計算機基礎軟件bi

第4章計算機軟件基礎第2頁/128本章要點軟件、軟件特征、軟件分類、軟件發(fā)展史、軟件發(fā)展趨勢操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)分類、操作系統(tǒng)功能、文件管理、進程管理、存儲管理、設備管理、用戶接口典型操作系統(tǒng)MS-DOS、Windows、Unix、Linux特點操作系統(tǒng)基本操作、文件操作、磁盤操作、命令方式操作、安裝應用軟件操作、系統(tǒng)資源管理操作第3頁/128了解軟件、軟件特征、軟件技術及發(fā)展趨勢了解有關操作系統(tǒng)的基本概念從資源管理的角度了解操作系統(tǒng)的主要功能（對表格的管理）了解操作系統(tǒng)的5大功能（文件管理、進程管理、存儲管理、設備管理、用戶接口）從使用角度了解用戶接口教學目標第4頁/1284.1計算機軟件概述4.1.1軟件的基本概念4.1.2軟件發(fā)展史4.1.3軟件技術發(fā)展趨勢第5頁/128什么是軟件？超級計算機“沃森”能夠模擬人類的思維方式，甚至在某些領域能夠戰(zhàn)勝人類，這些行為能力和功能是什么呢？“沃森”能夠模擬人類大腦進行思考、聯(lián)想、學習、推理、歸納以及抽象等邏輯思維的能力是“軟能力”，也即軟件的能力，它是無形的，看不見、也摸不著的。計算機的思維能力就是“軟件”的能力。第6頁/128軟件的基本概念計算機系統(tǒng)由計算機硬件和軟件構成。計算機神奇的功能是在軟件的“指揮”下創(chuàng)造出來的。軟件是各種程序、數(shù)據(jù)結構和有關文檔的總稱。程序是：為實現(xiàn)特定目標或解決特定問題而用計算機語言編寫的命令序列的集合；是人們求解問題的邏輯思維活動的代碼化描述程序的最重要的目的是：便于閱讀、交流數(shù)據(jù)結構文檔【課堂舉例】現(xiàn)實生活中程序的實例。宮爆雞丁的菜譜。第7頁/128軟件的特征⑴軟件是一種邏輯的實體，⑵軟件的生產方式不同。⑶軟件產品的生命周期不同。⑷軟件產品受計算機系統(tǒng)的限制。⑸軟件的開發(fā)方式不同。⑹軟件產品的成本構成不同。⑺軟件本身是復雜的。第8頁/128軟件分類第9頁/128軟件技術的發(fā)展軟件技術伴隨計算機技術的發(fā)展經歷了程序設計、軟件系統(tǒng)、軟件工程和面向對象軟件工程四個時代。程序設計時代（20世紀五、六十年代）軟件系統(tǒng)時代（20世紀六、七十年代）軟件工程時代（20世紀七十年代以后）面向對象軟件工程時代（20世紀八十年代以后）第10頁/128軟件發(fā)展史第一階段（20世紀40～50年代）目標用最少資源獲得最大運算能力第二階段（20世紀60年代）目標擴大程序規(guī)模以適應更復雜的應用第三階段（20世紀70年代）目標解決軟件危機第四階段（20世紀80年代）目標發(fā)展軟件復用技術提高軟件生產率第五階段（20世紀90年代）目標正確的時刻，把正確的信息，安全地送給需要它的人第11頁/128軟件技術術發(fā)展趨趨勢1．基于軟軟件復用用庫的軟軟件重用用2．面向對對象技術術的進一一步發(fā)展展3．針對幾幾種中間間件平臺臺開發(fā)組組件交互互的標準準和基于于組件的的軟件開開發(fā)4．模型驅驅動的軟軟件開發(fā)發(fā)第12頁/128軟件（Software）隨著信息息化、網(wǎng)網(wǎng)絡化和和數(shù)字化化時代的的到來，，社會對對“軟件”的需求激激增。如如今，世世界發(fā)達達國家都都把軟件件列為國國家發(fā)展展的關鍵鍵技術領領域。美國國家家關鍵技技術委員員會將軟件列為六大大關鍵技技術之一一；歐洲共同同體將““軟件和信信息處理理”列為關關鍵技術術；我國把信信息產業(yè)業(yè)放在優(yōu)優(yōu)先發(fā)展展的地位位，看作作是中國國發(fā)展高高新技術術、趕超超世界先先進水平平的一次次千載難難逢的機機遇。第13頁/128RogerS.Pressman對軟件的的認識“計算機軟軟件已經經成為一一種驅動動力。它是進進行商業(yè)業(yè)決策的的引擎；；它是現(xiàn)現(xiàn)代科學學研究和和工程問問題尋求求解答的的基礎；；它也是是鑒別現(xiàn)現(xiàn)代產品品和服務務的關鍵鍵因素。。它被嵌嵌入在各各類系統(tǒng)統(tǒng)中：交交通、醫(yī)醫(yī)療、電電信、軍軍事、工工業(yè)生產產過程、、娛樂、、辦公、、……難以窮舉舉。軟件件在現(xiàn)代代社會中中確實是是必不可可少的。。而我們們在進入入21世紀，軟件將成成為從基基礎教育育到基因因工程的的所有領領域新進進展的驅驅動力?！钡?4頁/1284.2操作系統(tǒng)統(tǒng)概述什么是操操作系統(tǒng)統(tǒng)操作系統(tǒng)統(tǒng)功能操作系統(tǒng)統(tǒng)分類操作系統(tǒng)統(tǒng)的特征征典型操作作系統(tǒng)簡簡介第15頁/128操作系統(tǒng)統(tǒng)概述操作系統(tǒng)統(tǒng)（OperatingSystem，OS）是一組控控制和管管理計算算機軟、、硬件資資源、為為用戶提提供便捷捷使用計計算機的的程序的的集合。。OS是硬件與與其他軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)的接口口；OS是用戶和和計算機機之間進進行“交流”的界面（（窗口））。OS對資源的的管理實實際上是是對數(shù)據(jù)據(jù)結構（（表格））的管理理。第16頁/128計算機系系統(tǒng)平臺臺計算機系系統(tǒng)是由由硬件和和軟件組組成的。。硬件是物理設備備和器件件的總稱稱。硬件件是用來來完成信信息變換換、信息息存儲、、信息傳傳輸和信信息處理理的物質質基礎。。軟件是計算機機程序及及相關文文檔的總總稱。軟軟件是用用來描述述實現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)處理理的規(guī)則則和流程程。沒有安裝裝軟件的的計算機機被稱為為“裸機”，而裸機機是無法法進行任任何工作作的。第17頁/128為什么要要有操作作系統(tǒng)？？從用戶角角度來看看，計算算機系統(tǒng)統(tǒng)應該是是一個穩(wěn)穩(wěn)定的、、對用戶戶友好、、便于操操作的平平臺。但是，實際上上用戶對硬件件直接進行操操作是極其困困難、甚至是是不可能的。。怎么辦？……對計算機我一一竅不通，如如何進行操作作?。?？第18頁/128操作系統(tǒng)和虛虛擬計算機用戶面對的是是一個整體的的計算機系統(tǒng)統(tǒng)，分為虛擬機和物理機兩個部分。用戶實際操作作的是虛擬機機，物理機是是由OS管理和操作的的。優(yōu)點：將復雜雜的物理操作作剝離并下移移，交給OS去處理。用戶打印2份報告！第19頁/128操作系統(tǒng)的作作用操作系統(tǒng)的主主要作用體現(xiàn)現(xiàn)在兩個方面面：一是管理計算算機；OS用來更有效地地管理和分配配系統(tǒng)的硬、、軟件資源，，使得其能夠夠發(fā)揮更大的的作用。二是使用計算算機；用戶通過OS，無需了解計算算機軟、硬件件的有關細節(jié)節(jié)就能方便地地使用計算機機。第20頁/128操作系統(tǒng)功能能⑴進程管理⑵存儲器管理理⑶設備管理⑷文件管理⑸用戶接口操作系統(tǒng)用戶接口設備管理存儲器管理處理器管理文件管理第21頁/128操作系統(tǒng)分類類1．批處理系系統(tǒng)（BatchProcessingSystem）2．分時系統(tǒng)（Time-SharingSystem）3．實時操作系統(tǒng)統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem）4．嵌入式操作系系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem））5．個人計算算機操作系統(tǒng)統(tǒng)（PersonalComputerOperatingSystem）6．網(wǎng)絡操作系統(tǒng)統(tǒng)（NetworkOperatingSystem）7．分布式操作系系統(tǒng)（DistributedOperatingSystem）OS種類繁多，但但基本目的只只有一個：即即要實現(xiàn)在不不同環(huán)境下為為不同應用目目的提供不同同形式和不同同效率的資源源管理，以滿滿足不同用戶戶的操作需要要。第22頁/128分時OS多用戶、多道道程序共享一一個CPU的OS。將CPU劃分為很小的的時間片，采采用循環(huán)輪作作方式將這些些CPU時間片分配給給排隊隊列中中等待處理的的每個程序的的處理方式。。CPU時間片程序1程序2程序N…...程序1程序3程序3程序排隊隊列CPU第23頁/128實時OS實時OS是實時控制系統(tǒng)統(tǒng)和實時處理系統(tǒng)統(tǒng)的統(tǒng)稱。實時控制系統(tǒng)統(tǒng)用于過程控控制。例如，，控制飛行器器、導彈發(fā)射射、飛行過程程的自動控制制系統(tǒng)。實時處理系統(tǒng)統(tǒng)主要指對信信息進行及時時的處理。例例如，利用計計算機預訂飛飛機票、火車車票或輪船票票等。第24頁/128嵌入式OS是指運行在嵌嵌入式系統(tǒng)環(huán)環(huán)境中，對各各種部件裝置置等資源進行行統(tǒng)一協(xié)調、、調度、指揮揮和控制的OS。嵌入式OS具有通用OS的基本特點，，能夠有效管管理復雜的系系統(tǒng)資源。應用范圍廣泛泛，例如，制制造工業(yè)、過過程控制、通通訊、儀器、、儀表、汽車車、船舶、航航空、航天、、軍事裝備、、消費類產品品等方面的應應用。第25頁/128分布式OS分布式操作系系統(tǒng)是指通過過網(wǎng)絡將大量量計算機連接接在一起，以以獲取極高的的運算能力、、廣泛的數(shù)據(jù)據(jù)共享以及實實現(xiàn)分散資源源管理等功能能為目的的一一種OS。它的優(yōu)點是：：①分布性。它集各分散散結點計算機機資源為一體體，以較低的的成本獲取較較高的運算性性能。②可靠性。由于在整個個系統(tǒng)中有多多個CPU系統(tǒng)，因此當當某一個CPU系統(tǒng)發(fā)生故障障時，整個系系統(tǒng)仍舊能夠夠工作。第26頁/128操作系統(tǒng)的特特征1.并發(fā)性。可以同時執(zhí)行行多個程序。。2.共享性。多個并發(fā)執(zhí)行行的程序可以以共同使用系系統(tǒng)的資源。。3.虛擬性。是把邏輯部件件和物理實體體有機結合為為一體的處理理技術。通過過虛擬技術，，可以實現(xiàn)虛虛擬處理器、、虛擬存儲器器、虛擬設備備等。4.不確定性。由于系統(tǒng)共享享資源有限，，并發(fā)程序的的執(zhí)行受到一一定的制約和和影響。第27頁/128典型操作系統(tǒng)統(tǒng)簡介1．MS-DOS是美國Microsoft公司為16位位字長計算機機開發(fā)的、基基于字符（命命令行）方式式的單用戶、、單任務的個個人計算機OS。2．WINDOWS是Microsoft開發(fā)的一個多多任務的OS，它采用圖形窗窗口界面，使使用戶對計算算機的各種復復雜操作只需需通過點擊鼠鼠標即可輕松松地實現(xiàn)。3．UNIX是通用、交互互式、多用戶戶、多任務應應用領域的主主流OS之一，是被業(yè)業(yè)界公認的工工業(yè)化標準的的OS。UNIX也是目前惟一一能在各種類類型計算機的的各種硬件平平臺上穩(wěn)定運運行的OS。4.Linux是20世紀90年代推出出的一個多用用戶、多任務務的OS。它與UNIX完全兼容，具具有UNIX最新的全部功功能和特性。。Linux的設計是為了了在Intel微處理器上更更有效的運行行。它的最大大特點在于它它是一個源代代碼公開的免免費OS，其內核源代碼碼可以免費傳傳播。第28頁/128MS-DOSMS-DOS16位機、基于字字符（命令行行）方式的OS1970年美國INTEL公司研制出地地1個微處理理器；1974年誕生80系列芯片片80X（8080、8086、80186、286、486））；如今改為以“Pentium”為其產品系列列號。1974年美國APPLE公司推出第1臺微機（8088芯片片），采用Macintosh操作系統(tǒng)；1981年世界最大大的計算機公公司IBM推出第1臺IBM-PC機，它購買Microsoft公司的MS-DOS作為其PC機的OS，定名為PC-DOS。由于MS-DOS采取開放的策策略，使其占占據(jù)了PC機的主要市場場份額，成為為PC的主流OS。第29頁/128UNIXUNIX中、小型機的的、工業(yè)標準準化的OS1969年美國AT&T公司的BELL實驗室在PDP-7小型機上開發(fā)發(fā)出UNIX（匯編語言版本本）；1973年推出UNIX第5版（C語言版本）；；因此，而獲獲美國計算機機界最高獎—ACM圖靈獎；1992年據(jù)美國Infocorp公司調查,裝UNIX的機器占全世世界計算機市市場的36%;在美國,90%的大大學使用UNIX,這些大學的計計算機系均開開設UNIX操作系統(tǒng)的課課程;UNIX已成為通用的的、交互式的的、多用戶、、多任務應用用領域中小型型機的主流操操作系統(tǒng)之一一。第30頁/128WINDOWSWINDOWS是高檔微機、、多任務、基基于圖形界面面的主流OS1983年11月，MICROSOFT公司推出WINDOWS操作環(huán)境；1992年年，推出WINDOWS3.1(不是獨立的OS);1993年推出WINDOWSNT，網(wǎng)絡版操作系系統(tǒng);1995年年推出WINDOWS95。1998年推出WINDOWS98。2000年2月推出Windows2000，它是構建在Win’NT核心之上，比比Win’9x快25%，安安全性、可靠靠性更高。2001年年又推出WindowsMe，它是面向家庭庭用戶的OS（Win’98升級版）。2001年10月25日日推出了WindowsXP?！癤P”是英文“體驗”（eXPerience）的縮寫，代表表全新的計算算體驗。2005年7月22日微軟對外宣宣布提出新一一代操作系統(tǒng)統(tǒng)Vista。第31頁/1282000年2月Microsoft公司發(fā)布Windows2000。Windows2000是構建在WindowsNT核心之上，繼繼承了Windows98友好用戶界面面的全新的操操作系統(tǒng)。穩(wěn)定性更高與微軟公司以以前的OS相比，穩(wěn)定性性是Windows2000最大的特點；；運行效率更佳佳測試結果表明明，在配置了了64MB（或更大）內存存的機器上，，運行速度比比Windows9X快25%。同同時也降低了了應用程序運運行失敗和系系統(tǒng)意外重啟啟動的機率；；安全性更好文件保護機制制可以防止核核心的系統(tǒng)文文件被有意或或無意地刪除除或改寫覆蓋蓋；管理使用更加加方便增加了“活動目錄”，用戶可以使使用活動目錄錄來組織和管管理系統(tǒng)資源源；硬件設備支持持更好支持多達4GB的內存和兩路路對稱處理器器，使更多硬硬件設備的安安裝工作自動動化。Windows2000概述第32頁/1282001年10月25日日Microsoft公司發(fā)布了WindowsXP。WindowsXP開發(fā)經歷了6年，投入5000名軟軟件工程師，，耗資2.5億美元。“XP”是英文“體驗”（eXPerience）的縮寫，代表表著Windows和Office在包容覆蓋廣廣泛設備的Web服務之后將給給用戶帶來豐豐富的、充分分擴展的全新新計算體驗。。微軟公司董事事長兼首席軟軟件設計師比比爾·蓋茨指出：“它們將使用戶戶更有效地進進行交流與合合作，更富有有創(chuàng)造力，工工作更有成果果，并從技術術中領會更多多樂趣。”WindowsXP是為家用和商商業(yè)計算設計計的新版Windows，它將在一個切切實的基礎之之上，給用戶戶帶來提升的的Windows體驗，從而成成為一個智能能的、互聯(lián)的的、可靠的軟軟件引擎。WindowsXp概述第33頁/128⒈WindowsXP采用WindowsNT／／2000的技術核心，，其特點是運運行非常可靠靠、非常穩(wěn)定定。⒉用戶界面面設計煥然一一新，用戶使使用起來非常常得心應手。。⒊WindowsXP的運行速度極極快，尤其是是在處理與多多媒體應用有有關的計算任任務時，比如如顯示電子影影集。⒋媒體播放放器軟件經過過了徹底的改改造，已經與與操作系統(tǒng)完完全融為一體體，就像是Windows98和IE瀏覽器一樣。。⒌WindowsXP支持遙控！⒍WindowsXP的用戶界面更更加友好。它它把家庭聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)和數(shù)碼多媒媒體應用等多多方面的功能能全部集成到到了系統(tǒng)之中中。以前需要要專家指點才才能完成的工工作，現(xiàn)在都都已變得非常常簡單，無論論是處理照片片、錄像還是是錄制、存儲儲音樂，點點點鼠標就行了了。⒎在設計時時充分考慮共共享電腦的安安全需要。它它內建極其嚴嚴格的安全機機制，每個用用戶都可以擁擁有高度保密密的個人特別別區(qū)域。⒏WindowsXP有兩種版本，，一個是家庭庭版，另外一一個是辦公擴擴展專業(yè)版。。WindowsXP的特性第34頁/128WindowsVistaVista是微軟的新一一代操作系統(tǒng)統(tǒng)，以前叫做做Longhorn。05年7月22日微軟對外宣宣布正式名稱稱是WindowsVista。作為微軟的最最新的操作系系統(tǒng)，Vista第一次引入了了“LifeImmersion”概念，即在系系統(tǒng)中集成許許多人性的因因素，一切以人為本。使得操作系系統(tǒng)盡最大可可能貼近用戶戶，了解用戶戶的感受，從從而方便用戶戶。Vista專區(qū)帶你全面面了解接觸Vista。2008年6月30日起微軟停止止向OEM廠商提供XP產品。第35頁/128XP和Vista優(yōu)缺點比較成熟性：XP比較成熟，兼兼容性、軟件件支持和操作作性等方面都都比較好；Vista技術還不成熟熟，與許多軟軟件還不兼容容。環(huán)境要求：Vista推薦2G內存，要求機機器配置較高高。如果是使用了了2年以上的電腦腦，最好用XP，這樣更保險險些。第36頁/128Linux是一個與UNIX完全兼容的、、免費的操作作系統(tǒng)。它由由芬蘭人LinusTorvalds首創(chuàng)，由于采采用開放標準準、具有結構構清晰、功能能簡捷等特點點，吸引廣大大用戶加入到到應用程序開開發(fā)的行列中中來，從而為為Linux提供了大量優(yōu)優(yōu)秀軟件，已已經變成了一一個穩(wěn)定可靠靠、功能完善善、性能卓越越的操作系統(tǒng)統(tǒng)。如今，Linux已經獲得了眾眾多公司的支支持（例如，，IBM、SGI、HP、、Compaq等）?？梢灶A料，Linux將會成為Windows最強有力的競競爭對手。第37頁/1284.3操作系統(tǒng)功能能概述文件管理進程管理存儲管理設備管理用戶接口第38頁/128文件管理概概述即使沒有多多少計算機機常識的人人都知道：：計算機是專專門處理數(shù)數(shù)據(jù)的設備備。但是，，如果說計計算機處理理的數(shù)據(jù)，，包括處理理數(shù)據(jù)的程程序都是以以文件的形形式存放在在計算機中中，這樣的的事實就令令人費解了了。第39頁/1281.文件件與文件系系統(tǒng)文件。特指存放放于計算機機中、具有有惟一文件件名的一組組相關信息息集合。文件系統(tǒng)。顧名思義義是管理和和操作文件件的系統(tǒng)。。與人工管管理文件系系統(tǒng)一樣,它要解決文文件的組織織管理(分類編目),在此基礎上上實現(xiàn)文件件操作。文件系統(tǒng)功功能從管理資源源角度看,文件系統(tǒng)應應具有下列列功能：解決如何組組織和管理理文件。實現(xiàn)文件的的“按名存取”操作機制。。提供文件共共享功能及及保護措施施。實現(xiàn)用戶要要求的各種種操作。包包括文件的的創(chuàng)建、修修改、復制制、刪除等等。第40頁/1282.文件件分類按用途分類類：系統(tǒng)文件是由系統(tǒng)軟軟件構成的的文件。用戶文件是用戶委托托文件系統(tǒng)統(tǒng)保存的文文件。庫文件指系統(tǒng)提供供給用戶使使用的各種種標準過程程、函數(shù)和和應用程序序等構成的的文件。按操作權限限分類：只讀文件指允許對文文件讀，但但不能寫的的文件。讀寫文件指既能讀，，又能寫的的文件。執(zhí)行文件指可以執(zhí)行行，但不允允許進行讀讀寫操作的的文件。按文件中數(shù)數(shù)據(jù)形式分分類：文本文件通常是由ASCII字符或漢字字組成的文文件?？蓤?zhí)行文件件是計算機系系統(tǒng)可以直直接識別并并執(zhí)行的文文件。按信息流向向分類：輸入文件是指通過輸輸入設備向向主存中輸輸入數(shù)據(jù)的的文件。輸出文件是指通過輸輸出設備從從主存向外外輸出的文文件。第41頁/1283.文件件的組織結結構文件管理涉涉及文件組組織和文件件操作兩個個問題。換位思考：：管理文件的的不是我們們，而是FS。到底采用用什么樣的的組織形式式才便于FS對文件進行行操作呢？？在計算機中中文件組織織形式有兩兩種視圖：：從用戶視角角看到的被被稱為文件件的邏輯結構，用戶按文文件的邏輯輯結構組織織自己的文文件信息；；從系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)視角看到到的被稱為為文件的物理結構，文件系統(tǒng)統(tǒng)是按不同同的物理結結構對文件件信息進行行組織和管管理的。第42頁/128⑴文件的邏邏輯結構文件的邏輯輯結構分為為兩種形式式：一種是有結結構的記錄式文件件，它由一組組相關記錄錄組成。文文件中的記記錄可按順順序編號為為記錄1、、記錄2、、…、記錄n。例如，數(shù)據(jù)據(jù)庫文件。。另一種是無無結構的流式文件，它是指由由字符序列列集合組成成的文件。。例如，一個個Word文件。在UNIX中，所有文文件都被看看作是流式式文件，包包括打印機機、顯示器器等I/O設備。示例示例第43頁/128⑵文件的物物理結構指文件在存存儲設備上上的存放形形式。文件在邏輯輯上是連續(xù)續(xù)的，但在在存儲設備備上存放時時卻有幾種種不同形式式：連續(xù)文件。又稱順序序文件。其其特點是文文件存放在在存儲設備備的相臨的的物理塊中中，即連續(xù)續(xù)存放。串聯(lián)文件。又稱鏈表表文件。它它采用非連連續(xù)的物理理塊來存放放文件信息息，將文件件的所有物物理塊串聯(lián)聯(lián)組成一個個鏈表，塊塊之間通過過指針鏈接接。索引文件。索引文件件要求系統(tǒng)統(tǒng)為每一個個文件創(chuàng)建建一張索引引表，索引引表的表項項給出文件件的邏輯塊塊號和物理理塊號的對對應關系。。Hash（（散列）文件件。它采用計計算尋址方方法，將記記錄鍵值通通過Hash函數(shù)數(shù)計計算算轉轉換換成成相相應應記記錄錄的的地地址址。。示例例第44頁/128⑶文文件件的的目目錄錄結結構構文件件組組織織體體系系中中還還包包括括文文件件的的目目錄錄結結構構。。用戶戶使使用用的的是是文文件件的的邏輯輯結結構構，系系統(tǒng)統(tǒng)使使用用的的是是文文件件的的物理理結結構構，在在兩兩種種不不同同的的組組織織結結構構之之間間似似乎乎應應該該有有銜銜接接的的紐紐帶帶。。銜接接的的紐紐帶帶就就是是———文件件的的目目錄錄結結構構。通過過文文件件的的目目錄錄結結構構，，將將文文件件的的邏邏輯輯結結構構和和文文件件的的物物理理結結構構聯(lián)聯(lián)系系在在了了一一起起。。第45頁/128解決決了了文文件件的的組組織織存存放放問問題題，，很很自自然然就就會會聯(lián)聯(lián)想想到到如如何何存存取取文文件件中中的的信信息息了了。。常用用的的存存取取方方法法有有：：順序序存存取取法法按照照文文件件的的邏邏輯輯地地址址順順序序存存取取。。如如果果當當前前記記錄錄為為Ri，則下下一一次次要要存存取取的的記記錄錄為為Ri+l。隨機機存存取取法法是指指允允許許跳跳躍躍式式地地隨隨意意存存取取文文件件中中的的任任何何記記錄錄。。按鍵鍵存存取取法法是根根據(jù)據(jù)給給定定的的關關鍵鍵字字進進行行存存取取。。在在這這種種方方法法中中，，記記錄錄不不是是按按記記錄錄號號排排序序，，而而是是按按指指定定關關鍵鍵字字的的邏邏輯輯順順序序排排列列。。4.文文件件存存取取示例例示例例示例例第46頁/1285．．文文件件控控制制文件件系系統(tǒng)統(tǒng)中中存存放放著著眾眾多多的的文文件件，，使使人人聯(lián)聯(lián)想想到到如如何何對對文文件件進進行行保保護護、、免免受受無無意意或或惡惡意意的的破破壞壞？？一一個個文文件件如如何何為為多多用用戶戶共共享享？？這些些都都涉涉及及到到對對訪訪問問文文件件的的用用戶戶如如何何進進行行有有效效控控制制的的問問題題。。第47頁/128文件件系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能圖圖文件件系系統(tǒng)統(tǒng)文件件組組織織流式式文文件件記錄錄式式文文件件物理理結結構構連續(xù)續(xù)文文件件串聯(lián)聯(lián)文文件件索引引文文件件Hash文件件目錄錄結結構構文件件操操作作文件件控控制制文件件共共享享文件件保保護護………文件件開開、、關關、、增、、刪刪、、改改、、復制制、、更更名名………順序序存存取取隨機機存存取取按鍵鍵存存取取文件件存存取取邏輯輯結結構構………………第48頁/128二、、文文件件目目錄錄結結構構為了了實實現(xiàn)現(xiàn)對對文文件件的的有有效效管管理理，，要要對對它它們們進進行行周周密密的的組組織織。。采采用用樹樹形形文文件件目目錄錄結結構構是是常常用用一一種種文文件件組組織織形形式式。。文件件系系統(tǒng)統(tǒng)的的目目錄錄結結構構的的作作用用與與圖圖書書中中目目錄錄的的作作用用完完全全相相同同，，是是為為了了實實現(xiàn)現(xiàn)快快速速檢檢索索。。同同時時，，對對文文件件目目錄錄管管理理還還要要求求具具有有：：按名名存存取取快速速檢檢索索通過過合合理理組組織織目目錄錄結結構構，，實實現(xiàn)現(xiàn)快快速速檢檢索索。。文件件共共享享允許許多多個個用用戶戶共共享享一一個個文文件件。。允許許文文件件重重名名允許許不不同同用用戶戶按按自自己己的的習習慣慣和和實實際際需需要要命命名名文文件件。。第49頁/1281．文件控制制塊（FCB）為便于管理，，在文件系統(tǒng)統(tǒng)中采用文件件控制塊FCB來存放文件的的特征信息，，并通過FCB來管理文件。。一般FS的FCB包括了文件的的特征信息，，如文件名、、文件類型、、存儲位置、、長度、訪問問權限、文件件建立日期和和時間等。在文件系統(tǒng)中中，每個文件件在FCB中都有一個目目錄項。第50頁/1282．文件目錄錄結構由于文件系統(tǒng)統(tǒng)中文件數(shù)量量多，因此文文件目錄通常常是存放在外外存中。文件目錄的形形式：⑴一級目錄結結構⑵二級目錄結結構⑶三級目錄結結構第51頁/128⑴一級目錄結構構是在整個系統(tǒng)統(tǒng)中只建立一一個目錄表，，每個文件占占據(jù)其中的一一個表項。它它能夠實現(xiàn)“按名存取”且簡單，但是是查找速度慢慢、不允許文文件重名，也也不便于實現(xiàn)現(xiàn)文件共享。。因此，一級級目錄結構只只適用于單用用戶環(huán)境。⑵二級目錄結構構為了管理，創(chuàng)創(chuàng)建兩個表；；一個是用戶戶文件目錄表表，每個用戶戶一個表，表表中存放該用用戶所有文件件的FCB信息；另一個個是主文件目目錄表MFD，每個用戶目錄錄文件占一個個表項，表項項中存放用戶戶名以及指向向該用戶目錄錄文件的指針針。二級目錄結構構第52頁/128⑶多級目錄結結構將二級目錄的的層次關系加加以推廣就形形成了多級目目錄，也稱為為樹形目錄結結構?，F(xiàn)代文件系統(tǒng)統(tǒng)中多采用樹樹形目錄結構構。根目錄子目錄文件第53頁/128三、文件存儲儲空間管理文件存儲空間間管理是文件件系統(tǒng)的重要要工作之一。。文件是存放放在外存中，，因此文件存存儲空間管理理實際上是對對磁盤空間的的管理。文件構成：為便于管理，，一個文件由由兩個部分組組成：文件特征信息息用于管理和操操作控制；文件體文件的實際內內容信息。第54頁/128磁盤是典型的的輸入輸出設設備。在FS中，磁盤存儲儲空間被劃分分為“塊”，F(xiàn)S以塊為單位直直接對磁盤上上的任意一個個物理塊進行行存取操作。。磁盤的每個盤盤片的兩個表表面都涂附了了一層磁性材材料，作為存存儲信息的介介質。讀寫磁磁盤時，磁頭頭直接接觸盤盤面。為便于尋址，，每個盤面劃劃分出許多不不同半徑的同同心圓，稱為為磁道，每條條磁道上又劃劃分出等分的的區(qū)段，稱為為扇區(qū)。磁道道和扇區(qū)都分分別編號。硬盤的磁道、扇區(qū)示意圖扇區(qū)磁道012…

i123…i1．磁盤結構構第55頁/1282．文件存儲儲空間的管理理用戶是通過FS實現(xiàn)對文件的的操作，確切切地說是對磁磁盤中的文件件進行操作的的。對文件操作時時，用戶只要要指定文件名名（路徑）即即可，具體操操作的實現(xiàn)都都是由FS自動完成的。。FS首先對磁盤中中存儲塊進行行管理，包括括建立空閑存存儲塊表、對對可用存儲塊塊進行分配、、回收不用的的存儲塊等。。文件存儲空間間管理方法有有：空閑塊目目錄、空閑區(qū)區(qū)表、空閑塊塊鏈以及位示示圖等。文件存儲空間間管理示意圖圖第56頁/128空閑塊鏈舉例例該方法利用指指針將所有空空閑塊鏈接成成一個空閑塊塊鏈表。通過過對空閑鏈表表的操作，實實現(xiàn)對磁盤中中空閑塊的管管理。例：賓館的客客房管理就是是采用類似方方法。第57頁/128四、文件共享享與文件保護護文件共享多個用戶同時時使用一個文文件?，F(xiàn)代文件共享享方法，就是是解決在一個個文件副本的的情況下多用用戶共享的技技術和方法。。不同的是，，共享的范圍圍不斷擴大，，從單機系統(tǒng)統(tǒng)、多機系統(tǒng)統(tǒng)、局域網(wǎng)系系統(tǒng)，到現(xiàn)在在的互聯(lián)網(wǎng)范范圍中的文件件共享。文件保護實際上有兩層層含義：文件件保護和文件件保密；文件件保護是指避避免因有意或或無意的誤操操作使文件受受到破壞；文文件保密是指指未經授權不不能訪問文件件。文件共享示意意圖第58頁/128存儲管理概述述存儲管理方法法虛擬存儲器存儲管理是OS的又一重要功功能。存儲管管理涉及哪些功能能呢？如何管管理存儲器的的分配？如何提高存儲儲管理的效率率？存儲管理第59頁/128一、存儲管理理概述存儲器管理主主要有4個功功能：存儲分配。按分配策略略和算法分配配主存空間；；地址變換。將程序在外外存中的邏輯輯地址轉換為為在內存中的的物理地址；；存儲保護。保護各類程程序（系統(tǒng)的的、用戶的、、應用程序的的）及數(shù)據(jù)區(qū)區(qū)免遭破壞；；存儲擴充。解決在小的的存儲空間中中運行大程序序的問題，即即虛擬存儲問問題。第60頁/1281.存儲分配配直接分配在源程序中直直接使用主存存的物理地址址。對用戶要要求高、使用用不方便、易易出錯。早期期計算機系統(tǒng)統(tǒng)中使用。靜態(tài)分配在裝入內存前前，一次性說說明程序所需需要的地址空空間。確定后后在整個程序序執(zhí)行過程中中不再改變。。簡單、利用用率低、難于于實現(xiàn)多道程程序對資源的的共享。動態(tài)分配在程序被裝入入主存或在執(zhí)執(zhí)行過程中，，才確定其存存儲分配。管管理復雜、但但利用率高，，容易實現(xiàn)主主存的資源共共享。在現(xiàn)代操作系系統(tǒng)中，主要要采用動態(tài)分分配方式。第61頁/1282.地址變換換由源程序中的的符號名空間→目標程序的的邏輯地址空間間→主存中的物理地址空間間。inta;floatb;charc;

2FF0

a的絕對地址

3EC0

b的絕對地址

c的絕對地址

4DAA0xa的邏輯地址

b的邏輯地址

c的邏輯地址源程序符號空間進程存儲空間目標程序地址空間第62頁/1283.存儲保護護內存中存放了了各類程序。。為確保它們們在各自的存存儲區(qū)內獨立立運行，互不不干擾，系統(tǒng)統(tǒng)必須提供安安全保護功能能。用“分隔法”把各類程序使使用區(qū)域隔開開，使得各類類程序之間不不可能發(fā)生有有意或無意損損害行為。存儲區(qū)域劃分分為:用戶區(qū)域和系統(tǒng)區(qū)域系統(tǒng)區(qū)域用戶區(qū)域主存空間的分區(qū)保護示意圖第63頁/1284.存儲擴充充主導思想是：：如何在有限的的主存空間中中，處理大于于主存的程序序。擴充主存常常用的有效效方法：“自動覆蓋”技術“交換”技術“虛擬存儲”技術第64頁/128自動覆蓋技技術采用分段方方法，將大大的程序劃劃分為在主主存中可以以容納的獨獨立的邏輯輯段。每次次只調入其其中的一段段進行處理理。后調入入的程序使使用前面程程序使用過過的存儲空空間。早期程序設設計中，經經常采用類類似的方法法處理大的的問題。程序3程序2程序1…程序i程序1程序2程序3內存程序i第65頁/128交換技術交換技術的的要點是：：根據(jù)需要將將運行的程程序在內、、外存之間間進行調入入或調出的的交換；即即把執(zhí)行了了一段時間間、因故暫暫停的進程程由系統(tǒng)調調出主存，，以文件的的形式存入入外存，而而將下一個個程序裝入入主存運行行。交換技術是是對自動覆覆蓋技術的的改進，其其目的是為為了更加充充分地利用用系統(tǒng)的各各種資源（（包括內、、外存儲器器、CPU等）。內存外存程序1OS請求交換！！轉外存交換程序1其他程序2其他程序n其他程序1……裝入其他程序1第66頁/128虛擬存儲器器技術它的基本思思想是：把部分外存存空間作為為主存使用用，以此為為用戶提供供足夠大的的地址空間間——虛存空間。。用戶可以以在這個地地址空間內內編程，而而完全不考考慮主存的的大小。虛擬存儲器器技術實際際上是采用用內、外存存結合的辦辦法實現(xiàn)的的。硬件負負責虛實地地址的轉換換；軟件負負責實存（（主存）和和虛存（外外存）之間間的信息調調度管理。。虛擬存儲器器內存外存第67頁/128二、存儲管管理方法為了充分、、合理地利利用主存空空間，滿足足多道程序序處理對存存儲空間的的需求，人人們在管理理方法和實實現(xiàn)技術上上進行了不不斷的研究究和探索。。讓你來分配配存儲空間間，你會怎怎樣分？……方案A：整個內存只只運行一個個程序；問問題是……方案B：內存分為N個大小相等等的區(qū)域，，最多運行行N個程序；問問題是……方案C：……第68頁/128常用的存儲儲管理的方方法單一連續(xù)區(qū)區(qū)分配法多連續(xù)區(qū)分分配法分頁分配法法分段分配法法第69頁/1281.單一連連續(xù)區(qū)分配配法方法要點：：把主存分為為兩個固定定的存儲區(qū)區(qū)域；一個個固定地分分配給OS，另一個分配配給用戶程程序。已分配空間間OS區(qū)域用戶區(qū)域自由空間特點：定位容易，，使用簡單單在多道程序序處理情況況下，主存存資源利用用率低、浪浪費大。第70頁/1282.多連續(xù)續(xù)區(qū)分配法法方法要點：：把主存空間間劃分為若若干個連續(xù)續(xù)的區(qū)域，，為便于管管理，建立立空間分區(qū)區(qū)表。方法分類：：采用“固定分區(qū)”和“變長分區(qū)”法。第71頁/128固定分區(qū)在程序前，，把主存劃劃分為幾個個固定大小小的連續(xù)區(qū)區(qū)域；建立一個分分配表，記記錄每個分分區(qū)的大小小、區(qū)號、、起始地址址、及占用用標志等信信息。在調度時，，根據(jù)分區(qū)區(qū)表來確定定程序的重重定位地址址。第72頁/128固定分區(qū)示示意圖區(qū)號長度起址狀態(tài)18K20K已分214K30K已分328K50K已分476K80K未分分區(qū)表表操作系統(tǒng)作業(yè)A作業(yè)B作業(yè)C第1分區(qū)第2分區(qū)第3分區(qū)未分區(qū)20K30K50k80K主存“垃圾圾”第73頁/1283.分頁管管理法方法要點：：將主存空間間按定長劃劃分為頁，，與存儲空空間的存儲儲塊一一對對應。通過過對頁表和和程序表的的管理，實實現(xiàn)對程序序管理的目目的。硬件支持：：自動將地址址空間劃分分為兩部分分：頁號+頁內內偏移第74頁/128分頁管理法法示意圖程序號頁頁表長長頁表起址狀態(tài)231032已已分131024已已分321040已已分4——————空表目程序表程序C頁號塊號

07

110

程序B頁號塊號0213

28

頁號塊號程序A

1526

04第75頁/1284.分段管管理方法要點：：將程序按邏邏輯功能分分段，分別別存放。每每個程序段段內的邏輯輯地址是二二維空間的的地址（段段，段內偏偏移量）。。通過分段表表以及硬件件機構將二二維地址空空間的邏輯輯地址轉換換為一維主主存空間中中的物理地地址。第76頁/128分段管理舉舉例有一個程序序劃分為如如下圖所示示4段：CALL[SUB]|<Y>轉到子程序序SUB中的入口處處“Y”;LOAD1,[DATA]|6將數(shù)據(jù)區(qū)DATA的第6單元元的值讀入入寄存器1;STORE1,[WORK]|<C>將寄存器1的內容存存入WORK中C單元。

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0200主程序子程序SUB數(shù)據(jù)塊DATA工作區(qū)WORKCALL[SUB]|<Y>LOAD1,[DATA]|6STORE1,[WORK]|<C>Y：6：1234C：第77頁/128用戶接口用戶接口概概述用戶接口分分類操作系統(tǒng)為為計算機硬硬件和用戶戶之間提供供了交流的的界面。用用戶通過操操作系統(tǒng)告告訴計算機機執(zhí)行什么么操作，計計算機系統(tǒng)統(tǒng)為用戶提提供執(zhí)行各各種操作的的服務，并并按用戶需需要的形式式返回操作作結果。用戶和計算算機之間的的這種交流流構成完整整的、人機機一體的系系統(tǒng)，將這這個系統(tǒng)稱稱為用戶接接口。第78頁/128用戶接口類類型命令接口，用戶通過過交互命令令方式直接接或間接地地對計算機機進行操作作。MSDOS：命令行方式式Windows：鼠標操作方方式程序接口，供用戶以以程序方式式進行操作作，或API(ApplicationProgrammingInterface)，用戶通過API函數(shù)可以調調用系統(tǒng)提提供的例行行程序，實實現(xiàn)既定的的操作。MSDOS：中斷服務功功能Windows：WindowsAPI函數(shù)第79頁/128一、用戶接接口概述OS為計算機硬硬件和用戶戶之間提供供了交流的的界面。用用戶通過OS告訴計算機機執(zhí)行什么么操作，計計算機系統(tǒng)統(tǒng)為用戶提提供執(zhí)行各各種操作的的服務，并并按用戶需需要的形式式返回操作作結果。用用戶和計算算機之間的的這種交流流構成完整整的、人