大学计算机基础教程-第三章操作系统

2020/1/3大学计算机基础教程WindowsXP+Office2003人文社科部计算机教研室任伟[e-mail]成都医学院2020/1/3第3章操作系统3.1操作系统基础3.2Windows操作系统3.3Windows的磁盘管理及优化3.4Windows的应用程序3.5Windows的文件操作2020/1/33.1数据、信息和文件3.1.1操作系统导述3.1.2处理器管理3.1.3存储管理3.1.4文件系统3.1.5设备管理2020/1/33.1.1操作系统导述1.操作系统的概念、功能、目的操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它能有效的组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程，控制程序执行，并向用户提供各种服务，使整个计算机系统能高效的运行。操作系统的作用提供用户操作界面,计算机与用户交互的接口。提供软件的开发和运行环境。提高系统资源和利用率。操作系统的功能处理器管理、存储管理、设备管理、信息管理。2020/1/33.1.1操作系统导述2.操作系统分类按与用户对话的界面分类，命令执行界面操作系统(Novell、MS-DOS等)图形用户界面操作系统(如Windows)按能够支持的用户数为标准分类单用户操作系统(MS-DOS、WindowsMe等)多用户操作系统(如UNIX、WindowsNT等)按是否能够运行多个任务为标准分类单任务操作系统（如早期的MS-DOS）多任务操作系统(如WindowsNT、Windows2000/XP、UNIX、NovellNetware等)2020/1/33.操作系统简介(1)DOS是微软、IBM等公司研制的使用在PC机上的单用户命令行界面操作系统。DOS的特点是简单易学，硬件要求低，但其缺点有存储管理能力有限、界面不佳等。(2)WindowsWindows是基于图形用户界面的操作系统。因其生动、形象的用户界面，简便的操作方法，吸引着成千上万的用户，成为目前装机普及率最高的一种操作系统。(3)UNIX具有较好的可移植性可运行于许多不同类型的计算机上具有较好的可靠性和安全性支持多任务、多处理、多用户、网络管理和网络应用2020/1/33.操作系统简介(4)Linux是一种源代码开放的操作系统。用户可以通过Internet免费获取Linux及其生成工具的源代码，然后进行修改，建立一个自己的Linux开发平台，开发Linux软件。(5)OS/21987年IBM公司在推出PS/2的同时发布了为PS/2设计的操作系统-OS/2。在20世纪90年代初，OS/2的整体技术水平超过了当时的Windows3.X，但因为缺乏实用的应用软件和市场的支持而失败。(6)MacOSMacOS是在苹果公司的PowerMacintosh机及Macintosh系列计算机上使用的。它是最早成功的基于图形用户界面的操作系统。它具有较强的图形处理能力,广泛用于桌面出版和多媒体应用等领域。(7)NovellNetwareNovellNetware是一个基于文件服务和目录服务的网络操作系统,主要用于构建局域网。2020/1/33.1.2处理器管理单道程序系统在单道程序系统中,任一时刻只允许一个程序在系统中执行,正在执行的程序控制了整个系统的资源,一个程序执行结束后才能执行下一个程序。系统的资源利用率不高，大量的资源在许多时间内处于闲置状态。程序B程序A程序CCPU2020/1/33.1.2处理器管理多道程序系统允许同时有多个程序被加载到内存中执行，这样的操作系统被称为多道程序系统。在多道程序系统中，从宏观上看，系统中多道程序同时在执行，但从微观上来看，任一时刻仅能执行一道程序，系统中各程序是交替执行的。内存程序C程序B程序ACPU2020/1/33.1.2处理器管理处理器管理的主要功能处理器管理的主要功能是把CPU的时间有效地、合理地分配给各个正在运行的程序。在许多操作系统中,包括CPU在内的系统资源是以进程为单位分配的。因此,处理机管理在某种程度上,也可以说是进程管理。进程进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。简单地说,就是一个正在执行的程序。或者说,进程是一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生的活动。创建一个进程一个程序被加载到内存,系统就创建了一个进程,当一个程序同时被执行多次时,系统创建了多个进程，尽管是同一个程序。撤消一个进程程序执行结束后，该进程也就消亡了。一个程序可以被多个进程执行，一个进程也可以同时执行一个或几个程序。2020/1/3Windows任务管理器正在运行的应用程序正在运行的进程2020/1/31.进程的特征（1）动态性进程是程序的一次执行过程,是一个动态的概念,而程序是计算机的指令的集合,是一个静态的概念。（2）并发性并发性是指系统中可以同时有几个进程在活动。（3）独立性进程是一个能够独立运行的基本单位，也是系统资源分配和调度的基本单位。进程获得资源后执行，失去资源后暂停执行。（4）异步性进程按各自独立的、不可预知的速度前进,因此操作系统需要负责各个进程之间的协调运行。2020/1/32.进程的状态和调度执行状态挂起状态就绪状态已得到事件2020/1/3进程的执行是间歇的、不确定的。在其整个生命周期有三个基本状态。就绪状态进程已获得了除CPU之外的所有资源，做好了运行准备，一旦得到CPU便立即执行，即转换到执行状态。执行状态进程已获得CPU，其程序正在执行。在单CPU系统中，某一时刻只能有一个进程处于执行状态，而在多CPU系统中，则可能有多个进程处于执行状态。挂起状态进程因等待某事件而暂停执行时的状态，也称为等待状态或睡眠状态。2020/1/33.线程目前许多操作系统把进程再细分成线程。线程又被称为轻量级进程，描述进程内的执行，是操作系统分配CPU时间的基本单位。核心级线程：由操作系统支持,直接由操作系统产生。用户级线程：由用户创建。2020/1/33.1.3存储管理计算机中的存储层次结构外存内存快速缓存存(cache)寄存器(register)2020/1/33.1.3存储管理高速（快速）缓存高速（快速）缓存是为了匹配CPU的处理速率与内存的访问而增加的高速存储器，其目标是提高CPU的利用率。计算机的内存是CPU可以直接存取的存储器。一个进程要在CPU上运行，就一定要占用一定的内存，否则就无法运行。内存的特点是速度快，但是价格较高。2020/1/31.虚拟内存及其调整在硬盘上创建的一块的内存空间，它可以弥补内存不足的缺点。在计算机系统中,操作系统使用硬盘空间模拟内存,为用户提供了一个比实际内存大得多的存储空间。虚拟内存在Windows中又称为页面文件。在“我的电脑”点击右键，选择“属性”里的“高级”选项卡，点击“性能选项”进行修改。（XP系统里是直接修改“虚拟内存”这个选项）2020/1/32.存储器分配在任何时候，存储器都是被多个进程所共享的。当一个进程创建时分配存储器，消亡时释放包括存储器在内的所有资源。在运行过程中，进程需要的存储空间会随时变化。有些进程放在内存中，有些进程放在外存中。进程需要在内存与外存之间调进调出，涉及内存与外存的分配和释放问题。为了充分利用存储器，系统有时需要在存储器中移动进程。有效地处理上述问题，合理地进行存储器分配，可以提高它们的利用率，同时也可以提高系统的运行速度。2020/1/33.1.4文件系统文件是被命名的一组相关信息的集合。在计算机系统中，所有的程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外存储器（如磁盘等）上。例如，一个C/C++或VB源程序、一个Word文档、各种可执行程序等都是一个文件。文件系统的重要内容：文件、目录结构和磁盘分区。2020/1/31.文件的基本概念文件名：是存取文件的依据，即按名存取。文件名的构成不同的操作系统其文件名命名规则有所不同。如Windows不区分大小写，但是UNIX/LINUX是区分大小写的。××××.××(文件名).(扩展名)2020/1/32.文件类型文件类型：在绝大多数的操作系统中，文件的扩展名表示文件的类型，它有时是由系统或软件自动生成，有时是由人工给定。不同类型文件的处理是不同的。2020/1/3部分文件扩展名及其意义文件类型扩展名说明`执行文件exe、com可执行程序文件批处理文件bat、sh将一批系统操作命令存储在一起，可供用户执行的连续执行MSOffice文档文本文件doc、xls、ppt、txt、rtfMSOffice中Word、Excel、PowerPoint创建的文档、后两个是Windows记事本、写字板创建的文档图像文件bmp、jpg、gif图像文件，不同的扩展名表示不同格式的图像文件流媒体文件wmv、rm、qt用Internet播放的流媒体文件，不需下载整个文件就可播放2020/1/33.文件属性文件大小、占用空间、所有者等信息，这些信息称为文件属性。只读隐藏存档2020/1/34.文件操作建立文件、打开文件、写入文件、删除文件、属性更改等。2020/1/35.目录结构（1）磁盘分区一个新硬盘安装到计算机后，用户往往要将磁盘划分成几个分区，这些磁盘分区被称为卷。2020/1/3（2）磁盘分区对磁盘进行分区的目的①硬盘容量很大,对磁盘进行分区便于管理。②便于安装不同的系统,如WindowsXP、Linux等。在Windows中，一个硬盘可分为磁盘主分区和磁盘扩展分区(可以只有一个主分区),扩展分区还可细分为几个逻辑分区。FAT32FAT32FAT32FAT32FAT32NTFS扩展分区主分区逻辑分区1逻辑分区2逻辑分区3逻辑分区4逻辑分区5逻辑分区62020/1/3（3）目录结构C盘根目录WindowsSystem32f1.exea1.exea2.exeUser2FILE1FILE2User1t1.docd.1.dat2020/1/3在Windows桌面上有“我的文档”、“我的电脑”、“网上邻居”、“回收站”等。这些系统专用的文件夹，不能改名，被称为系统文件夹。计算机中所有的磁盘及控制面板也以文件夹的形式组织在“我的电脑”中。2020/1/3（4）目录路径路径：查找过程中经由各级子目录组成的通路为“路径”（PATH）。绝对路径：从根目录开始，依序到该文件的名称。相对路径：从当前目录开始到某个文件的名称。例：下面所示是的Windows系统目录结构。a1.exe和t1.doc文件的绝对路径分别为C：\Windows\System32\a1.exeC:\Userl\t1.doc。如果当前目录为System32，d1.dat文件的相对路径为..\..\User1\d1.dat。2020/1/33.常见的文件系统—Windows文件系统FAT——在MS-DOS采用的文件系统中，因为只能支持512MB以下的容量，所以目前用在软盘和移动硬盘上。FAT32——与FAT相比,可以支持容量达2TB的卷，但是不能支持512MB以下的卷，因此用在硬盘分区上。NTFS——一种兼顾了磁盘空间的使用与访问效率,提供了高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的高级文件系统。在Windows2000/XP中，NTFS还可以提供诸如文件和文件夹权限、加密、磁盘配额和压缩这样的高级功能。2020/1/33.常见的文件系统—UNIX文件系统以FreeBSD为例，介绍UNIX文件系统的目录结构。/：——根文件系统，用于存储系统内核，启动管理和其他文件系统的装载点。/bin:——系统启动时需要的一些通用可执行程序。/dev:——特殊设备文件。在UNIX系统上的每个设备都作为一个文件来看待，这是放着所有系统能够用到的设备。/home:——用户起始目录。/mnt:——临时安装的文件系统（如光驱、软驱）。/sbin:——系统可执行文件。/usr:——为用户