第3章__操作系統(tǒng)基礎知識0

1、1第第3 3章章 操作系統(tǒng)基礎知識簡介操作系統(tǒng)基礎知識簡介操作系統(tǒng)是計算機的管理者！操作系統(tǒng)是計算機的管理者！操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（Operating SystemOperating System，OSOS）位于硬件之上，是）位于硬件之上，是最貼近硬件的系統(tǒng)軟件，是第一層擴充硬件功能的程最貼近硬件的系統(tǒng)軟件，是第一層擴充硬件功能的程序集合。序集合。2操作系統(tǒng)主要負責管理和控制計算機軟件和硬件資源，操作系統(tǒng)主要負責管理和控制計算機軟件和硬件資源，使計算機各部分協(xié)調工作；合理組織計算機工作使計算機各部分協(xié)調工作；合理組織計算機工作流程；為用戶使用計算機系統(tǒng)提供友好的人機界流程；為用戶使用計算機系統(tǒng)提

2、供友好的人機界面。面。使用操作系統(tǒng)的目的：使用操作系統(tǒng)的目的：管理計算機資源管理計算機資源方便用戶使用計算機資源方便用戶使用計算機資源1.擴充計算機功能擴充計算機功能3操作系統(tǒng)對硬件的管理包括：操作系統(tǒng)對硬件的管理包括：l 為程序分配內存、為程序分配內存、CPUCPU和外存儲器；和外存儲器；l 管理鍵盤、鼠標、顯示器和打印機等輸入管理鍵盤、鼠標、顯示器和打印機等輸入/ /輸出設備輸出設備l 操作系統(tǒng)為用戶隱藏具體硬件的控制細節(jié)，屏蔽不同操作系統(tǒng)為用戶隱藏具體硬件的控制細節(jié)，屏蔽不同設備之間的差異，使用戶更容易地使用計算機。設備之間的差異，使用戶更容易地使用計算機。4操作系統(tǒng)對軟件的管理包括：操

3、作系統(tǒng)對軟件的管理包括：l 為用戶提供操作界面和各類服務程序；為用戶提供操作界面和各類服務程序；l 分類管理文件，調度和控制各類程序使它們協(xié)調運行分類管理文件，調度和控制各類程序使它們協(xié)調運行53.1 常見的操作系統(tǒng)簡介常見的操作系統(tǒng)簡介 DOS DOS操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) WindowsWindows操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)UNIXUNIX操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)LinuxLinux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)6DOS：磁盤操作系統(tǒng)（：磁盤操作系統(tǒng)（Disk Operation System），是一），是一種單用戶、單任務的操作系統(tǒng)。種單用戶、單任務的操作系統(tǒng)。 7DOS主要功能是命令處理、文件管理和設備管理。它由主要功能

4、是命令處理、文件管理和設備管理。它由匯編語言編寫，優(yōu)點是系統(tǒng)開銷小，運行效率高；缺匯編語言編寫，優(yōu)點是系統(tǒng)開銷小，運行效率高；缺點是資源管理功能簡單，屬于字符型用戶界面，操作點是資源管理功能簡單，屬于字符型用戶界面，操作不太方便。不太方便。 8Windows從從1985年年11月月Microsoft公司發(fā)布公司發(fā)布Windows操作系統(tǒng)以來，操作系統(tǒng)以來，已經(jīng)經(jīng)歷了已經(jīng)經(jīng)歷了20多年，是目前微型計算機上運行比較多多年，是目前微型計算機上運行比較多的一種操作系統(tǒng)。比較成熟的版本有的一種操作系統(tǒng)。比較成熟的版本有Windows 95、Windows 98、Windows2000、Windows X

5、P、 Windows 7等。等。 9UNIXLinux操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) UNIX操作系統(tǒng)是一個多用戶、多任務、交互式分時網(wǎng)操作系統(tǒng)是一個多用戶、多任務、交互式分時網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。它可以運行在從微型計算機到巨型計算絡操作系統(tǒng)。它可以運行在從微型計算機到巨型計算機的各種計算機上。特別是在工作站計算機、中小型機的各種計算機上。特別是在工作站計算機、中小型計算機以及巨型計算機上應用得更為廣泛。計算機以及巨型計算機上應用得更為廣泛。Linux是以是以UNIX內核為基礎的一種操作系統(tǒng)，基本包內核為基礎的一種操作系統(tǒng)，基本包含含UNIX的全部功能，為的全部功能，為UNIX編寫的程序幾乎都能在編寫的程序幾乎都能

6、在Linux操作系統(tǒng)中編譯和執(zhí)行。操作系統(tǒng)中編譯和執(zhí)行。Linux的最大特點是：完全免費和源代碼公開。的最大特點是：完全免費和源代碼公開。 10113.2 操作系統(tǒng)的誕生操作系統(tǒng)的誕生手工操作階段；手工操作階段；批處理階段；批處理階段； 假脫機階段假脫機階段121 1 手工操作階段（手工操作階段（19461946年年-50-50年代中期）年代中期） 運算器主機 控制器 存儲器控制臺輸入設備輸出設備 運算器主機 控制器 存儲器控制臺輸入設備輸出設備外圍機外圍機磁盤磁盤計算機的手計算機的手工操作方式工操作方式脫機輸入脫機輸入/ /輸出方式輸出方式n減少了CPU的空閑時間，緩和了人機矛盾 n提高了I

7、/O速度，緩解了CPU和I/O設備之間速度不匹配的矛盾 132 2 批處理階段批處理階段 聯(lián)機批處理聯(lián)機批處理 脫機批處理脫機批處理圖3-5 聯(lián)機批處理示意圖打印機打印機磁帶機磁帶機主機主機讀卡機讀卡機人工人工圖3-6 脫機批處理示意圖打印機打印機磁帶機磁帶機主機主機讀卡機讀卡機磁帶機磁帶機外圍控制機外圍控制機143 3 假脫機階段假脫機階段 在在2020世紀世紀6060年代初期，在主機與外部設備之間加一年代初期，在主機與外部設備之間加一臺臺I IO O處理機，通常稱為通道，與處理機，通常稱為通道，與CPUCPU共享內存資源，共享內存資源，代替代替CPUCPU完成完成I IO O操作，并與操作

8、，并與CPUCPU并行工作。每當通道完并行工作。每當通道完成成I IO O操作時，都向操作時，都向CPUCPU發(fā)出中斷請求。發(fā)出中斷請求。15 n監(jiān)督程序是事實上的管理者，也是后來形成的操作監(jiān)督程序是事實上的管理者，也是后來形成的操作系統(tǒng)的雛形。系統(tǒng)的雛形。n由于系統(tǒng)對作業(yè)的處理都是成批進行的，所以稱之由于系統(tǒng)對作業(yè)的處理都是成批進行的，所以稱之為批處理系統(tǒng)。為批處理系統(tǒng)。 16監(jiān)督程序需要解決以下系列管理問題：監(jiān)督程序需要解決以下系列管理問題： 作業(yè)調度：合理調度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源得作業(yè)調度：合理調度作業(yè)，使系統(tǒng)中硬件資源得到有效利用；到有效利用； 處理機管理：多個作業(yè)交替運行，需要合理

9、安排處理機管理：多個作業(yè)交替運行，需要合理安排處理機時間；處理機時間； 內存管理：為每道程序分配必要的內存空間；內存管理：為每道程序分配必要的內存空間； I/OI/O設備管理：為多道程序分配輸入輸出設備設備管理：為多道程序分配輸入輸出設備。17總結總結 單一操作員單一控制終端；單一操作員單一控制終端；ENIAC 批處理操作系統(tǒng)；批處理操作系統(tǒng)；IBM的的FMS用于用于IBM709，基于磁帶的監(jiān)控，基于磁帶的監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)IBSYS用于用于IBM7090和和7094，密歇根大學執(zhí)行體系，密歇根大學執(zhí)行體系UMES用于用于7094 多道批處理操作系統(tǒng)；多道批處理操作系統(tǒng)；IBM的的OS/360用于用

10、于SYSTEM/360,/370, /4300 分時操作系統(tǒng)；多個人同時連在計算機上，每個人看作是一分時操作系統(tǒng)；多個人同時連在計算機上，每個人看作是一個個I/O終端。每個用戶擁有一個終端顯示器，它經(jīng)過終端。每個用戶擁有一個終端顯示器，它經(jīng)過RS-232串串行電纜與計算機相連。每個終端只能接收和發(fā)送有限的字符行電纜與計算機相連。每個終端只能接收和發(fā)送有限的字符命令和信息。計算機在所有的終端用戶進行分時。命令和信息。計算機在所有的終端用戶進行分時。MULTICS和和UNIX 。運行在第三代計算機上，。運行在第三代計算機上，PDP, VAX, CRAY183.3 操作系統(tǒng)的分類及特征操作系統(tǒng)的分類

11、及特征操作系統(tǒng)分為三種基本類型：操作系統(tǒng)分為三種基本類型：l多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)l分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)l實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)191 1多道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng) 資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大，用戶脫機使用計算機，缺乏資源利用率高和系統(tǒng)吞吐量大，用戶脫機使用計算機，缺乏人機交互性。人機交互性。這種操作系統(tǒng)適用于成熟的程序運行，尤其是運這種操作系統(tǒng)適用于成熟的程序運行，尤其是運行時間長、數(shù)據(jù)運算量大的程序。行時間長、數(shù)據(jù)運算量大的程序。20主要特征是多道性和成批性：主要特征是多道性和成批性：多道性：內存中同時駐留多道程序并發(fā)執(zhí)行多道性：內存中同時駐留多道程序并發(fā)執(zhí)行(1)成批性：作業(yè)成批進入系統(tǒng)，

12、成批處理。成批性：作業(yè)成批進入系統(tǒng)，成批處理。212 2、分時系統(tǒng)、分時系統(tǒng)一臺主機連接多個終端，每個終端由一個用戶使用，每個用戶一臺主機連接多個終端，每個終端由一個用戶使用，每個用戶同時只能運行一個程序。同時只能運行一個程序。22在分時系統(tǒng)中，將在分時系統(tǒng)中，將CPUCPU的時間分成若干個時間片，每個時間片幾的時間分成若干個時間片，每個時間片幾十毫秒。以時間片為單位運行各個程序。十毫秒。以時間片為單位運行各個程序。主要特征是多路性、交互性和獨占性主要特征是多路性、交互性和獨占性：多路性：一臺主機連接多個終端多路性：一臺主機連接多個終端 交互性：系統(tǒng)以對話方式為各個終端服務交互性：系統(tǒng)以對話方

13、式為各個終端服務 獨占性：每個用戶都獨占一個終端，以交互方式使用計算獨占性：每個用戶都獨占一個終端，以交互方式使用計算機，共享主機資源。機，共享主機資源。233 3實時系統(tǒng)實時系統(tǒng)。實時系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)在規(guī)定的時間內響應外部（設備或其他實時系統(tǒng)是指計算機系統(tǒng)在規(guī)定的時間內響應外部（設備或其他計算機系統(tǒng)）的請求，完成相關的事物處理任務，及時向外計算機系統(tǒng)）的請求，完成相關的事物處理任務，及時向外部發(fā)出控制信號。部發(fā)出控制信號。24實時操作系統(tǒng)分為實時控制系統(tǒng)和實時信息處理系統(tǒng)兩大類：實時操作系統(tǒng)分為實時控制系統(tǒng)和實時信息處理系統(tǒng)兩大類：l實時控制系統(tǒng)：機器人、智能設備、工業(yè)生產(chǎn)過程、宇航控實時

14、控制系統(tǒng)：機器人、智能設備、工業(yè)生產(chǎn)過程、宇航控制以及導彈制導等。制以及導彈制導等。l實時信息處理系統(tǒng)：信息聯(lián)機檢索和信息實時接收等。實時信息處理系統(tǒng)：信息聯(lián)機檢索和信息實時接收等。25實時系統(tǒng)具有如下兩個基本特征：實時系統(tǒng)具有如下兩個基本特征：l及時性及時性l可靠性可靠性263.3.2 3.3.2 實用操作系統(tǒng)實用操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)構成了操作系統(tǒng)的三種基本批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)構成了操作系統(tǒng)的三種基本類型，而實際系統(tǒng)則往往兼有兩者或三者功能特點。類型，而實際系統(tǒng)則往往兼有兩者或三者功能特點。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)分布式操

15、作系統(tǒng)多處理機操作系統(tǒng)多處理機操作系統(tǒng)27微機操作系統(tǒng)微機操作系統(tǒng)1單用戶單任務操作系統(tǒng)單用戶單任務操作系統(tǒng) 最簡單的微機操作系統(tǒng)，只允許一個用戶上機，且只允許用戶程序作為一個任務運行。主要配置在8位和16位微機上，最具代表性的是CP/M和MS-DOS操作系統(tǒng)。2單用戶多任務操作系統(tǒng)單用戶多任務操作系統(tǒng) 只允許一個用戶上機，但允許將一個用戶程序分成若干個任務并發(fā)執(zhí)行。隨著32位微機的出現(xiàn)，多任務處理能力和圖形用戶界面成為微機操作系統(tǒng)的趨勢，最具代表性的是OS/2和Windows操作系統(tǒng)。3多用戶多任務操作系統(tǒng)多用戶多任務操作系統(tǒng) 允許多個用戶共享主機中的各類資源，而每個用戶程序又可進一步分為多

16、個任務并發(fā)執(zhí)行。大、中、小型機中配置的都是多用戶多任務操作系統(tǒng)，32位微機也有不少，最具代表性的是UNIX和Linux。283.3.3 操作系統(tǒng)特征操作系統(tǒng)特征操作系統(tǒng)的共同特征：操作系統(tǒng)的共同特征：l并發(fā)性并發(fā)性l共享性共享性l虛擬性虛擬性l異步性異步性29并發(fā)性是指兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內發(fā)生，從微并發(fā)性是指兩個或兩個以上事件在同一時間間隔內發(fā)生，從微觀上看是交替進行，從宏觀上看是同時發(fā)生。并發(fā)性與并行性觀上看是交替進行，從宏觀上看是同時發(fā)生。并發(fā)性與并行性不同，并行性是指兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生，從微不同，并行性是指兩個或兩個以上事件在同一時刻發(fā)生，從微觀和宏觀上都是同

17、時；并行事件一定具有并發(fā)性，但并發(fā)事件觀和宏觀上都是同時；并行事件一定具有并發(fā)性，但并發(fā)事件不一定具有并行性。不一定具有并行性。共享性是指在操作系統(tǒng)控制下，系統(tǒng)資源可供多個共享性是指在操作系統(tǒng)控制下，系統(tǒng)資源可供多個并發(fā)執(zhí)行的程序共同使用。并發(fā)性和共享性是所有并發(fā)執(zhí)行的程序共同使用。并發(fā)性和共享性是所有操作系統(tǒng)具有的兩個基本特征。它們互為依存條件，操作系統(tǒng)具有的兩個基本特征。它們互為依存條件，共享以程序的并發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共共享以程序的并發(fā)執(zhí)行為前提條件，并發(fā)以資源共享為基礎。享為基礎。操作系統(tǒng)通過某種技術將一個物理實體變成多個邏操作系統(tǒng)通過某種技術將一個物理實體變成多個邏輯對應物

18、，或將多個物理實體變成一個邏輯對應物。輯對應物，或將多個物理實體變成一個邏輯對應物。操作系統(tǒng)的這種特性稱為虛擬性，實現(xiàn)虛擬的技術操作系統(tǒng)的這種特性稱為虛擬性，實現(xiàn)虛擬的技術稱為虛擬技術。稱為虛擬技術。在多道程序系統(tǒng)中，程序以人們不可預知的速度在多道程序系統(tǒng)中，程序以人們不可預知的速度向前推進。內存中的每個程序何時獲得向前推進。內存中的每個程序何時獲得CPUCPU，何時，何時因得不到所需資源而暫停，每道程序需要多少時因得不到所需資源而暫停，每道程序需要多少時間才能完成等，都是不可預知的。很可能先進入間才能完成等，都是不可預知的。很可能先進入內存的程序后完成，而后進入內存的程序先完成。內存的程序后

19、完成，而后進入內存的程序先完成。這就是操作系統(tǒng)的異步性。這就是操作系統(tǒng)的異步性。 303.4 操作系統(tǒng)的管理功能操作系統(tǒng)的管理功能2. 存儲器管理存儲器管理4. 設備管理設備管理1. 處理器管理處理器管理3. 文件文件 管理管理從資源管理角度來看，無論何種操作系統(tǒng)，都包括進從資源管理角度來看，無論何種操作系統(tǒng)，都包括進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理程管理、存儲管理、文件管理和設備管理4個基本功個基本功能。能。 31 3.4.1 進程管理進程管理在多道程序系統(tǒng)中，一個程序的活動規(guī)律是：在多道程序系統(tǒng)中，一個程序的活動規(guī)律是：推進推進暫停暫停推進推進暫停暫停當一個程序暫停時，需要將其現(xiàn)場信息

20、作為斷點保存起來，以便當一個程序暫停時，需要將其現(xiàn)場信息作為斷點保存起來，以便以后能從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一以后能從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。這樣，在多道程序系統(tǒng)中需要一塊特殊區(qū)域保存斷點。因此程序的概念已不能如實地反映程塊特殊區(qū)域保存斷點。因此程序的概念已不能如實地反映程序執(zhí)行時的特征，需要一個更準確地描述程序執(zhí)行狀態(tài)的術序執(zhí)行時的特征，需要一個更準確地描述程序執(zhí)行狀態(tài)的術語，這就是語，這就是進程進程（process）。）。32許多人從不同角度對進程進行解釋，典型的有許多人從不同角度對進程進行解釋，典型的有: 進程是程序的一次執(zhí)行。進程是程序的一次執(zhí)行。 進程是一個程序及其數(shù)據(jù)在

21、處理機上執(zhí)行時所發(fā)生進程是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機上執(zhí)行時所發(fā)生的活動。的活動。 進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是系統(tǒng)進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是系統(tǒng)資源分配和調度的基本單位。資源分配和調度的基本單位。333.4.1 3.4.1 進程管理進程管理進程管理主要對處理機（進程管理主要對處理機（CPU）進行分配和管理）進行分配和管理，因，因此，進程管理也稱處理機管理。從宏觀上看，程序此，進程管理也稱處理機管理。從宏觀上看，程序進入主機后就在運行，但從微觀上看，程序只有獲進入主機后就在運行，但從微觀上看，程序只有獲得得CPU才在運行。才在運行。341、進程的概念：、進程的概念：進程

22、是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)資源分配和調度的基本單位。資源分配和調度的基本單位。一個程序投入運行，操作系統(tǒng)就為其創(chuàng)建了進程，程序一個程序投入運行，操作系統(tǒng)就為其創(chuàng)建了進程，程序的每次運行都產(chǎn)生進程，多次運行產(chǎn)生多個進程。的每次運行都產(chǎn)生進程，多次運行產(chǎn)生多個進程。35進程包括：進程控制塊、程序和數(shù)據(jù)三部分。進程包括：進程控制塊、程序和數(shù)據(jù)三部分。(1)進程控制塊（進程控制塊（Process Control Block，PCB），用于），用于描述和管理進程。描述和管理進程。PCB是進程存在的惟一標志。是進程存在的惟一標志。(2) 程

23、序：進程要執(zhí)行的部分程序代碼。程序：進程要執(zhí)行的部分程序代碼。(3) 數(shù)據(jù)：執(zhí)行進程時要處理的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)：執(zhí)行進程時要處理的數(shù)據(jù)。36創(chuàng)建進程時建立創(chuàng)建進程時建立PCB，撤消進程時收回，撤消進程時收回PCB。PCB是進是進程存在的惟一標志。程存在的惟一標志。程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊構成進程實體。程序和數(shù)據(jù)位程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊構成進程實體。程序和數(shù)據(jù)位于內存中用戶空間，進程控制塊位于系統(tǒng)空間。于內存中用戶空間，進程控制塊位于系統(tǒng)空間。372 2進程的狀態(tài)和轉換進程的狀態(tài)和轉換任何操作系統(tǒng)中的進程都具有下列任何操作系統(tǒng)中的進程都具有下列3 3種基本狀態(tài)種基本狀態(tài): :運行態(tài)：得到運行態(tài)：得到CP

24、UCPU資源，正在運行進程中的指令。資源，正在運行進程中的指令。就緒態(tài)：進程本身具備運行條件，等待獲得就緒態(tài)：進程本身具備運行條件，等待獲得CPUCPU資資源。源。(1)(1)等待態(tài)：進程本身不具備使用等待態(tài)：進程本身不具備使用CPUCPU的條件，正等待的條件，正等待某一事件發(fā)生，這種狀態(tài)也稱掛起態(tài)或睡眠態(tài)。某一事件發(fā)生，這種狀態(tài)也稱掛起態(tài)或睡眠態(tài)。3839進程類型進程類型從操作系統(tǒng)角度看，進程可以分為系統(tǒng)進程和用戶進程從操作系統(tǒng)角度看，進程可以分為系統(tǒng)進程和用戶進程兩類。兩類。 系統(tǒng)進程運行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功能，可系統(tǒng)進程運行操作系統(tǒng)程序，完成操作系統(tǒng)功能，可以執(zhí)行包括特權指令在內

25、的所有機器指令，優(yōu)先級高以執(zhí)行包括特權指令在內的所有機器指令，優(yōu)先級高于用戶進程。于用戶進程。用戶進程運行用戶程序用戶進程運行用戶程序，只能執(zhí)行非特權指只能執(zhí)行非特權指令令。40進程與程序的區(qū)別進程與程序的區(qū)別程序與進程的本質區(qū)別在于程序是靜態(tài)的，進程是動程序與進程的本質區(qū)別在于程序是靜態(tài)的，進程是動態(tài)的。態(tài)的。 程序是指令及執(zhí)行指令時所需數(shù)據(jù)的集合，可以長程序是指令及執(zhí)行指令時所需數(shù)據(jù)的集合，可以長期保存在存儲介質上；期保存在存儲介質上；進程具有生命期，具有創(chuàng)建、運行和消亡的過程。進程具有生命期，具有創(chuàng)建、運行和消亡的過程。進程和程序不是一一對應關系，一個程序可以對應進程和程序不是一一對應關

26、系，一個程序可以對應多個進程，但一個進程只能對應一個程序。多個進程，但一個進程只能對應一個程序。413.4.2 存儲管理存儲管理在計算機系統(tǒng)運行過程中，操作系統(tǒng)將內存儲器劃分為在計算機系統(tǒng)運行過程中，操作系統(tǒng)將內存儲器劃分為系統(tǒng)空間和用戶空間兩系統(tǒng)空間和用戶空間兩2部分，存儲管理主要管理用部分，存儲管理主要管理用戶空間。戶空間。42存儲管理的主要功能存儲管理的主要功能當程序向系統(tǒng)申請存儲空間時，內存分配程序就要在現(xiàn)有的空閑內存中選擇一個大小相當?shù)膮^(qū)域分配給它。當它運行完畢之后，它所占的空間由系統(tǒng)回收。 分配與釋放分配與釋放地址映射地址映射虛擬存儲器虛擬存儲器存儲區(qū)整理存儲區(qū)整理保護與共享保護與

27、共享程序裝入內存后要把指令所訪問的邏輯地址轉換為物理地址，即地址映射，也稱地址變換或重定位，其實現(xiàn)方法有靜態(tài)重定位和動態(tài)重定位兩種。 在主存輔存層次上通過輔助硬件和存儲管理軟件實現(xiàn)虛擬存儲器。它是把輔存當作主存來使用一種虛擬資源，用戶能使用比實際內存大得多的虛擬空間，實現(xiàn)了內存的擴充。 當系統(tǒng)運行一段時間后，由于內存空間經(jīng)過不斷分配和釋放，可能會產(chǎn)生許多分散的、難以再被分配的碎片。通過對存儲區(qū)的整理，把內存中的碎片合并，以形成更大的自由分區(qū)。 存儲保護就是要保護進程的數(shù)據(jù)不被非法訪問者破壞，它采取的手段主要有兩種，即：界地址寄存器保護法和訪問授權保護法。 431 1存儲器的分配存儲器的分配為了

28、便于分配和收回內存空間，操作系統(tǒng)通過內存分為了便于分配和收回內存空間，操作系統(tǒng)通過內存分配表和內存空閑表管理內存儲器。配表和內存空閑表管理內存儲器。442地址映射地址映射程序中的地址都是相對程序起始單元的地址，稱為邏輯程序中的地址都是相對程序起始單元的地址，稱為邏輯地址，也稱為相對地址或偏移地址，通常從地址，也稱為相對地址或偏移地址，通常從0開始編開始編排。排。操作系統(tǒng)將程序裝入內存時，需要根據(jù)分配到的內存地操作系統(tǒng)將程序裝入內存時，需要根據(jù)分配到的內存地址將程序的邏輯地址轉換為物理地址。將程序的邏輯址將程序的邏輯地址轉換為物理地址。將程序的邏輯地址變換到物理地址的過程稱為地址映射或地址重定地

29、址變換到物理地址的過程稱為地址映射或地址重定位。位。 453存儲保護存儲保護內存中的每個進程都有自己獨立的內存空間，為了確保內存中的每個進程都有自己獨立的內存空間，為了確保它們互不干擾，操作系統(tǒng)對內存空間進行保護。它們互不干擾，操作系統(tǒng)對內存空間進行保護。46限制地址越界：操作系統(tǒng)對每個進程產(chǎn)生的地址進限制地址越界：操作系統(tǒng)對每個進程產(chǎn)生的地址進行檢查，只允許在各自的內存空間或共享區(qū)域中運行檢查，只允許在各自的內存空間或共享區(qū)域中運行和存取數(shù)據(jù)。行和存取數(shù)據(jù)。(2) (2) 防止操作越權：用戶進程不允許訪問系統(tǒng)進程的內防止操作越權：用戶進程不允許訪問系統(tǒng)進程的內存空間；有些進程可以修改共享區(qū)域

30、中的數(shù)據(jù)，但存空間；有些進程可以修改共享區(qū)域中的數(shù)據(jù)，但某些進程只能執(zhí)行讀操作。某些進程只能執(zhí)行讀操作。當用戶進程發(fā)生地址越界或操作越權時，操作系統(tǒng)將指當用戶進程發(fā)生地址越界或操作越權時，操作系統(tǒng)將指出錯誤。出錯誤。473.4.3 文件管理文件管理文件及其管理程序的集合稱為文件系統(tǒng)文件及其管理程序的集合稱為文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)是操。文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)為用戶提供的一種基于文件和目錄的存儲機制。作系統(tǒng)為用戶提供的一種基于文件和目錄的存儲機制。48文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)提供對文件提供對文件的各種操作的各種操作提供各種安提供各種安全措施以保全措施以保障文件安全障文件安全實現(xiàn)實現(xiàn)“按

31、名存按名存取取”高效地管理高效地管理外存空間外存空間實現(xiàn)文件實現(xiàn)文件的共享的共享49文件管理是對文件、目錄和存儲空間進行管理，提供按文件管理是對文件、目錄和存儲空間進行管理，提供按名存取文件的手段名存取文件的手段，方便用戶對文件進行存取、保護，方便用戶對文件進行存取、保護和共享操作，充分利用外存儲器空間。和共享操作，充分利用外存儲器空間。 502文件命名文件命名文件是具有符號名的相關信息的集合，符號名即為文件文件是具有符號名的相關信息的集合，符號名即為文件名。文件名由主名和擴展名兩部分組成，中間用園點名。文件名由主名和擴展名兩部分組成，中間用園點“.”分隔。分隔。文件擴展名用于說明文件的類型，

32、例文件擴展名用于說明文件的類型，例如，如，.EXE表示這是可執(zhí)行程序文件名，表示這是可執(zhí)行程序文件名，.DOC表示這表示這是是Word文檔，文檔，.JPG表示這是圖像文件。表示這是圖像文件。51文件基本屬性：有文件名、長度、創(chuàng)建時間、修改文件基本屬性：有文件名、長度、創(chuàng)建時間、修改時間和所有者等。時間和所有者等。(2) (2) 文件類型屬性：有普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、文件類型屬性：有普通文件、目錄文件、系統(tǒng)文件、隱含文件和設備文件等。隱含文件和設備文件等。(3) (3) 文件保護屬性：有只讀、只寫和讀文件保護屬性：有只讀、只寫和讀/寫等。寫等。52操作系統(tǒng)對眾多文件按目錄進行管理。操作系

33、統(tǒng)對眾多文件按目錄進行管理。常常用多級目錄結用多級目錄結構構，通常稱為樹形目錄。，通常稱為樹形目錄。在一個外存儲器中，只有一在一個外存儲器中，只有一個頂級目錄，也稱為根目錄（樹根），用斜杠符號個頂級目錄，也稱為根目錄（樹根），用斜杠符號“ ”表示。表示。53l通常將正在操作的目錄稱為工作目錄或當前目錄通常將正在操作的目錄稱為工作目錄或當前目錄。l在訪問某個文件時，在訪問某個文件時，需要在文件名的前面說明文件需要在文件名的前面說明文件所在的路徑所在的路徑。l將從根目錄開始的路徑稱為絕對路徑，從當前目錄將從根目錄開始的路徑稱為絕對路徑，從當前目錄開始的路徑稱為相對路徑開始的路徑稱為相對路徑。543

34、.4.4 3.4.4 設備管理設備管理設備管理的主要功能包括設備分配、虛擬設備、緩沖區(qū)設備管理的主要功能包括設備分配、虛擬設備、緩沖區(qū)管理和設備驅動等。管理和設備驅動等。操作系統(tǒng)設備管理的首要任務是按照一定的算法在進程間調度和操作系統(tǒng)設備管理的首要任務是按照一定的算法在進程間調度和分配設備，并啟動設備，完成數(shù)據(jù)傳輸操作。設備管理還要分配設備，并啟動設備，完成數(shù)據(jù)傳輸操作。設備管理還要提供一個統(tǒng)一的設備使用界面，屏蔽設備的差異，隱藏設備提供一個統(tǒng)一的設備使用界面，屏蔽設備的差異，隱藏設備的工作細節(jié)，使用戶能夠很方便地使用設備。的工作細節(jié)，使用戶能夠很方便地使用設備。551. 設備分類設備分類按信息交換基本單位分類：按信息交換基本單位分類：設備可以劃分為字符型設備（設備可以劃分為字符型設備（Character DeviceCharacter Device）和塊）和塊設備（設備（Block DeviceBlock Device）56l字符設備：以字符為單位組織和處理信息的設備稱字符設備：以字符為單位組織和處理信息的設備稱為字符設備。顯示器、鍵盤和打印機。為字符設備。顯示器、鍵盤和打印機。l塊設備：以一定長度的數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信塊設備：以一定長度的數(shù)據(jù)塊為單位組織和處理信息的設備，稱為塊設備。息的