（或稱為邏輯地址）轉(zhuǎn)換成內(nèi)存的實際物理地址。這就是操作系統(tǒng)的地址映射功能（需要有硬件的支持）。內(nèi)存管理（3）內(nèi)存保護不同用戶的程序都放在同一內(nèi)存中，就必須保證它們在各自的內(nèi)存空間中活動，不能相互干擾，更不能侵占操作系統(tǒng)的空間。另外，還要允許不同用戶程序共享一些系統(tǒng)的或用戶的程

6、序。（4）內(nèi)存擴充把一個程序當前正在使用的部分（不是全體）放在內(nèi)存，而其余部分放在磁盤上。在這種“程序部分裝入內(nèi)存”的情況下，就啟動并執(zhí)行它。以后根據(jù)程序執(zhí)行時的要求和內(nèi)存當時的使用情況，隨機地將所需部分調(diào)入內(nèi)存；必要時還要把已經(jīng)分配出去的內(nèi)存回收給系統(tǒng)，供其他程序使用（即內(nèi)存置換）。設(shè)備管理3.設(shè)備管理設(shè)備管理的主要功能包括：緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備驅(qū)動和設(shè)備無關(guān)性。（1）緩沖區(qū)管理緩沖區(qū)管理的目的是解決CPU和外設(shè)速度不匹配的矛盾，使它們充分并行工作，提高各自的利用率。（2）設(shè)備分配根據(jù)用戶的I/0請求和相應(yīng)的分配策略，為該用戶分配外部設(shè)備、通道和控制器等。設(shè)備管

7、理（3）設(shè)備驅(qū)動實現(xiàn)CPU與通道及外設(shè)之間的通信。由CPU向通道發(fā)出I/0指令，后者驅(qū)動相應(yīng)設(shè)備進行I/0操作。當I/0任務(wù)完成后，通道向CPU發(fā)出中斷信號，由相應(yīng)的中斷處理程序進行處理。（4）設(shè)備無關(guān)性設(shè)備無關(guān)性又稱為設(shè)備獨立性，即用戶編寫的程序與實際使用的物理設(shè)備無關(guān)，由操作系統(tǒng)把用戶程序中使用的邏輯設(shè)備映射到物理設(shè)備上。文件管理4.文件管理文件管理功能包括：文件存儲空間的管理、文件操作的一般管理、目錄管理、文件的讀寫管理和存取控制。（1）文件存儲空間的管理系統(tǒng)文件和用戶文件都要存放在磁盤上。為此，需要由文件系統(tǒng)對所有文件以及文件的存