计算机操作系统入门第六章.ppt

第16次课典型操作系统分析 一 本次课学习如下知识 Unix操作系统的历史 Unix操作系统的设计目标 Unix操作系统的程序员接口 Unix操作系统的用户接口 Unix操作系统的进程管理 第6章典型操作系统分析这一章要介绍已经广泛使用的几个具体的操作系统 UNIX操作系统 MS DOS操作系统 和WindowsNT操作系统 6 1UNIX操作系统6 1 1历史6 1 2设计目标 UNIX操作系统的主要特点 UNIX操作系统的组成 操作系统内核的功能 系统程序的作用 其系统结构如下图所示 UNIX系统结构 UNIX操作系统的设计特点 1 开放方式 2 简洁的设计思想 3 简单的文件系统 4 简单而统一的I O设备接口 5 可移植性 6 使用了日志技术的文件系统 7 各种分布式文件系统和分布式的服务 6 1 3程序员接口1 程序员接口的作用 2 系统调用的类型 3 文件操作 设备文件 与文件操作有关的系统调用 create open read write close lseek stat 调用的返回值 使用open系统调用及其参数lseek系统调用的作用及其参数系统调用Close的作用系统调用statr的功能系统调用renam 更名 change 改变保护模式 chown 改变所有者和分组 系统调用inctl 设备操作 opendir readdir closdir等调用 2 进程控制 新进程的创建 由系统调用fork实现 Execue系统调用的作用3 信号 信号机制的作用 产生信号的kill系统调用的两个参数 ALARM调用 PAUSE调用4 信息处理 gettimer setitimer 获得 设置计时器间隔 getlineofdat settimeofday 获得 设置当前时间 getpid 获得进程标识符 gethostname 获得运行机器的主机名 6 1 4用户接口1 用户接口的作用2 用户接口的的操作命令 mkdir 创建目录 rmdir 移动目录 cd 改变当前目录 pwd 打印当前目录的绝对路径名 ls 显示当前目录中的文件名 cp 建立一个文件的拷贝 mv 将文件移动到其它目录 rm 删除一个文件 cat 在终端显示文件内容 more 在终端按页显示文件内容 head 显示文件的前几行 tail 显示文件的后几行 3 Shells和命令 命令解释器 Shell程序4 标准输入输出 标准输入 输出 出错 位置 输入输出重定向符 和 的作用如 ls file1是将当前目录内容输出至文件file1中 pr file1 file2从file1输入 然后将带格式的file1输出到file2 4 管道 过滤器 管道命令如 ls pr将ls命令的输出结果 作为pr命令的输入 然后执行pr命令 对部分数据的加工和过滤等功能的命令 如 Sort 对文件的内容按某种规定的方式进行排序 Grep 从指定的文件中搜索符合特定模式的行 Tail 列出文件的后几行 Tr 实现字符的转换 大小写转换 Pr 将要打印的文件规范化 包括设置页眉 页码等 6 1 5进程管理 UNIX与其它系统的主要区别 系统内核的功能 系统的启动过程 核心态和用户态 UNIX的虚拟存储系统1 进程的概念2 进程的状态3 进程上下文用户地址空间 进程控制块 硬件上下文 用户凭证4 进程控制 进程的创建fork系统调用的作用Frok系统调用完成的操作 执行进程Exec系统调用的作用Exec系统调用执行的任务 进程终止系统调用exit 的作用exit 函数执行的动作 5 进程调度 UNIX中的调度器 进程调度算法的计算方法 UNIX系统的时间片轮转调度 进程被阻塞时的调度 小结本次课的重点知识 UNIX操作系统的设计目标 UNIX操作系统的用户接口 UNIX操作系统的程度员接口 UNIX操作系统的进程管理难点知识 UNIX操作系统的进程调度和进程控制 第17课内存管理 文件管理与设备管理本次课学习如下知识 UNIX操作系统的内存管理 UNIX操作系统的文件系统 UNIX操作系统的I O设备管理 6 1 6内存管理操作系统采用交换技术来扩充内存 1 交换 交换技术的概念 进程在内存与外存之间的移动 换进内存和换出内存进程的选择 交换器选择交换进程的算法 UNIX文件系统中的s5fs磁盘分区情况 如下图所示 s5fs磁盘分区布局 2 分页管理 交换内存管理的缺点 基于交换的内存管理 分页管理的概念 分页管理的优点 分页系统中的页表的作用 分页管理的执行 3 分页管理的实现 硬件地址转换 页面替换算法 6 1 7文件系统 文件系统对文件的读 写操作 打开文件描述符表及i节点表 文件的描述符表记录了文件的读写位置 如下图所示 6 1 8I O设备管理 UNIX中I O子系统的作用 用户应用程序与外设的通信 驱动程序的中断处理函数 块设备和字符设备及其接口 设备开关表 I O子系统的作用 UNIX的设备命名方式 小结本次课的重点知识 UNIX操作系统中交换技术的实现 UNIX操作系统分管理的实现 UNIX系统的文件系统对文件的读 写操作 UNIX操作系统用户应用程序与外设的通信 驱动程序的中断处理函数 块设备和字符设备及其接口 难点 UNIX操作系统中交换技术的实现 第18课MS DOS操作系统本次课学习如下知识 MS DOS操作系统 MS DOS的历史 MS DOS基本结构 MS DOS的进程管理 DOS的内存管理 6 2MS DOS操作系统MS DOS操作系统是一个单处理机系统 它是第一个适合于个人计算机的操作系统 6 2 1MS DOS的历史 6 2 2MS DOS基本结构1 MS DOS的组成MS DOS采用模块化结构 它主要由如下五部分组成 ROM中的BIOS模块 IO SYS模块 MSDOS SYS模块 COMMAND COM模块和引导程序 BIOS BIOS是计算机硬件与操作系统的接口 BIOS的基本输入输出功能 IO SYS IO SYS是MS DOS和ROMBIOS之间的接口程序 IO SYS的功能 MSDOS SYS MSDOS SYS的功能 COMMAND COM COMMAND COM的组成 COMMAND COM的功能 引导程序 引导程序的功能2 MS DOS启动过程 冷启动的作用 冷启动的作用 冷启动所执行的基本操作 热启动 热启动与冷启动的区别 3 MS DOS的文件系统 MS DOS的有文件描述符 DOS的路径名和通配符 DOS文件的属性 装入内中的DOS布局 6 2 3DOS的进程管理1 进程的概念 父进程与子进程之间的关系 com和 exe文件 程序段前缀PSP 2 进程的实现 一个进程创建时 MS DOS执行的操作步骤 给进程分配内存 建立PSP 加载可执行文件 启动程序 6 2 4DOS的内存管理 MS DOS的基本内存 基本内存存放的内容 上端内存的地址空间 扩展内存的地址空间 扩充内存的特点 高端内存的地址空间 如何充分使用常规内存以外的存储空间 如何使用和管理扩充内存 扩展内存 EMM386 EXE的作用 小结本次课的重点知识 MS DOS基本结构 DOS的文件系统 MS DOS的进程管理 DOS的内存管理难点 如何充分使用常规内存以外的存储空间 如何使用和管理扩充内存 扩展内存 EMM386 EXE的作用 第19课文件系统与I O管理本次课学习如下知识 文件系统的管理 I O管理 MS DOS系统调用 6 2 5文件系统的管理 硬盘的结构 0柱面0磁道上第一个扇区存放主引导记录0柱面1磁道1扇区存放DOS引导记录接下来依次是FAT 文件分配表 FAT的作用 FAT的结构如下图所示 MS DOS文件分配表 磁盘空间的分配 磁盘的目录区 目录项中有一个字节的属性值 它包括哪些属性项 接下来的四个域中存放哪些内容 6 2 6I O管理 MS DOS中的所有I O如何实现其功能 每个特殊文件相关联的设备驱动程序 如何加载某个设备驱动程序 驱动程序链表的表头及表头指针 属性字的作用 字符设备驱动程序 6 2 7MS DOS系统调用1 进程管理 Load and exec name args Load overlay name args End Prog status Keep prog mem size status Get Child Status 2 内存管理Alloc memorynbytes分配内存块 free allocated mem add 释放内存块 Set mem blk size size addr 改变所分配的内存块大小 Set alloc strategy选择内存分配策略 Get alloc strategy获得内存分配策略 Set upper mem link yesno 设置高端内存 Get upper mem link 确定高端内存是否可用 3 文件管理 Creat创建文件 open打开文件 以指定方式打开 Close关闭文件 Read将文件数据读入缓冲区 Write将缓冲区数据写入文件 MV file ptr在文件中定位文件指针 Rename file重命名文件 Delete file删除文件 Get file date获得文件最近修改日期 Create dir创建目录 Rename dir删除一个空目录 Chang our dir改变工作目录 Get our dir获得当前工作目录 4 I O设备 系统调用的实现 小结本次课的重点知识 硬盘的结构 磁盘空间的分配和磁盘的目录区 MS DOS中的所有I O如何实现其功能 每个特殊文件相关联的设备驱动程序 如何加载某个设备驱动程序 DOS的进程管理 内存管理和文件管理 难点知识 驱动程序链表的表头及表头指针 DOS的进程管理和内存管理 第20课WindowsNT操作系统本次课学习如下知识 WindowsNT的发展历史 WindowsNT的设计原则 WindowsNT的系统组件 WindowsNT的进程和线程管理 WindowsNT的存储管理 6 3WindowsNT操作系统MicrosoftWindowsNT操作系统是 32位抢占式 多任务 可 移植到各种各样的处理器结构上 6 3 1历史6 3 2设计原则WindowsNT的设计原则为 1 可扩充性 可扩充性的重要意义 可扩充性的实现 2 可移植性 何谓可移植性 可移植的体现 3 可靠性 可靠性的概念 文件系统使用NTFS格式的优点 4 可兼容性 可兼容性的意义 有哪些可兼容性 5 高性能 用哪些方法实现高性能 NT的系统结构如下图所示 6 3 3系统组件 1 硬件抽象层 硬件抽象层隐藏了各种与硬件有关的细节 HAL 2 内核 内核为执行体和子系统提供了基本的运行基础 内核提供四个主要功能 3 执行体 执行体为环境子系统提供了一套服务程序 对象管理器 虚拟内存管理器 进程管理器 I O管理器 安全引用监视器 4 环境子系统 WindowsNT提供的三种环境子系统 环境子系统的作用 WIN32子系统由下列重要组件构成 环境子系统进程 核心态设备驱动程序 子系统动态链接库 图形设备驱动程序 POS1X子系统 OS 2子系统 MS DOS子系统 6 3 4进程和线程管理1 进程 线程的概念 进程和线程的概念 从线程的创建到线程的终止 线程有六个状态 就绪 备用 运行 等待 转换和终止 2 线程调度 如何调度线程 引起线程调度的事件 线程的优先级 时间片 调度方案 自动切换 抢先调度 时间片结束 6 3 5存储管理WindowsNT的存储管理的任务 1 保留与提交内存2 共享内存 共享内存的含义 共享内存的实现 NT为进程和操作系统本身提供的内存机制所采用的方法 3 地址转换 NT的地址转换所使用的方法 地址转换过程 4 页面调度策略虚拟内存系统采用的页面调度策略 取页策略 置页策略 替换策略 小结本次课的重点知识 WindowsNT的设计原则 WindowsNT的系统结构 进程和线程管理 线程调度 WindowsNT的存储管理的任务难点知识 引起线程调度的事件 虚拟内存系统采用的页面调度策略 第21课文件系统与I O系统本次课学习如下知识 WindowsNT的文件系统 WindowsNT的I O系统 6 3 6文件系统1 WindowsNT文件系统的优点 2 NTFS结构 NTFS结构的卷 簇的概念及其作用 逻辑簇号的作用 MFT的作用 ID号的作用 3 文件名及其属性 文件名的命名规则 文件描述符的格式 将长文件名转换为MS DOS的文件名使用的法则 常驻属性和非常属性 文件名索引 图6 20NTFS文件描述符 4 文件的恢复 文件的恢复的意义 文件可可恢复性的实现 更安全和更高的系统性能的实现 5 容错 容错功能的必要性 容错功能的实现方法 逻辑卷的方法将物理分区组合成带区集镜像集 备用扇区等冗余存储方案 6 3 7I O系统WindowsNTI O系统结构如下图所示 I O系统结构图 1 I O子系统API是一组执行体系统服务的I O函数 I O管理器是负责驱动I O请求的处理 核心态设备驱动程序把I O请求转化为对硬件设备的特定的控制请求 驱动程序支持例程被设备驱动程序用来完成它们的I O请求 硬件抽象层 HAL I O访问例程把设备驱动程序与多种多样的硬件平台隔离开来 2 I O管理器 I O管理器的作用 I O请求包 虚拟地址控制块索引入口 3 映射文件I O 映射文件的概念 映射文件的作用 4 设备驱动程序Win32设备驱动程序主要支持三种设备类型 虚拟设备驱动程序 核心态图形驱动程序 核心态设备驱动程序处理核心态设备驱动程序I O包括