1、2022年8月3日星期三第第1 1章章 操作系统引论操作系统引论2022年8月3日星期三1.1 操作系统的定义和作用操作系统的定义和作用1.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程1.3 操作系统的类型操作系统的类型1.4 操作系统的基本特征操作系统的基本特征1.5 操作系统的主要功能操作系统的主要功能1.6 当前主流操作系统简介当前主流操作系统简介2022年8月3日星期三熟练掌握：熟练掌握：操作系统的特征和功能操作系统的特征和功能。掌握：掌握：操作系统的类型操作系统的类型。了解：了解：操作系统的定义，发展过程；当前主流的操作系统。操作系统的定义，发展过程；当前主流的操作系统。2022年8月3
2、日星期三1.11.1 操作系统的定义和作用操作系统的定义和作用1.1.11.1.1 操作系统的定义操作系统的定义 计算机软件分为系统计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。软件和应用软件两大类。系统软件用于管理计算机系统软件用于管理计算机本身和应用程序，应用软本身和应用程序，应用软件是为满足用户特定需求件是为满足用户特定需求而设计的软件。操作系统而设计的软件。操作系统和系统工具软件构成了系和系统工具软件构成了系统软件。统软件。用户接口程序用户接口程序操作系统操作系统硬件硬件软件软件用户态用户态内核态内核态Web浏览器浏览器电子书阅览器电子书阅览器视频播放器视频播放器操作系统在计算机中的位置操作
3、系统在计算机中的位置2022年8月3日星期三 操作系统式一种运行在内核态的软件。操作系统执行两个操作系统式一种运行在内核态的软件。操作系统执行两个基本独立的任务，即为应用程序提供一个资源集的清晰抽象，基本独立的任务，即为应用程序提供一个资源集的清晰抽象，并管理这些硬件资源。无论从哪个角度看待操作系统，它都完并管理这些硬件资源。无论从哪个角度看待操作系统，它都完成成3 3个目标：个目标：方便：操作系统使方便：操作系统使计算机易于使用。计算机易于使用。有效：操作系统允许以更有有效：操作系统允许以更有效的方式使用计算机系统资效的方式使用计算机系统资源，包括硬件和软件资源。源，包括硬件和软件资源。扩展
4、的能力：在构造操作系扩展的能力：在构造操作系统时，应该允许在不妨碍服统时，应该允许在不妨碍服务的前提下有效地开发、测务的前提下有效地开发、测试和引进新的系统功能。试和引进新的系统功能。2022年8月3日星期三 操作系统操作系统是计算机系统中的系统软件，管理和控制计算机系是计算机系统中的系统软件，管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以便有统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，以便有效利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，效利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口的作用。从而在计算机与用户之间起
5、到接口的作用。2022年8月3日星期三1.1.2 1.1.2 操作系统的作用操作系统的作用 1.1.管理系统中的各种资源管理系统中的各种资源 在计算机系统中，所有硬件部件（如在计算机系统中，所有硬件部件（如CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O设备设备等）称为硬件资源，而程序和数据等信息称为软件资源。操作系等）称为硬件资源，而程序和数据等信息称为软件资源。操作系统对每一种资源的管理都必须进行以下几项工作：统对每一种资源的管理都必须进行以下几项工作：（1 1）监视资源；）监视资源；（2 2）决定分配资源策略；）决定分配资源策略；（3 3）分配资源；）分配资源；（4 4）回收资源。）回收资源。
6、2022年8月3日星期三 2.2.为用户提供友好的界面为用户提供友好的界面 操作系统必须为最终用户和系统用户的各种工作提供友好的操作系统必须为最终用户和系统用户的各种工作提供友好的界面，以方便用户的工作。典型的操作系统界面有两类：界面，以方便用户的工作。典型的操作系统界面有两类：（1 1）命令行界面。）命令行界面。（2 2）图形化界面。）图形化界面。2022年8月3日星期三1.21.2 操作系统的发展过程操作系统的发展过程1.2.11.2.1 无操作系统的计算机系统无操作系统的计算机系统 第一台真正的数字计算机是英国数学家第一台真正的数字计算机是英国数学家Charles BabbageChar
7、les Babbage（1791187117911871年）设计的。尽管年）设计的。尽管BabbageBabbage花费了几乎一生的时间花费了几乎一生的时间和财产，试图建造他的和财产，试图建造他的“分析机分析机”，但是他始终未能让机器正常，但是他始终未能让机器正常的运转，因为它是一台纯数字计算机，他所在时代的技术不能生的运转，因为它是一台纯数字计算机，他所在时代的技术不能生产出他所需要的高精度机械设备。毫无疑问，这台产出他所需要的高精度机械设备。毫无疑问，这台“分析机分析机”没没有操作系统。有操作系统。2022年8月3日星期三 20 20实际实际5050年代发明的晶体管极大地改变了了计算机的状
8、况。年代发明的晶体管极大地改变了了计算机的状况。这是的计算机已经很可靠。厂商可以成批地生产计算机并卖给客这是的计算机已经很可靠。厂商可以成批地生产计算机并卖给客户。户。由于当时计算机非常昂贵，很自然地，人们开始想办法减少由于当时计算机非常昂贵，很自然地，人们开始想办法减少机时的浪费，批处理系统由此产生。机时的浪费，批处理系统由此产生。其思想是：在作业输入室收其思想是：在作业输入室收集到较多的作业后，使用一台相对廉价的计算机将它们读到磁带集到较多的作业后，使用一台相对廉价的计算机将它们读到磁带上，另外用较昂贵的计算机来完成真正的计算。上，另外用较昂贵的计算机来完成真正的计算。1.2.2 1.2.
9、2 单道批处理系统单道批处理系统2022年8月3日星期三 在在收集到一批作业之后，输入磁带被送到机房里装到磁收集到一批作业之后，输入磁带被送到机房里装到磁带机上。操作员随后装入一个特殊的程序（现代操作系统的带机上。操作员随后装入一个特殊的程序（现代操作系统的前身），它从磁带上将第一个作业读入并运行，其输出写到前身），它从磁带上将第一个作业读入并运行，其输出写到第一盘输出磁带上，而不是打印出来。每个作业结束后，此第一盘输出磁带上，而不是打印出来。每个作业结束后，此特殊的程序自动地读入下一个作业运行。当这一批作业完全特殊的程序自动地读入下一个作业运行。当这一批作业完全结束后，操作员取下输入和输出磁
10、带，将输入磁带换成写有结束后，操作员取下输入和输出磁带，将输入磁带换成写有下一批作业的输入磁带，然后把输出磁带拿到一台机器上进下一批作业的输入磁带，然后把输出磁带拿到一台机器上进行脱机打印。行脱机打印。2022年8月3日星期三 为了提高为了提高CPUCPU的利用率，在单道批处理系统的基础上引入了多的利用率，在单道批处理系统的基础上引入了多道程序设计（道程序设计（multiprogrammingmultiprogramming）技术，这就形成了多道批处理）技术，这就形成了多道批处理系统，即在内存中可同时存在若干道作业，作业执行的次序与进系统，即在内存中可同时存在若干道作业，作业执行的次序与进入内
11、存的次序无严格的对应关系，因为这些作业是通过一定的作入内存的次序无严格的对应关系，因为这些作业是通过一定的作业调度算法来使用业调度算法来使用CPUCPU的，一个作业在等待的，一个作业在等待I/OI/O处理时，处理时，CPUCPU调度另调度另外一个作业运行，因此外一个作业运行，因此CPUCPU的利用率得到了显著地提高。的利用率得到了显著地提高。1.2.3 1.2.3 多道批处理系统多道批处理系统2022年8月3日星期三 多多道批处理系统的优点是由于系统资源为多个作业所共道批处理系统的优点是由于系统资源为多个作业所共享，其工作方式是作业之间自动调度执行，并在运行过程中享，其工作方式是作业之间自动调
12、度执行，并在运行过程中用户不干预自己的作业，从而大大提高了系统资源的利用率用户不干预自己的作业，从而大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。其缺点是无交互性，用户一旦提交作业就失和作业吞吐量。其缺点是无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力，而且是批处理的，作业周转时间去了对其运行的控制能力，而且是批处理的，作业周转时间长，用户使用不方便。长，用户使用不方便。2022年8月3日星期三1.2.4 1.2.4 分时系统分时系统 为了克服多道批处理系统的不足，引入了分时操作系统。分为了克服多道批处理系统的不足，引入了分时操作系统。分时处理，又称会话型处理，是在多道程序设计基础上发展起来的
13、时处理，又称会话型处理，是在多道程序设计基础上发展起来的一种处理方式。它把时间分隔技术应用到一种处理方式。它把时间分隔技术应用到CPUCPU的调度上，形成了的调度上，形成了一种新的操作系统。第一个真正的分时处理系统是美国麻省理工一种新的操作系统。第一个真正的分时处理系统是美国麻省理工学院研制的学院研制的CTSSCTSS（compatible time sharing systemcompatible time sharing system），它支持），它支持位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机，彼此独立互不干位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机，彼此独立互不干扰，使用户感到好像整台计算
14、机全为他所用。扰，使用户感到好像整台计算机全为他所用。2022年8月3日星期三1.2.5 1.2.5 实时系统实时系统 实时操作系统实时操作系统指使计算机能及时响应外部事件的请求，在严指使计算机能及时响应外部事件的请求，在严格规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实格规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。时任务协调一致地工作的操作系统。实时操作系统实时操作系统要追求的目标是对外部请求在严格时间范围内要追求的目标是对外部请求在严格时间范围内作出反应，有高可靠性和完整性。其主要特点是资源的分配和调作出反应，有高可靠性和完整性。其主要特点
15、是资源的分配和调度首先要考虑实时性，然后才是效率。此外，实时操作系统应有度首先要考虑实时性，然后才是效率。此外，实时操作系统应有较强的容错能力。较强的容错能力。2022年8月3日星期三1.3 1.3 操作系统的类型操作系统的类型1.3.1 1.3.1 批处理操作系统批处理操作系统 由于早期系统在装入、汇编和执行程序的每一步都需要操由于早期系统在装入、汇编和执行程序的每一步都需要操作人员的手工辅助，这就消耗了大量时间，从而导致了极其昂作人员的手工辅助，这就消耗了大量时间，从而导致了极其昂贵的硬件设备的低效使用。贵的硬件设备的低效使用。解决方法是使用一个中央控制程序对标准的装入、汇编、解决方法是使
16、用一个中央控制程序对标准的装入、汇编、执行的过程进行自动化。这个控制程序可以发现和装入所需的执行的过程进行自动化。这个控制程序可以发现和装入所需的系统程序系统程序汇编器、编译器、链接器或例程库等，并能处理汇编器、编译器、链接器或例程库等，并能处理作业到作业的自动切换。这样可以递交多个作业由系统同时处作业到作业的自动切换。这样可以递交多个作业由系统同时处理，典型方式是使用一批打孔卡片。这个控制程序被称为批处理，典型方式是使用一批打孔卡片。这个控制程序被称为批处理操作系统。理操作系统。2022年8月3日星期三1.3.2 1.3.2 分时操作系统分时操作系统 分时操作系统分时操作系统的工作方式是：一
17、台主机连接了若干个终端，的工作方式是：一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求，每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据上步结果发并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据上步结果发出下步命令。出下步命令。2022年8月3日星期三 分时操作系统将分时操作系统将CPUCPU的时间划分成若干个片段，称为的时间划分成若干个片段，称为时间片。操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户
18、时间片。操作系统以时间片为单位，轮流为每个终端用户服务。每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感服务。每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。分时系统具有多路性、交互性、独占到有别的用户存在。分时系统具有多路性、交互性、独占性和及时性的特征。性和及时性的特征。2022年8月3日星期三1.3.3 1.3.3 实时操作系统实时操作系统 实时操作系统的特征是将时间作为关键参数。如果某个运实时操作系统的特征是将时间作为关键参数。如果某个运行必须绝对地在规定的时刻（或规定的时间范围）发生，这是行必须绝对地在规定的时刻（或规定的时间范围）发生，这是硬实时系统。除了硬实时系统还有软
19、实时系统，在这种系统中，硬实时系统。除了硬实时系统还有软实时系统，在这种系统中，偶尔违反截止时间是不希望的，但可以接受，并且不会引起任偶尔违反截止时间是不希望的，但可以接受，并且不会引起任何永久性的损害。何永久性的损害。2022年8月3日星期三1.3.4 1.3.4 微机操作系统微机操作系统 随着超大规模集成电路的发展产生了微机，安装在微机上的随着超大规模集成电路的发展产生了微机，安装在微机上的操作系统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系统，是在操作系统称为微机操作系统。最早出现的微机操作系统，是在8 8位微机上的位微机上的CP/MCP/M。后来出现了。后来出现了1616位微机，相应地也就出
20、现了位微机，相应地也就出现了1616位位微机操作系统。当微机发展到微机操作系统。当微机发展到3232位时，又出现了位时，又出现了3232位的微机操作位的微机操作系统。可见微机操作系统可按微机的字长分成系统。可见微机操作系统可按微机的字长分成8 8位、位、1616位和位和3232位位的微机操作系统。但也可以把微机操作系统分为单用户单任务操的微机操作系统。但也可以把微机操作系统分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。作系统、单用户多任务操作系统和多用户多任务操作系统。2022年8月3日星期三1.3.5 1.3.5 多处理机操作系统多处理机操作系统 为了获取更强的计算能
21、力，一种很重要的方式是将多个为了获取更强的计算能力，一种很重要的方式是将多个CPUCPU连接成单个的系统。依据多连接成单个的系统。依据多CPUCPU连接和共享方式的不同，这些系连接和共享方式的不同，这些系统称为并行计算机、多计算机或多处理机。它们需要专门的操统称为并行计算机、多计算机或多处理机。它们需要专门的操作系统，不过通常采用的操作系统是配有通信、连接和一致性作系统，不过通常采用的操作系统是配有通信、连接和一致性等专门功能的服务器操作系统的变体。等专门功能的服务器操作系统的变体。2022年8月3日星期三1.3.6 1.3.6 网络操作系统网络操作系统 网络网络操作系统是基于计算机网络的，是
22、在各种计算机操作系统操作系统是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。其目标是相互通信及资源共享。安全、资源共享和各种网络应用。其目标是相互通信及资源共享。在网络操作系统支持下，网络中的各台计算机能互相通信和共享在网络操作系统支持下，网络中的各台计算机能互相通信和共享资源。其主要特点是与网络的硬件相结合来完成网络的通信任务。资源。其主要特点是与网络的硬件相结合来完成网络的通信任务。2022年8月3日星期三1.3.7 1.3.7 分布式操作系统分布式操作系
23、统 大量的计算机通过网络被连接在一起，可以获得极高的运算大量的计算机通过网络被连接在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。这种系统被称做分布式操作系统。能力及广泛的数据共享。这种系统被称做分布式操作系统。它在资源管理、通信控制和操作系统的结构等方面都与其他它在资源管理、通信控制和操作系统的结构等方面都与其他操作系统有较大的区别。操作系统有较大的区别。分布式操作系统的通信功能类似于网络操作系统。由于分分布式操作系统的通信功能类似于网络操作系统。由于分布式操作系统不像网络操作系统分布得很广，同时分布式操作系布式操作系统不像网络操作系统分布得很广，同时分布式操作系统还要支持并行处理，因此它提
24、供的通信机制和网络操作系统提统还要支持并行处理，因此它提供的通信机制和网络操作系统提供的有所不同，它要求通信速度高。分布式操作系统的结构也不供的有所不同，它要求通信速度高。分布式操作系统的结构也不同于其他操作系统，它分布于系统的各台计算机上，能并行地处同于其他操作系统，它分布于系统的各台计算机上，能并行地处理用户的各种需求，有较强的容错能力。理用户的各种需求，有较强的容错能力。2022年8月3日星期三1.3.8 1.3.8 嵌入式操作系统嵌入式操作系统 嵌入式系统用来控制设备在计算机中的运行，这种设备不是一般嵌入式系统用来控制设备在计算机中的运行，这种设备不是一般意义上的计算机，并且不允许用户
25、安装软件。典型的例子有微波炉、意义上的计算机，并且不允许用户安装软件。典型的例子有微波炉、电视机、汽车、电视机、汽车、DVDDVD刻录机、移动电话以及刻录机、移动电话以及MP3MP3播放器一类的设备。区播放器一类的设备。区别嵌入式系统与掌上设备的主要特征是不可信的软件不能在嵌入式系别嵌入式系统与掌上设备的主要特征是不可信的软件不能在嵌入式系统上运行。用户不能给自己的微波炉下载新的应用程序统上运行。用户不能给自己的微波炉下载新的应用程序所有的软所有的软件都保存在件都保存在ROMROM中，这意味着应用程序之间不存在保护，这样系统就中，这意味着应用程序之间不存在保护，这样系统就获得到了某种简化。在这
26、个领域中，主要的嵌入式操作系统有获得到了某种简化。在这个领域中，主要的嵌入式操作系统有QNXQNX和和VxWorksVxWorks等。等。2022年8月3日星期三1.41.4 操作系统的基本特征操作系统的基本特征1.4.1 1.4.1 并发性并发性 并发并发性，也称共行性，是衡量操作系统处理多个同时性活性，也称共行性，是衡量操作系统处理多个同时性活动的一个重要指标。两个或多个事件在同一时刻发生称为并发。动的一个重要指标。两个或多个事件在同一时刻发生称为并发。并发性是指在一段时间内，有多个程序同时进行，但是在单处并发性是指在一段时间内，有多个程序同时进行，但是在单处理机系统中，每一时刻只能有一个
27、程序在执行，所以这些程序理机系统中，每一时刻只能有一个程序在执行，所以这些程序只能分时执行；如果计算机系统中有两个或多于两个的处理机，只能分时执行；如果计算机系统中有两个或多于两个的处理机，这些程序会被分配到多个处理机同时执行，以实现多任务同时这些程序会被分配到多个处理机同时执行，以实现多任务同时执行。执行。2022年8月3日星期三 并发并发同时也会产生一些问题：如何在多个任务的转换中，同时也会产生一些问题：如何在多个任务的转换中，保证其互相不受影响以及相互间的制约和同步，为了使并发保证其互相不受影响以及相互间的制约和同步，为了使并发活动能有条不紊地进行，操作系统要实现多任务间的管理和活动能有
28、条不紊地进行，操作系统要实现多任务间的管理和控制。控制。2022年8月3日星期三1.4.2 1.4.2 共享性共享性 共享指多个任务对资源的同时使用，通常，并发活动会要求共享共享指多个任务对资源的同时使用，通常，并发活动会要求共享资源。在应对并发活动时，向每个用户提供一份资源副本并不总是合资源。在应对并发活动时，向每个用户提供一份资源副本并不总是合理的，且多个副本会存在同步困难的问题，因此，操作系统要实现资理的，且多个副本会存在同步困难的问题，因此，操作系统要实现资源的共享。源的共享。共享通常有以下两种方式：共享通常有以下两种方式：（1 1）同时访问共享；）同时访问共享；（2 2）互斥访问共享
29、；）互斥访问共享；2022年8月3日星期三1.4.3 1.4.3 虚拟性虚拟性 在操作系统中，内存、在操作系统中，内存、CPUCPU和外设都采用了虚拟技术，虚拟技和外设都采用了虚拟技术，虚拟技术在逻辑上扩充了物理设备的数量。虚拟将一个实体映射为多个术在逻辑上扩充了物理设备的数量。虚拟将一个实体映射为多个逻辑实体，前者客观存在，而后者实际上并不存在。并发性就是逻辑实体，前者客观存在，而后者实际上并不存在。并发性就是虚拟的一个应用：在多道程序设计中，虽然处理机事实上只能同虚拟的一个应用：在多道程序设计中，虽然处理机事实上只能同时处理一个任务，但是通过并发技术，好像同时有多个处理机在时处理一个任务，
30、但是通过并发技术，好像同时有多个处理机在进行工作，这就是利用虚拟技术将一个进行工作，这就是利用虚拟技术将一个CPUCPU映射为多个逻辑上的映射为多个逻辑上的CPUCPU。同理，还有虚拟存储器等。同理，还有虚拟存储器等。2022年8月3日星期三1.4.4 1.4.4 异步性异步性 异步性也称为随机性，在多道程序设计中，由于并发性的实异步性也称为随机性，在多道程序设计中，由于并发性的实现机制，任务通常并不是现机制，任务通常并不是“一气呵成一气呵成”的，而是时而中断，时而的，而是时而中断，时而运行。运行。并发并发性给操作系统带来了潜在的危险，它们在异步的过程中，性给操作系统带来了潜在的危险，它们在异
31、步的过程中，会产生时间相关的错误，因此确保能捕捉到任何一种事件序列是会产生时间相关的错误，因此确保能捕捉到任何一种事件序列是操作系统的一项重要任务。操作系统的一项重要任务。2022年8月3日星期三1.51.5 操作系统的主要功能操作系统的主要功能1.5.1 1.5.1 处理机管理功能处理机管理功能 处理处理中断事件是处理机管理的第一项工作，硬件只能中断事件是处理机管理的第一项工作，硬件只能发现中断、捕捉中断，并产生中断信号，但却无法对其进发现中断、捕捉中断，并产生中断信号，但却无法对其进行处理，因此需要操作系统来处理硬件发生的中断信号。行处理，因此需要操作系统来处理硬件发生的中断信号。2022
32、年8月3日星期三 捕捉捕捉到中断信号之后，处理机要调度任务。在单任务下，处到中断信号之后，处理机要调度任务。在单任务下，处理机仅需要支持一个用户一个任务，工作内容十分简单，但是在理机仅需要支持一个用户一个任务，工作内容十分简单，但是在多用户多任务下情况就完全不同了，操作系统需要组织多个作业，多用户多任务下情况就完全不同了，操作系统需要组织多个作业，需要解决处理机的调度、分配和回收。近年来，各种各样的多处需要解决处理机的调度、分配和回收。近年来，各种各样的多处理机系统使得处理机的管理更加复杂，为实现对处理机的管理，理机系统使得处理机的管理更加复杂，为实现对处理机的管理，操作系统引入了进程的概念。
33、操作系统引入了进程的概念。2022年8月3日星期三 处理机处理机的分配和执行都是以进程为基本单位的，随着并行技的分配和执行都是以进程为基本单位的，随着并行技术的发展，操作系统进一步引入了线程的概念。因此对处理机的术的发展，操作系统进一步引入了线程的概念。因此对处理机的管理可以归纳为对进程和线程的管理，具体包括：进程的控制和管理可以归纳为对进程和线程的管理，具体包括：进程的控制和管理，进程同步和互斥，进程通信，进程死锁，处理机调度，线管理，进程同步和互斥，进程通信，进程死锁，处理机调度，线程控制和管理程控制和管理等。等。由于操作系统对处理机的管理采用了不同的策略，其所能提由于操作系统对处理机的管
34、理采用了不同的策略，其所能提供的作业方式也不同，可分为批处理方式、分时处理方式、实时供的作业方式也不同，可分为批处理方式、分时处理方式、实时处理方式等，因此，派生出各种各样的操作系统。处理方式等，因此，派生出各种各样的操作系统。2022年8月3日星期三1.5.2 1.5.2 存储器管理功能存储器管理功能 管理存储器资源是存储器管理的主要任务，它为多道程序运行提管理存储器资源是存储器管理的主要任务，它为多道程序运行提供有力的支撑。存储器管理的主要功能包括：供有力的支撑。存储器管理的主要功能包括：（1 1）存储分配；）存储分配；（2 2）存储共享；）存储共享；（3 3）存储保护；）存储保护；（4
35、4）存储扩充；）存储扩充；2022年8月3日星期三1.5.3 1.5.3 设备管理功能设备管理功能 设备管理的主要任务是管理各类外围设备，完成用户提出设备管理的主要任务是管理各类外围设备，完成用户提出的各种的各种I/OI/O请求，加快请求，加快I/OI/O信息的传送速度，发挥信息的传送速度，发挥I/OI/O设备的并设备的并行性以提高行性以提高I/OI/O设备的利用率以及提供每种设备的设备驱动程设备的利用率以及提供每种设备的设备驱动程序和中断处理程序，向用户屏蔽硬件使用细节。序和中断处理程序，向用户屏蔽硬件使用细节。2022年8月3日星期三为实现这些任务，设备管理应该具有以下功能：为实现这些任务
36、，设备管理应该具有以下功能：12345提供外围设备的分配。提供外围设备的分配。提供外围设备的提供外围设备的控制与处理。控制与处理。提供缓冲区的管理。提供缓冲区的管理。提供共享型外围提供共享型外围设备的驱动。设备的驱动。实现虚拟设备。实现虚拟设备。2022年8月3日星期三1.5.4 1.5.4 文件管理功能文件管理功能 文件管理文件管理是对系统的信息资源的管理。在操作系统中，通常把是对系统的信息资源的管理。在操作系统中，通常把程序和数据以文件形式存储在外存储器上，供用户使用。这样，外程序和数据以文件形式存储在外存储器上，供用户使用。这样，外存储器上保存了大量文件，对这些文件如不能进行良好的管理，
37、就存储器上保存了大量文件，对这些文件如不能进行良好的管理，就会导致文件混乱或被破坏，造成严重后果。为此，在操作系统中提会导致文件混乱或被破坏，造成严重后果。为此，在操作系统中提供了文件管理功能，它的主要任务是对用户文件和系统文件进行有供了文件管理功能，它的主要任务是对用户文件和系统文件进行有效管理，实现按名存取；实现文件的共享、保护和保密，保证文件效管理，实现按名存取；实现文件的共享、保护和保密，保证文件的安全性；提供给用户一套能方便使用文件的操作和的安全性；提供给用户一套能方便使用文件的操作和命令。命令。2022年8月3日星期三具体来说，文件管理要完成以下任务：具体来说，文件管理要完成以下任
38、务：（1 1）提供文件逻辑组织机制。）提供文件逻辑组织机制。（2 2）提供文件物理组织机制。）提供文件物理组织机制。（3 3）提供文件的存取方法机制。）提供文件的存取方法机制。（4 4）提供文件的使用方法机制。）提供文件的使用方法机制。（5 5）实现文件的目录管理。）实现文件的目录管理。（6 6）实现文件的存取控制。）实现文件的存取控制。（7 7）实现文件的存储空间管理。）实现文件的存储空间管理。2022年8月3日星期三1.5.5 1.5.5 用户接口用户接口 为了提供计算机与用户之间的交互，操作系统提供各种接为了提供计算机与用户之间的交互，操作系统提供各种接口，通常包括程序接口、命令接口和图
39、形接口。口，通常包括程序接口、命令接口和图形接口。现在的操作系统大多提供图形接口，如现在的操作系统大多提供图形接口，如WindowsWindows、MacMac、LinuxLinux等。等。2022年8月3日星期三1.61.6 当前主流操作系统简介当前主流操作系统简介1.6.1 Windows1.6.1 Windows操作系统操作系统 Windows Windows是由是由MicrosoftMicrosoft公司在公司在2020世纪世纪8080年代末期开发的世界上年代末期开发的世界上最流行的图形界面操作系统。最流行的图形界面操作系统。WindowsWindows操作系统采用事件驱动工作操作系统
40、采用事件驱动工作方式，使用成熟的图形界面作为用户的工作桌面，把应用程序的名方式，使用成熟的图形界面作为用户的工作桌面，把应用程序的名称和具有的功能用图标形象地标注在桌面上。用户通过鼠标操作就称和具有的功能用图标形象地标注在桌面上。用户通过鼠标操作就可以运行应用程序。可以运行应用程序。WindowsWindows包括包括Windows 3.2Windows 3.2、Windows 95Windows 95、Windows 98Windows 98、Windows meWindows me、Windows 2000Windows 2000、Windows XPWindows XP、Windows
41、Windows 20032003以及较新版的以及较新版的Windows VistaWindows Vista和和Windows 7Windows 7。2022年8月3日星期三1.6.2 UNIX1.6.2 UNIX操作系统操作系统 UNIX UNIX于于2020世纪世纪6060年代末期在年代末期在AT&TAT&T贝尔实验室问世，贝尔实验室问世，UNIXUNIX是一个可以在个人计算机、小型计算机、中型计算机、巨型是一个可以在个人计算机、小型计算机、中型计算机、巨型计算机和工作站上安装的操作系统。计算机和工作站上安装的操作系统。UNIXUNIX操作系统的问世操作系统的问世和发展对计算机硬件和软件的
42、发展作出了巨大的贡献并产生和发展对计算机硬件和软件的发展作出了巨大的贡献并产生了深刻的影响。了深刻的影响。2022年8月3日星期三UNIX是可移植的操作系统是可移植的操作系统UNIX对设备的操作与具体对设备的操作与具体设备无关设备无关UNIX拥有一套功能强大的拥有一套功能强大的工具（命令）集工具（命令）集操作系统是开放式的操作系统是开放式的特点特点它具有它具有4 4个显著的特点：个显著的特点：2022年8月3日星期三1.6.3 Linux1.6.3 Linux操作系统操作系统 Linux Linux主要用于基于主要用于基于x86x86系列系列CPUCPU的计算机上。这个系统是由的计算机上。这个
43、系统是由世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。它具有世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。它具有UNIXUNIX操作系操作系统的全部功能，任何会使用统的全部功能，任何会使用UNIXUNIX操作系统的用户不必重新学习和操作系统的用户不必重新学习和培训都可以直接使用培训都可以直接使用LinuxLinux操作系统，想要学习操作系统，想要学习UNIXUNIX操作系统的操作系统的人也可以从学习人也可以从学习LinuxLinux中得到帮助。中得到帮助。LinuxLinux操作系统的整体设计是操作系统的整体设计是为了让操作系统在微处理机上更有效的运行。为了让操作系统在微处理机上更有效的运行。2022年8月3日星期三第第1 1章结束章结束！
