作业系统在背后进行的软体.ppt

作業系統 在背後進行的軟體,第二章,學習目的,了解作業系統的功能 明瞭個人電腦作業系統的基本概念 描述圖形化作業系統的優點 辨別不同版本的 Microsoft Windows 之間的差異 解釋為何需要網路作業系統 了解大型電腦上資源分配的方法 說明多工、多重程式和分時概念的不同處 解釋記憶體管理的原則 列出通常由工具程式所負責的功能,內容,作業系統：隱藏的軟體 系統軟體 OS 的功能 OS 的類型 MS-DOS Microsoft Windows Mac OS UNIX LINUX 網路作業系統 NOS 資源分配 工具程式,作業系統 隱藏的軟體,定義 對所有資源提供存取 核心 管理作業系統 常駐在記憶體中 載入一組存在於應用軟體和電腦硬體之間的程式 控制作業系統非常駐部分的基礎軟體 系統開機 將核心載入記憶體,系統軟體,定義： 所有和電腦操作有關的程式 元件 作業系統 工具程式 程式語言的翻譯器,OS 的功能,管理電腦資源 CPU 記憶體 磁碟機 印表機 建立使用者介面 執行應用軟體並提供服務 執行所有的輸入和輸出動作,使用者介面,使用者與作業系統之間溝通的橋樑 兩種形式 命令列介面 以文字為主 必須手動鍵入命令 範例：MS-DOS、Unix 圖形化使用者介面 (GUI) 視覺化的影像 功能表 範例：Windows 、Mac OS 、Linux,平台,定義： 電腦硬體與作業系統軟體的組合，用來指出其它軟體是否可以在這種組合的環境下執行 Wintel 此 PC 使用 Intel 的 CPU ，上面 執行 Microsoft Windows,OS 是隱藏的,使用者有興趣的是能讓 PC 變得有用的應用軟體 應用軟體會根據平台的不同而不同 使用者必須知道 OS 的種類 使用者必須知道 OS 的功能,OS 的種類,命令列介面 單一使用者 PC 網路作業系統 (NOS),MS-DOS,命令列介面 命令提示字元 系統提示你要你輸入東西的符號 鍵入一個命令 不夠 user-friendly,Microsoft Windows,圖形化使用者介面 更容易存取 OS 大部份的新個人電腦在出廠時就已經安裝好 Windows了,GUI,在螢幕上的圖案 圖示 功能表 下拉式 快顯式 按一下即可執行某個命令或功能 快速 容易 直覺,早期的 Windows,算是 MS-DOS 的作業環境 殼層 加在使用者與 DOS 之間的一層東西,今日的 Windows,家用/一般消費者市場 Windows 95 Windows 98 Windows Millennium Edition (ME) 企業市場 Windows NT Windows 2000 Windows XP 口袋型電腦及 Internet 家電 Windows CE,Windows 95 與 98,是個完整獨立的作業系統 DOS 命令仍舊可以使用 啟動程式的方法是 開始按鈕 連按兩下程式圖示 工作列方便在已開啟程式之間相互切換 長檔名允許最長可以到 255 個字元 隨插即用 物件連結與內嵌 (OLE),Windows 98 另加的新功能,Internet / intranet 的瀏覽功能 支援 DVD 與最新的多媒體元件 支援大容量的硬碟機 觀看電視節目與廣播功能 精靈程式,Windows 的改進功能,備份 與其它軟體的介面 網路功能 安全機制 Dr. Watson,Windows,幫助減少個人電腦的擁有與維護成本,Windows ME Millennium Edition,多媒體支援 - Windows Media Player 7 點唱機 可將音樂 CD 錄成數位檔案 Windows Movie Maker 提供基本的視訊編輯功能 Windows Image Acquisition 可處理掃瞄器和數位相機,Windows ME Millennium Edition,增進可靠度 系統檔案保護 自動更新 系統還原 支援中心 家庭網路方面的支援 提供精靈程式引導使用者連線多台電腦及週邊設備 多位使用者可以共享一個 Internet 連線,Windows NT New Technology,更高的穩定性 更強的安全機制 版本 NT Workstation NT Server 缺點 缺乏對舊版 Windows 和 MS-DOS 軟硬體的支援 在學習與使用上比較複雜 需要更多的記憶體與更有威力的 CPU,Windows 2000,增強穩定性方面的功能 增強安全方面的功能 加入了 Windows 98 的硬體簡易安裝功能 版本 個人使用 Windows 2000 Professional 網路伺服器使用 Windows 2000 Server 原本希望可以提供一個能同時適用於家用與企業用兩個市場的單一作業系統，取代 Win NT 與 Win 98,Windows 2000,複雜 電腦資源的需求高 相對於 Windows NT 的改進處 會記錄使用者的喜好 可以自己修復應用程式軟體 支援 Windows 98 的檔案結構 使用隨插即用 對膝上型電腦有更好的支援,Windows XP,擴充 Windows ME 並提供更穩定的環境 分成兩類 網路伺服器 根據網路的複雜度分為 3 個版本 桌上型電腦 2 個版本 Windows XP Professional Windows XP Home Edition,Windows CE Consumer Electronics,用在 內嵌式系統 工業用的控制器 機器人 辦公室設備 相機 電話 家庭娛樂設備 汽車的導航系統 口袋型 PC Internet 家電市場,Windows CE Consumer Electronics,它是 Windows 的子集 需要的記憶體較少 配合較小的螢幕 較少的檔案儲存空間或甚至沒有 提供 Internet 連線功能,協助工具的選擇,視覺 聽覺 觸覺,Mac OS,第一個在市場上很成功的 GUI (1984) 它成為其它 GUI系統在開發時的參考模型,UNIX,支援 多使用者 分時 以字元為主的系統 命令列使用者介面 它可以在多種處理器與多種類型的電腦上執行 它是目前 Internet 上的伺服器主要使用的 OS,LINUX,類似 UNIX 的 OS 它是種開放原始碼 (Open-source) 軟體 免費下載 可以修改 免費散佈 限制 所做的任何修改也必須免費讓大眾使用 安裝在 PC 上 大部分 PC 在出廠前都已經安裝好 Windows 把 Linux 以雙重開機（dual-boot）組態的方式與 Windows 安裝在同一台電腦上,LINUX,超越 Windows 的優點 非常穩定 來自 Internet 的支援 重新安裝很簡單 缺點 應用程式比較欠缺,網路作業系統 NOS,設計目的是讓網路上的電腦能透過網路共享資源 範例 Windows 2000 Server Novell NetWare 提供 資料保全功能 疑難排解功能 系統管理功能,NOS 的功能,將用戶端電腦與伺服器電腦分開 伺服器 檔案管理 用戶端 對伺服器發出請求 訊息處理 它有自己的本機 OS 讓資源看起來像是就在用戶端電腦上執行的一樣,大型電腦,可以讓很多使用者同時使用 OS 在 “背地裡” 運作讓使用者可以共享 OS 必須控制 誰取得資源的存取權 保持不同使用者的程式不會相混淆,資源分配,資源 要完成某項工作所需要的硬體或軟體 資源配置 指派電腦資源給某特定程式 資源釋回 當工作完成時將分配給它的資源釋回,分配 CPU,一個 CPU 多元程式處理 事件驅動 分時 一個以上的 CPU 多工處理 使用多個 CPU 同時執行多個程式,多元程式處理,一個 CPU 兩個或多個處理程序在同一時段一同執行 開啟多個處理程序 在同一時間內只有一個處理程序可以使用 CPU 這樣做有效率的原因是因為 CPU 的速度比輸出/輸入速度快上許多倍,事件驅動 多元程式處理,在同一時間內只有一個程式可以使用 CPU 它的處理將會因為程式中的事件而被中斷 當處理過程需要暫時擱置時，就會產生一個中斷 這是作業系統將要找出中斷發生的原因並決定誰可以接著擁有 CPU 時間的訊號,事件驅動 多元程式處理範例,若有兩個程式正在執行 薪資程式與庫存管理 薪資程式需要讀取一筆員工記錄 所以薪資程式產生一個中斷 正常的處理過程因而暫時擱置 CPU 會查看這個中斷並啟始這個讀取動作 當 CPU 在等待這個讀取動作完成的同時，它會開始處理庫存管理程式,事件驅動 多元程式處理範例,當讀取動作完成時，系統產生另一個中斷 正常的處理過程會暫時擱置 CPU 會查看這個中斷並找出原因 接下來 CPU 可能會繼續處理庫存管理程式，或是回到薪資程式，根據它們的優先權而定,分時系統 多元程式處理,在同一時間內只有一個程式可以使用 CPU 程式會分配到一小段的 CPU 時間 當時間片段結束時 CPU 會開始處理另一個程式 回應時間會根據系統使用者的人數多寡而不同,共用記憶體,要執行的程式一定要放到記憶體中 問題 程式互相爭奪空間 若是來了一個非常大的程式 每個程式的記憶體空間絕對不能重疊,記憶體管理,提供程式互相分開的記憶體空間 記憶體保護功能的目的是讓程式不要相互干擾,記憶體管理 方法,分割或分區 前景與背景 虛擬儲存體 (虛擬記憶體),分割或分區,將記憶體分為數個區域 至少要有一個區域能存放下最大的程式 問題 可能會造成記憶體空間的浪費,前景與背景,程式會被放在前景或背景其中之一裡執行 在前景的程式對於 CPU 時間有較高的優先權 當前景程式在進行讀寫動作時，CPU 會把時間給在背景的程式 程式在等待執行的期間會被放置在一個佇列中排隊,虛擬儲存體 虛擬記憶體,使用分頁處理的概念 將程式切割成數個相同大小的片段 (分頁) 將每個片段儲存在同大小的記憶體空間中 (頁框) 一般的大小是 2KB 或 4KB 為每個分頁建立索引並儲存在分頁表中,分頁處理過程 將程式的一部份放進記憶體中 剩下的還是放在磁碟裡 必要時將磁碟上的區塊放進記憶體中(一次一個分頁),虛擬儲存體 虛擬記憶體,虛擬儲存體 虛擬記憶體,問題 - Thrashing 有很大的一部分 CPU 時間是花在找到正確分頁並將它載入記憶體這個動作上 解決方法 減少同時執行的程式個數 增加記憶體,記憶體保護,為了避免程式誤用其它程式的記憶體位置 限制每個程式在記憶體中的活動空間 為何需要 程式可能會因為誤用了一個錯誤的記憶體位置，而導致其他程式的摧毀或變動 可能會造成資料的破壞 如果程式不小心進入了範圍以外的記憶體空間 終止此程式的執行,共用儲存資源,在同一時間有一個以上的使用者需要存取同一個磁碟 有個人想要寫入 另一個人想要讀取 OS 會記錄 I/O 的請求 OS 是以收到請求的順序來處理 I/O 請求,共用列印資源,使用中的各個程式共同分享列印資源 假設列印資源的共享方式和 CPU 一樣，印表機輪流為各個程式列印 問題 目前的程式可能會在印表機印出數行 CPU 移到下一個程式 第二個程式可能會在印表機印出數行，以此類推,共用列印資源,結果 所有程式交雜地印出資料，這樣列印出來的結果是沒有意義的 解決方法 多工列印 每個程式都以為它是寫入到印表機 其實程式是將要列印的內容先寫入硬碟中 當程式完成時，在硬碟上的列印檔案才會被送到印表機,其它