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第3章操作系统基础 信息工程学院信息基础科学系 主要内容 什么是操作系统 操作系统的功能有哪些 程序 数据如何在计算机中存储 文件管理 程序 数据如何在计算机中运行处理 分配内存 分配cpu 分配设备 引言 首先我们先看一个程序的执行过程 第1步 一个程序为了长期保存 应先将其建立保存在外存 主要是磁盘 中 第2步 在执行时需要将程序从外存装载到内存 因为CPU不能直接对外存中的程序或数据进行操作 只能对内存中的程序或数据进行操作 第3步 依据程序中内容 一条一条的执行指令 每条指令的执行又分为三部曲 取指令 分析指令和执行指令 第4步 输出结果 第5步 运行结束 释放资源 引言 从上述的一个程序执行的过程中 一般要遇到一些问题 1 将程序保存在外存的什么位置 如何区分不同的文件 2 将程序从外存装载到内存的什么位置 如何分配内存 3 如何获得CPU的资源 如果有多个程序要运行 如何处理 4 如何获得外设的资源 5 如何释放资源 等等 这些问题是如何解决 如何处理 这些都是操作系统要解决和处理的问题 也就是操作系统的基本功能 操作系统的意义 操作系统是计算机系统中的一个最基本的系统软件它有效地管理和分配计算机的软 硬件资源 合理地组织计算机的工作流程 控制程序的执行 使整个计算机系统能高效地运行 操作系统的基本功能 操作系统实质上是规模庞大 功能复杂的一组程序的集合 每个程序完成特定的功能 具体有5大功能模块处理机管理 CPU管理 存储管理 内存管理 设备管理文件管理作业管理 操作系统在计算机系统中的地位 操作系统是其他软件和硬件之间的接口 以及其他软件的共同环境安装了操作系统的计算机是一种用户及其应用系统的工作 平台 操作系统的两种工作界面 操作系统是用户与计算机之间的接口和界面操作系统提供的用户工作界面一般有两种 命令行界面图形界面 命令行工作界面 方式 用户必须学习 掌握并使用计算机熟悉的一套操作命令来操作使用计算机不同的操作系统提供的操作命令是不同的DOS就是该工作界面和使用方式 图形工作界面 方式 是一种可视化的工作界面用户不必记忆命令只需点击鼠标即可实现和完成操作WINDOWS操作系统就是这种方式 操作系统的类型 批处理操作系统分时操作系统实时操作系统个人计算机 网络操作系统分布式操作系统嵌入式操作系统 操作系统的类型 操作系统类型见教材P47页 自学 典型操作系统 MS DOS 应用广泛 单用户单任务 命令行方式WINDOWS 95 98 2000 XP Vista 应用广泛 系列化 单用户多任务 视窗界面UNIX 针对程序开发的专家应用平台Linux 免费的UNIX其他 针对不同的计算机系统和不同的专门应用领域 因为文件管理和用户最密切相关 也是一个用户掌握的重点 所以我们首先介绍文件管理 问题的提出 程序 数据如何在计算机中存储 引入 我们已经知道 外存储器用来存放暂时不需要处理的数据和暂时不需要运行的程序外存储器里存放着安装在计算机中的所有程序 操作系统 Office办公软件 高级语言处理软件等等 以及用户的各种文件 程序文件 作业 课件 音乐文件 视频文件等等那么 程序 数据如何在计算机中存储和组织管理呢 实际上在计算机中保持数据 就像一个图书馆里存储着大量的图书和资料一样 怎样存放和管理呢 管理的目的是为了方便使用这就是操作系统的文件管理模块要做的事情 基本内容 文件如何标识文件如何存放在外部存储设备上存储在存储器中的文件如何管理如何方便用户对文件的操作 存放在外存储器上的信息 都是以文件的形式进行组织 存放和管理的那么什么是文件呢 文件的意义 文件是提供给计算机或用户访问使用的具有标识的存储在某种介质上的相关联的信息的集合 文件通过标识进行区分 文件都要存储在外部设备上 存储设备都有特定的存储介质 比如软盘 硬盘 优盘等 信息的集合可以是程序也可以是具有一定格式的数据 文件存在的意义就在于被访问被调用统称为文件操作 文件名 文件名由主文件名和扩展名两部分组成 两者之间用 分隔开例如 txl doc大学计算机基础 操作系统 ppt文件名是文件标识的组成要素扩展名标示了文件的类型扩展名不是必须的不同的操作系统有自己独立的 命名规则 Windows下的文件名 支持DOS的命名规则 8 3规则 支持长文件名可以包含空格扩展名的字符个数可以超过3个不能使用的字符 同时使用各种图标标示不同类型的文件 扩展名的约定 文件目录 操作系统在存储文件时 将首先在存储器上建立一种特殊的文件其内容是保存在该存储器上的全部文件的 文件说明信息 该文件形式上是一张表 每个文件的 文件说明信息 在该文件 表 中占一个记录行该文件称为目录文件 简称 目录 其中每一个记录称为一个 目录项 目录文件及目录项图示 如 D盘根目录D 文件的基本信息 一个文件的基本信息至少应包含以下信息 1 文件名 2 文件类型 3 文件长度 4 文件的存放位置 5 文件的建立日期时间文件的基本信息可通过 属性 窗口查询 子目录的意义 如果在当前目录中 包含着另外的一个或多个目录 则称被包含的目录是当前目录的 子目录 子目录中还可以再包含一个或多个下一级的子目录由此形成一个多级的目录结构 目录的组织与管理 外存上的文件很多 如果全部堆放在一起 要寻找某个文件就比较困难 也经常会发生因文件重名而引起的新文件内容覆盖已有文件等许多问题因而 目前各种操作系统普遍采用一种称为目录 Directory 的分层结构把文件组织起来 各种文件分散到目录结构中的不同位置 以利于对它们进行分类管理和使用 目录的组织与管理 在每个磁盘 或磁盘分区 上首先设置一个唯一的基础目录文件 称为 根目录 根目录是在作磁盘格式化时由系统创建根目录以下各级子目录由用户根据自己的实际需要创建任意目录下都可以保存文件或建立新的子目录若干有包含关系的 有机组织起来的子目录构成 倒 树型目录结构形式操作系统以多级目录的方式对文件进行组织和管理 同类文件同用途文件同属性文件等等 文件目录的树形结构示意 文件目录的树形结构示意 文件的标识方法 文件必须进行标识文件以 文件标识名 进行操作在层次结构的文件系统中 文件标识名应有三个要素盘符路径文件名在存储器中不允许同时存在其标识名相同的文件 文件的访问路径 路径 实际上是沿着目录树的 枝杈 指向所要找的目录时 必须经过目录名的顺序组合在路径的表示中 目录名之间用反斜杠 分隔 user myfile data network homework 绝对路径和相对路径 一条路径的描述如果是从根目录开始 称为绝对路径一条路径的描述如果是从当前目录开始 称为相对路径相对路径 user DATA C DATA DATA1 TXT DATA FOR DAT FF1 TXT绝对路径 D PROG FORTRAN A FOR 几个重要的符号 通配符 根目录 绝对路径 父目录 相对路径 当前目录 相对路径 绝对路径和相对路径举例 通过绝对路径对3个文件的表示是 C 子目录1 子目录2 子目录3 File1C 子目录1 子目录2 子目录3 File2C 子目录2 子目录3 File1 文件的通配符 应用目的 同时操作一批文件 而并非一个实现的方法 用一个特殊字符替代构成文件名的某一些字符这个特殊的字符就是 通配符 Windows下有两个通配符 星号 星号可以代替一个或若干个任意字符问号 一个问号只能代替一个任意字符 通配符举例 在当前磁盘上有下列文件 AA1 EXEAA1 FORAA1 OBJFL123 LIBAA123 FORAB123 BASAL123 LIBBL12 BAS使用通配符所能操作的文件 AA FORAA AA 123 BAS 通配符举例 在当前磁盘上有下列文件 AA1 EXEAA1 FORAA1 OBJFL123 LIBAA123 FORAB123 BASAL123 LIBBL12 BAS使用通配符所能操作的文件 AA FORAA1 FORAA123 FORAA AA1 EXEAA1 FORAA1 OBJAA123 FORAA AA1 EXEAA1 FORAA1 OBJ 123 FL123 LIBAA123 FORAB123 BASAL123 LIB BASAB123 BASBL12 BAS 文件系统 文件管理是操作系统的一项重要工作 是由操作系统中的 文件系统 来完成的文件系统具有的功能按照文件的物理结构 解决文件的存储问题提供文件目录的建立 修改 共享和删除服务提供文件的创建 打开 关闭 查找 删除等使用操作提供文件存取权限的设置和修改服务提供文件备份 恢复和转储等服务 Windows下的文件操作 Windows下的文件操作方式 三种文件管理工具 我的电脑 本地 网上邻居 网络 资源管理器 两者综合 三种文件操作方法 菜单项 工具按钮 鼠标拖动 Windows下的文件的属性 只读属性 只能进行读操作 不能删除和修改隐藏属性 除非特别设置 将不显示该文件的文件名存档属性 系统仅对设置了存档属性的文档进行备份系统属性 系统文件具有系统属性 在WIN下表现为更改或删除系统文件将给出专门的对话框 要求确认文件的属性可以进行设