大学计算机信息技术

第三本计算机族件

（二）

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3.2掾作余统

3.2.1概述

322多任务处理

3.2.3存储管理

3.2.4文件管理

3.2.6常用操作系统介绍

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rCPU

「主机1内存

【主板

［硬件

＜外设r输入/输出设备

【外存

计算机系统〈

操作系统

r系统软件

〔软件语言处理程序

服务性程序

通用应用软件

应用软件/

I特定应用软件

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3.2.1概述M

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

•操作系统（OperatingSystem,简称OS）：

是用于控制、管理、调配计算机的所有资源，控制和

支持应用程序的运行，使用户可以灵活、方便、有效的使

用计算机。是计算机必不可少的系统软件。

1.操作系统的作用

•管理系统中的各种资源

•为用户提供友善的人机界面

•为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台

•辅导用户操作、处理软硬件错误、保护系统安全

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321概述

*•热•热•带・由・*•宓•米，弟.咏弟。奈.也・弟.给。

1.操作系统的作用

虚计算机

A操作系统<=>

用户计算机硬件

▲其他系统软件

应用软件<

操作系统的地位

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321概述

*•热•热•带・由・*•宓•米，弟.咏

2.操作系统的启动

开机BIOS自检程序

__________/

BIOS自举程序

引导程序

操作系统

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3・2・2多任务处理恩

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

1.概念：

(1)任务：

指一个被装入内存并启动运行的应用程序。

•Windows是一个多任务操作系统。

•通常一个任务对应一个窗口。

⑵多任务处理：

操作系统一般都支持同时运行若干个程序.

(3)活动窗口和前台任务

•当前可以接受用户输入的窗口只能有一个,称活动窗口。

•活动窗口对应的任务称为前台任务,其它称为后台任务

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3.2.2多任务处理

学・静•热•热•布・*•氽.&・箔.乐・融二乐•论.余：谿.密；缸小；*「酷•

2.并发多任务

(1)并发多任务概念：

所有任务都能分配到CPU的使用权，因而看似“同时”运

行

(2)分析：

•宏观上并发，但微观上任何时刻只有一个任务在执行。

•CPU的分配，是按照时间片轮转的策略，只要时间片

结束，正在执行的任务将被强行中止，这叫抢占式多

任务方式。

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3.2.3存储管理恩

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

1.为什么要进行存储器管理?

•限于成本和安装空间有限，存储器总容量总是有限;

•运行规模大、数据多的程序时，内存不够；

•在多任务处理时，多个任务需要共享存储器；

因此，对存储器要进行有效、合理的管理，不仅对存储

器的利用率，而且还对系统的性能有重大的影响。

2.存储管理的内容：

(1)内存的分配与回收说明：现在，操作系统一般采

(2)内存的共享与保护用虚拟存储技术进行存储管理.

(3)内存的自动扩充

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323存储管理或

*’帝，*•笛.*•卷.锵・也.宗.容.亲・盼.米•箔.畲・金.拿•东.宓・尔.雷・

3.虚拟存储管理技术

（1）基本思想

•把有限的内存空间与大容量的外存统一管理起来，构成一

个远大于实际内存的、虚拟的存储器。

•一个作业运行时，其全部信息装入虚存，实际上可能只有

当前运行的必需一部分信息存入内存，其他则存于外存，当

所访问的信息不在内存时，系统自动将其从外存调入内存。

•程序（及数据）被划分成一个个固定大小的页面（4KB）,

只把运行需要的页面调入内存，其余的放在外存，暂时不用

的页面调出到外存。

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323存储管理度

*•帝・$•$•热•*•卷.*.*.常.亲・盼.米•箔.畲；*.塞•谿.宓・分.雷・

3.虚拟存储管理技术

(2)虚拟存储器的组成

•计算机的物理内存+硬盘上的虚拟内存

(3)页面大小及调度

•页面大小=4KB

•页面调度算法：最近最少使用

(4)虚拟内存的设置

右击“我的电脑”分属性3“高级”标签9“性能选项”

按钮

•设置准则：选取速度快的硬盘；选取不常用的分区

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3・2.4文件管理度

*•帝・$•$•热•*•卷.*.*.常.亲・盼.米•箔.畲；*.塞•谿.宓・分.雷・

1.文件

文件是一组相关信息的集合。

它包括程序、数据和文档

(1)用户如何访问磁盘信息？

以文件为单位文件名、类型、大小、

、南、.十江夕、狂「、十『旬护〃匚时间、创建者、属性、

通过文性名进仃访问和操作［说明信息、物理位置

(2)文件的内容一二；

「文件说明信息：存放在森需目录中

文件J

、文件内容：存放在磁盘的数据区中

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3・2.4文件管理度

*•帝・$•$•热•*•卷.*.*.常.亲・盼.米•箔.畲；*.塞•谿.宓・分.雷・

1.文件

文件是一组相关信息的集合。

它包括程序、数据和文档

(3)文件属性

•系统：操作系统本身所包含的文件

•隐藏：系统设置为“不显示隐藏文件”时，则不会显

示

•存档：”文件备份程序”的一种标识

•只读：不允许进行修改，修改时系统给出警告

Windows操作系统允许一个文件兼有多种属性

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3・2.4文件管理恩

*•帑•*•带，*•宓•袋，亲.袋•东•弟•弗・・•东•*•金.确・弟.东・宏・弟・

2.文件目录

也叫文件夹，采用树状结构

❖每个磁盘（或分区）是一个根目录

❖文件夹可以包含文件和下一级文件夹

❖采用多级文件夹管理的优点：

•可以对文件实现分类存储；

•不同文件夹中的文件可以同名；

•为文件的共享和保护提供方便。

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3・2.4文件管理恩

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

3.文件管理

❖文件管理主要完成：

•为创建文件分配空间；

•为删除文件而收回空间；

•对空闲空间进行管理。

❖向用户提供的基本功能：

创建新文件、保存文件、读出文件、删除文件

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Windows对硬盘是如何管理的?

*•带，*•宓・米•亲.乐・尔・弟・弗・能•宏.*•金.确・弟.给・

⑴簇

•磁盘对文件分配的存储空间是以“簇”为单位;

•“簇”的大小与磁盘容量有关

•簇号：磁盘上的每个簇都有一个顺序编号

通过簇号可以计算出它所在的扇区

(2)硬盘的格式化FAT:记录数据区的分配情况

(0-空闲、FF-坏、其它数字-已用)

•引导区

•文件分配表(FileAllocationTable)简称FAT

•文件目录表(FileDirectoryTable)简称FDT

•数据区

FDT：记录磁盘根目录下每个文件

大学计算机信的信息及该文件存放的起始位置

存储文件的过程：工

1.先在FDT中找有无同名的文件，若无,在FDT中登记需保存的信息含

2.同时在FAT中找一个空闲簇做起始簇，并将起始簇号登记在FDT中,

*3.再在FAT中找空闲簇，在数据区相应的位置存储数据，并在FAT中登记

引导区0123456789101112131415161718192021222324

FAT11016FF10

FAT2文件名创建日期时涉起始簇号

FDTMyfiledoc2004/1/313:2440,363J9

一

一

数据区

oO12O3口

4口,口

8口9口11口

IIOB014O

16517O18OwO

硬盘

20O21O22O23O

24025O26O27O

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3.2.6•由用掾作余统介绍

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3.2.6常用操作系统介绍恩

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

1.操作系统的分类

(1)单用户多任务的操作系统

多用于个人计算机，如windows98

(2)多任务多用户的操作系统

多用于网络服务器，如WindowsNT

(3)实时系统：及时响应随机发生的外部事件，并在规定的

时间范围内完成对该事件的处理。

多用于军事指挥，工业控制系统

(4)嵌入式操作系统

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3.2.6常用操作系统介绍恩

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1.Windows操作系统2.UNIX操作系统

网x

3.Linux操作系统4.OS/2操作系统

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1.Windows操作系统®

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

由微软公司开发，是一种在微型计算机上运行的系统软件。

最初作为DOS的图形化扩充而推出的。

Windows提供了多任务图形界面以及统一的应用程序接口o

Windows9xo从Windows95开始，Windows均是机器字长32位

的单用户、多任务的操作系统。

1995windows95:1996windowsNT4.0

♦：♦1998windows98

♦2000windows2000:Professional、Server>Advanced>Datacenter

♦：♦2001windowsXP

♦2003windows2003

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1.Windows操作系统

热•热••・由・*•宓・米・弟・咏・弟・弟・弗.谿•汆.第，

•Windows9x以上版本

-支持图形用户界面

-支持“即插即用”的系统配置方法

-提供通信软件，使用户的计算机系统联接到

InternetJb

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2.UNIX操作系统®

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

•UNIX操作系统是（美）Bell实验室开发的一种通用多用户

交互式分时操作系统。

•自1970年UNIX系统第一版问世。

■结构简练、功能强大、容纳新技术的能力强；

•网络通信功能强:提供了一系列的网络通信工具和协议。

•UNIX系统已成为国际上目前使用最广泛、影响最大的主流

操作系统之一。通常是服务器首选的操作系统。

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3.Linux操作系统®

vjr•热•带，*•宓.米・弟.咏・弟.弟・弗.谿•汆.余，金.礁。弟.东。宏.能。

•Linux操作系统的原创者是芬兰的一名青年学者Linus

Torvolds,具有与UNIX相似的可移植操作系统服务功能。

•多任务多用户的操作系统，可作服务器操作系统

•它是一个开放的、相对安全的系统

•它是集众多用户智慧，共享系统资源的开发模式导致了系统

的成功。

我国自己的操作系统：RedflagLinux操作系统

Linux系统是一种“自由软件”。其源代码向世人公开,

吸引对该系统感兴趣的人们共同工作。

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4.OS/2操作系统®

*•帑•*•带，*•宓•袋，亲.袋•东•弟•弗・・•东•*•金.确・弟.东・宏・弟・

■OS/2系统是IBM公司于1988年推出的用于PC机的操作系

统。OS/2系统是一个多任务、图形用户界面的操作系统，

它提供应用程序间的保护，以确保一个程序或数据不会覆

盖其他的程序或数据。OS/2系统还提供日志用以报告并跟

踪软件的运行。OS/2系统具有较强的多媒体功能、增强的

图形功能以及较多的实用程序。但目前用OS/2设计的应用

程序尚不多见，因而它的应用受到较大的制约。

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实用程序以

热带・热带，弟*•宏・奈・热•朱・弟.乐・咏•汆.格・金.确・弟.酷・宏.谿・

•在计算机系统中，一般把用于完成某些与系统资源及文件

管理相关的程序称为实用程序(UtilityProgram)o一些

工具性的实用程序其实就是操作系统的一部分，但也有一

些实用程序是独立的程序。

实用程序种类主要功能

磁盘格式化为在磁盘上存储文件做准备

文件管理文件拷贝、移动、压缩、删除等

磁盘碎片整理重新存储磁盘上的内容，可使同一文件的不同段存

储在邻接位置

文件卸载删除一个不再需要的文件

文件转换把文件从一种格式转换到另一种格式

反病毒保护计算机系统不受病毒的侵扰

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3.3程序设计语言及

语言处理程序

3.3.1程序役计语言分类

332语言中的数据成分和控制成分

3.3.3语言处理系统

334主要程序语言介绍

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3.3.1程序设计语言分类

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331程序设计语言分类B

加*学・卡•东.*♦也.*•东.潞・*.卷•东.雷・也.*•弟.乐・箔.朴

L机器语言

由0、1代码组成，能被计算机直接识别和执行的指令集合。

特点：占用空间小、执行速度快，不易学习和修改

不同类型机器的指令系统（机器语言）不同，通用性差

2.汇编语言（符号语言）

用助记符代替机器语言中的指令和数据

特点：易修改，保持了速度快，占用空间小的特点

不同类型机器汇编语言不同

3.高级语言

由贴近自然语言的“词”和“数学公式”组成

特点：易学、易读，易修改，通用性好，不依赖于机器

•具有很强的通用性和可移植性

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3.3.2程序语言中的数据成

分和控制成分

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332程序语言基本成分

弟.*•东.*•也.*•东.•热・卷•东.雷・柩.*•弟.也•出.雷・

高级语言种类繁多，但是其基本成份都可归纳为四种:

•数据成分

•运算成分

•控制成分

传输成分

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3.3.2程序语言基本成分

.帑.*弗•尔.*•也.*•东.潞・热・咏•尔.雷・杀.雷•箔.朴

1.数据成分

■数据作为程序操作的对象，具有名称、类型、作用域等特征。

•使用前要对数据的这些特征加以说明。

■数据名称由用户通过标识符命名，类型说明数据需占用存储

单元的多少和存放形式，作用域说明数据可以使用的范围。

■以VB语言为例，数据构造为:

f整型

算术类型i实型f单精度

〔双精度

基本类型V字符类型

枚举类型

数据类型

1数组

派生类型

用户定义类型

332程序语言基本成分恩

弟.*•东.*•也.*•东.•热・卷•东.雷・柩.*•弟.奈•箔.比・

2.控制成分

•控制成分提供一种基本框架，在此基本框架支持下，可以

将数据和对数据的运算组合成程序。

(1)顺序结构

•用来表示一个操作(或语句)

的序列。从操作序列的第一

个操作开始，顺序执行，直至

序列的最后一个操作。

表示形式：A

B

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332程序语言基本成分恩

弟.*•东.*•也.*•东.•热・卷•东.雷・柩.*•弟.奈•箔.比・

2.控制成分

(2)条件选择结构

•由一个条件(P)和两个供选择的操作A和B组成。

•执行过程：

A先计算条件表达式P的值，

A如果P的值为真，则执行操

作A；

»否则执行操作B。

表示形式：IFPTHENA

ELSEB

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332程序语言基本成分恩

弟.*•东.*•也.*•东.•热・卷•东.雷・柩.*•弟.奈•箔.比・

2.控制成分

(3)重复结构

-重复结构为程序描述重复

计算过程提供控制手段，

重复结构有多种形式，最

基本的形式为while型重

复结构。

表示形式：DOWHILEP

A

While型重复结构

LOOP

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3.3.3语方处理系统

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333语言处理系统M

学・V|T•布•半，击・*•宏・乐・分.%・宏・密・安•咏•尔.拿・也.雷•弟.谿.小...

1.语言处理系统的作用：

把用非机器语言编写的各种程序变换成可在计算机上执行

的程序，或最终的计算结果，或其他中间形式。

2.语言处理系统包括:

库文件

程序模块源程序!

1结

r---------------------------------------------H

装

J执

入

正文4亍

一11

果

♦♦♦♦♦♦执

可

______^编辑行

目

标

程序模块1—源程序；程

序

编辑、编译、装入和执行过程

大学计算凡信息救木EB®

333语言处理系统B

*****•卡•东.*♦也.*•东.潞・*.卷•东.雷・也.*•弟.乐・箔.朴

3.翻译程序

•程序语言处理系统与被处理的语言及其处理方法和处理

过程有关。

■每个语言处理系统通常都包含一个翻译程序。

汇编语言源程序汇编程序.目标程序

局级语百源程序

•概念：源语言和源程序

目标语言和目标程序

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333语言处理系统B

*****•卡•东.*♦也.*•东.潞・*.卷•东.雷・也.*•弟.乐・箔.朴

3.翻译程序

(1)对汇编语言的源程序的翻译

汇编程序:将汇编语言的源程序翻译成目标程序

(2)对高级语言源程序的翻译

•解释程序：对源程序从头到尾逐句扫描，翻译一句执行一句c

不形成目标程序。相当于自然语言的“旦逞”。

特点:实现算法简单、运行效率低

•编译程序：对源程序扫描一遍或几遍，最终形成一个可在

计算机上执行的目标程序。相当于“笔译”。

特点:高效运行,以备多次执行、实现算法较为复杂

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3.3.4主委程序语言介绍

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一..334主要程序语言介绍M

学***•**•宏・弟・吉.宏・宏・热•安•弟•东.余・金•雷•弟.谿.小.朴

1.FORTRAN语言

•最早的一种高级语言

•主要用于数值计算方面的程序设计语言。

•特点：

接近数学公式、简单易用。允许复数与双精度实数运算

2.ALGOL语言

•程序设计语言发展史上的里程碑。

•后继语言PASCAL被称为第一个结构化程序设计语言。

•PASCAL语言：具有丰富的数据类型和灵活的控制结构，

编译效率高，强调程序的可靠性和易于验证性曾经成为大

学程序设计教学的优选语言。

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...3.3.4主要程序语言介绍M

*****•*卡•东.*♦也.*•东.潞・*.卷•东.雷・也.*•弟.乐・箔.朴

3.Java语

己•由SUN公司于1995年5月正式对外公布的一种面向对象的、

用于网络环境的程序设计语言。

•特点：适用于网络分布环境，具有一定的平台独立性、安

全性和稳定性。

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...3.3.4主要程序语言介绍M

*****•*卡•东.*♦也.*•东.潞・*.卷•东.雷・也.*•弟.乐・箔.朴

4.C语言和C++语言

•C语言：

1972年至1973间由AT&T公司Bell实验室的D.M.Ritchie

在BCPL语言基础上设计而成的，著名的UNIX操作系统就是用

C语言编写的。

•特点：

语言与运行支撑环境分离、可移植性好、语言规模小因而

相对简单、具有指针类型等，C语言本身简洁、高度灵活、程

序运行效率高。此外，在c语言中，有不少操作直接对应实际

机器所执行的动作，并在许多场合可以代替汇编语言。

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一..334主要程序语言介绍M

学***•**•宏・弟・吉.宏・宏・热•安•弟•东.余・金•雷•弟.谿.小.朴

4.C语言和C++语言

•C++语言：

以C语言为基础发展起来的通用程序设计语言。C++内

置面向对象的机制，支持数据抽象。最先由Bell实验室的

B.stroustrup在1980年代设计并实现，至今仍在不断发展。

•C++语言是对C语言的扩充，扩充的内容绝大部分来自其他

著名语言（如Simula、ALG0L68、Ada等）的最佳特性。由

于C++语言既有数据抽象和面向对象能力，运行性能高，又

能与C语言相兼容，使得数量巨大的C语言程序能方便地在

C++语言环境中重用。因而近年来C++语言迅速流行，成为

当前面向对象程序设计的主流语言。

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3.4算法和计算机软件理论基础

3.4.1算法和数据结构

3.4.2计算机软件理没基砒

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3.4.1算法和数据结构

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341算法和数据结构