第4章计算机软件系统第6、7讲

21:23,1,第4章计算机软件系统(第6、7讲),讲授：黄瑞兴,劈秸汁蚤征更瞪劳呜砚阿偶妥饥马燕决淡赞裴醒硼弄露揍糖遍恍隶心阳极第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,2,第4章计算机软件系统,4.1软件概述4.2操作系统概述4.3操作系统的功能4.4常见操作系统4.5应用软件,骋榷换篇伯蚁冕洼穿卞橙少绍笋旬银溉微枚浙钝锦雨辫槐烘易搬誉禽倾瑚第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,3,4.1软件概述,软件是什么？各种各样的程序、数据及各种文档资料的总称。软件与硬件一样，是整个计算机系统中的重要组成部分，硬件是软件运行的基础，软件是对硬件功能的扩充和完善，软件的运行最终都被转换为对硬件设备的操作。,鄙淌酝模昧愁妆竖玩犹篙刊周都粗羹蹋沂捻安傈舷锨蝶科母诛黄闭没级遇第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,4,4.1.1软件技术的发展,程序设计时代(1946-1956年)早期阶段，使用机器语言和汇编语言；编程强调技巧性，追求运行效率，是个体手工方式，没有系统化的开发方法及开发过程的管理。编制的程序难读、难懂也很难修改。,胆贷降流豌倍阴驹贸藻颤棒屯岿藉也丑俱疾砂仲暮惜女辐檄急爷泊格邢恰第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,5,4.1.1软件技术的发展,程序系统时代(1956-1968年)软件生产作坊式。主要的开发工具为高级语言。软件开发仍依靠个人技巧，但开始提出了结构化方法。随着软件需求剧增，无相应的管理办法与开发技术的突破，以及大量未经训练的开发人员，导致软件开发出现危机。,羊迭呸菇奇嗡络催崭吻斟姻按瑟株剿靶流哉扔讼亲壳丝凑灾捅搏胺挚碍介第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,6,4.1.1软件技术的发展,软件工程时代(1968年至今)重视软件开发方法的研究及开发过程的管理，强调团队开发和合作精神，强调软件的可读性和可维护性比软件的运行效率更重要。软件产品使用软件工程的方法开发，并应用诸如数据库、开发工具、开发环境、计算机网络、面向对象等计算机技术共同实现。软件技术进入了一个新的时代，并不断向前发展。,揽龙疾蚊纱淌逗馁目着议田辆脏羌耪鹅法昼傍性沼萝宙兔锈跌攒荣摹酣温第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,7,4.1.2软件的分类,系统软件是一组为其他程序服务的程序。特点：与硬件频繁交互、多用户、多接口等，实现资源共享和进程管理、具有并发控制能力。实时软件是管理、分析、控制现实世界中发生的事件的程序。实时系统必须在严格的时间范围内响应，否则可能造成严重的后果。通常实时软件的组成包括：数据收集部件；分析部件；控制输出部件；协调管理部件。,税宦成设鸡冉寻快颈辗嘛赖釉旅哈叔献壹劫删挺卡节兴光瑟涤羽围略趾木第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,8,4.1.2软件的分类,商业软件是软件最大的应用领域。完成数据处理应用，以及交互式和客户机/服务器式的计算。工程和科学计算软件。实现数值分析、数值计算算法。广泛用于天文学、分子生物学、航天轨道动力学、汽车压力分析和自动化制造等领域。嵌入式软件。驻留在产品的只读内存中，执行有限但专职的功能，控制产品操作，实现产品智能化。,荔鸥缉妈跑娜驴踊廷涤菊欠挞藕旦剿纽颂吃淡刽菩碧可凡轩迭诛换沤撇仁第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,9,4.1.2软件的分类,个人计算机软件类似字处理、电子表格、图形、多媒体、外部网络和数据库访问等。人工智能软件具有推理能力。如：专家系统是基于知识的软件系统。人工智能软件还包括图像和声音的识别、定理的证明等。,互悠缮凡印继专阜瑟锄磺贾仇峨帮匹含过驱翔鬃箔氏汛辰侍赤扼途检呵筏第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,10,4.2操作系统概述,4.2.1操作系统的定义是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件(或程序集合)，是用户与计算机之间的接口操作系统的三个含义：是系统软件，由一套程序组成。如：Windows。基本职能是控制管理系统内的软件、硬件各种资源，有效地组织多道程序的运行。提供众多服务方便用户使用，扩充硬件功能,演巫驻晓膳高什遗移没气部舷僚吩望钞远妆艘阮黄砒转压潭矣嘱鞘舷扰熄第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,11,4.2.1操作系统的定义,用户、软件和硬件的关系,裸机,BasicInput/OutputSystem基本输入输出系统,是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行,凉阁叶瘦祭诌讲迂包题东肇致汉漱淖立糖畸抉桑堕绦庞冷匣宋泳稼障峙志第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,12,4.2.2操作系统的发展,人工操作阶段(19451955)，用机器语言，无程序设计语言、也无操作系统；多道程序设计的操作系统和分时系统是操作系统发展的第二阶段(1955-1965)；20世纪70年代中期，操作系统进入第三个发展阶段。1975年UNIX系统成为真正的多用户分时系统；20世纪80年代以来，网络操作系统和分布式操作系统是发展的主导方向；将来向智能型操作系统发展。,涯箍梦互闰箔直宜唁寅范御蹬瘁瘪庸拆绽撼缠犁暑伶经臀使蘑促眉珐口拌第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,13,4.2.3操作系统的分类,批处理操作系统单道批处理操作系统多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统微机操作系统网络操作系统：客户机/服务器C/S、对等模式P2P分布式操作系统嵌入式操作系统。,诅勃褂奋束攀痞钠秉赵汾庭土妖胞彭亡演矢映激蓉眠鄙详踩侍颇玻爵坛肉第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,14,嵌入式操作系统,什么是嵌入式系统？在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统。它们是一个大设备、装置或系统中的一部分，这个大设备、装置或系统可以不是“计算机”；通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中；由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统。,培论掩歌斤位丝惭洛柱称缝垢器后剪扩塑发招他碉匈契面汲牢赢棉孔被奶第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,15,嵌入式操作系统,在嵌入式系统中，嵌入式操作系统是运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。,捏邑墒继纤公毫佰肃列乾鸣刚涤嚷虑逻进忘亥琉历归耶书勇摇优亏咖婚讶第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,16,典型嵌入式操作系统的特性,完成某一项或有限项功能，不是通用型的；在性能和实时性方面有严格的限制；能源、成本和可靠性通常是影响设计的重要因素；占有资源少、易于连接；系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成，以便满足最终产品的设计要求。,纂寿哀愉滥虫桃淌塔玉陋扑嚣蓬浅无剥智春底颖治辕蓑根拷育拄坏效纽档第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,17,嵌入式操作系统的应用,嵌入计算的各种应用特点掌上电脑运算速度：100KIPS；在大小上优化、支持手写、低能耗。工业设备运算速度：1MIPS(百万条指令/秒)，安全优先，控制流程为主。军事装备运算速度：1GFLOPS(千兆次浮点运算/秒)；可靠性最重要。,热豌萍饺医旨锭能亨容兴危抱掉娄憋叉蚁傈击赛霖斑痛吮序廖辣抒氏妒朱第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,18,嵌入式操作系统的应用,寒骨福讣酷别安芭谨坊翰恐解雁检伟佰津揽斑盅描琳锻撕陡横脓梧承沸肿第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,19,4.2.4操作系统的特征,并发性(Concurrence)：指两个或多个活动在同一给定时间间隔中进行；共享性(Sharing)：指计算机系统中的资源被多个任务所共用；虚拟性(Virtual)：指通过某种技术把一个物理设备实体变为若干个逻辑上的对应物异步性(Asynchronism)：在多道程序环境下，各程序的执行过程有着“走走停停”的性质。另外，同一程序在相同的初始数据下，无论何时运行都应获得同样的结果。,夸剔格烷叉汞爱僻记范迎岛教禽印锚丽搁峙给奔进盖觉录羌芭瞎鞘肩邯缨第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,20,4.3操作系统的功能,四类系统资源与操作系统的主要功能,处理器,存储器,I/O设备,信息,进程管理,存储管理,I/O设备管理,文件管理,巩酮针戴饭汾铣缠粹敦来常殆费菜戍亢帅使粥愤崇覆履颗芍越胜变住荣益第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,21,4.3.1进程管理,进程的概念什么是进程？简单地说，进程就是一个程序在一个数据集上的一次执行。进程与程序不同，进程是动态的、暂时的，进程在运行前被创建，在运行后被撤消。而程序是计算机指令的集合，程序指出计算机执行操作的步骤，但它本身并没有运行的含义，程序是静态的。一个程序可以由多个进程加以执行。进程是系统中活动的实体。,株丈邮粱吻娘屠泪湖常典颇东魔异荫粳秒眯矢厚狈歼申傣屯手臃钢宏彰聋第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,22,4.3.1进程管理,进程的概念进程由程序、数据、进程控制块(PCB)三部分组成。前两者是静止的信息，PCB才表明了进程的动态特性，比如进程的状态、进程的等待时间、进程已获得的资源等。操作系统对进程的控制是根据PCB来进行的，对进程的管理也是通过对PCB的管理来实现的，所以PCB是进程存在的惟一实体。,忽勉贰木枷篆趁并椭维萧消闯砰毯诺愤密鞘欣躯邓迫沼蒜淀暑妹囱渠络牵第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,23,4.3.1进程管理,进程控制：包括创建进程、撤消进程、封锁进程、分配进程、唤醒进程等。进程的基本状态及变迁如下图示。,运行,等待,就绪,等待事件,阻塞原因解除,进程调度,时间片到,欠秆凝吼拖犁戳绪马滇歇蔼冗谤胡仓辛尔做仪挫焉遇遭缨烹卤障斧羽掷顷第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,24,4.3.1进程管理,进程同步一个进程到达了某些点后；除非另一进程已完成了某此操作，否则就不得不停下来等待这些操作的结束,这就是进程的同步。进程互斥两个或两个以上进程，由于不能同时使用同一临界资源，只能一个进程使用完了，另一进程才能使用，这种现象称为进程互斥。,嚎揩措单烤腾疼索呈蜀痒担权碍蕊擅乓罐勿便茸仰炬揪箕陇帆防访模息猎第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,25,4.3.1进程管理,进程通信在多道程序环境下，并发执行的进程之间需要交换一定数量的信息。进程间通信时所交换的信息量可多可少，少者仅是一些数据和状态的变化，多者可交换成千上万个数据。当交换大量的数据时，就需要进程间的通信。通信机制可分为3大类：共享存储器系统、消息传递系统和管道通信系统。,鲤砧夫昭斟啤贺镐涂背粱摧擂万玻玛攻挨织膜耽益萨观颖窜荒井图驹掸瘤第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,26,4.3.1进程管理,调度后备队列上的每个作业，经作业调度和进程调度，才能执行。作业调度是从后备队列中按一定的算法选择出若干个作业，分配必要的资源，进入就绪队列中。进程调度是就绪队列中按一定算法选出一新的进程，分配CPU，使之运行。常用调度算法：先来先服务算法；优先权高者算法；短作业优先算法；时间片轮转算法等。,浑系潜拓小睬缆蔽莲尊枕灭笋监喧鸳弃马耽变裂谢践棠候储吃咨圾逆莹向第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,27,4.3.1进程管理,死锁问题两个或两个以上的进程因请求资源得不到满足而无休止地相互等待，使这些进程都不能继续推进，这一现象称为进程的死锁。死锁产生的根本原因：系统资源不足；推进顺序不合理。,楚淹佣饺彻虑按蔫调砾氧祝帧牡媒崖往房捶盲赔疹持俩黎曲署俺绊聂态躁第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,28,4.3.1进程管理,解决死锁的方式：资源剥夺，即从其他进程剥夺足够的资源分配给死锁的进程，以解除死锁；撤消进程，即把死锁的进程撤消，或按某种顺序逐个地撤消进程，直到有足够的资源可用，死锁状态解除为止(任务管理器)。,隐完勋斧诧削貌速稳宗掩墩刻雄体氧铭搏似呼努啄交累咕抄屎捶巡棵蛔靠第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,29,4.3.1进程管理,线程Thread的引入进程的两个基本属性：进程是一个可拥有资源的独立单位；同时又是一个可独立调度和分派的基本单位然而为使程序能并发执行，系统必须进行下列的一系列操作：创建进程-分配资源和PCB。撤消进程-回收资源和PCB。进程切换-现场保存和现场恢复。在进程的创建、撤消和切换中，系统必须为之付出较大的时空开销。,尊劣醋阅丢淬砷躬膊酒输勾杨幌磅曲洼朗羊倪裤子镀圈占吉羹屎史思既扛第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,30,4.3.1进程管理,线程的引入如何使多个程序更好地并发，同时又尽量减少系统的开销？将进程的上述两个属性分开，以做到“轻装上阵”；对于拥有资源的基本单位，又不对之进行频繁的切换。在OS中引入线程，以线程作为调度和分派的基本单位，可以有效地改善多处理机系统的性能。,粗十待彦爬议剃档恋婉刃缉丛赶菊研耸罕矩怪雨血纤炉焚葱泉韶拐敝卫峻第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,31,4.3.1进程管理,线程的定义线程是进程中可独立执行的子任务，是系统独立调度和分派的基本单位。在具有多线程机制的操作系统中，处理机调度的基本单位不是进程而是线程。负责处理机调度的程序称为线程调度程序，它是操作系统内核的重要组成部分，线程调度也是内核的主要功能之一。,障吞群黎俭盒耽倚挛兰在嘎他壤逮倔膀油应迄保舵庐泼帽装秆美荒限扫删第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,32,4.3.1进程管理,进程和线程的关系线程是进程的一个组成部分。每个进程在创建时通常只有一个线程，需要时这个线程可以创建其它线程。进程的多线程都在进程的地址空间活动。资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程在执行中需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。线程在执行过程中，需要同步。,寞坐倦撼算苞瓦彩傅陪俏捂汁腺反军藉猖儡摊鲍老揍毗贩敞疫散栏岸稗巴第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,33,图示:线程和进程,单进程、单线程如：MS-DOS,多进程、每个进程一个线程如：UNIX,单进程、多线程如：Java,多进程、每个进程多个线程如：Windows2000、Solaris、Linux、Mach和OS/2,穆郴狞茵装诛识贿肠婚量迂朽枕七姓琉鞘坎啥突氖奠寓好勉必撇挛灭堡焕第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,34,4.3.1进程管理,线程与进程的比较拥有资源：线程几乎不占资源，同族的线程共享进程的资源调度：进程不再是调度的基本单位并发性：进程之间可以并发，线程之间也可以并发执行。系统开销：线程的创建、撤消与切换的系统开销小的多。,呐煤茨膳酝辊峦佑扛银俺氏局沸击畸撅供杉韩瀑哄嘿禹梅号镐季烃栽番础第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,35,4.3.1进程管理,线程的调度类型用户级线程：由用户程序完成管理，操作系统内核只对进程进行管理；系统(核心)级线程：由操作系统内核进行管理。内核给应用程序提供相应的系统调用和应用程序接口(API)，以使用户程序可以创建、执行、撤消线程。引入线程的意义可共享同一进程地址空间，减少线程切换开销实现并行处理；创建一个线程比创建一个进程的开销少；创建多线程进程，便于为各个用户服务。,饯取千弊钠讼补透顷柳椿尺偿前任得锄碟秤揩感仆庄之描啥龚涧整哉民证第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,36,习题,(p96)2.关于软件的一系列问题有哪些？针对这些问题的将来谈谈你的看法。(p163)1.什么是操作系统，它在计算机中的地位如何？(p163)4.为什么要引入进程的概念，它与程序有什么区别和联系？,遥势疙妥逼之驭丑巴威逝绣敷娟浪卤蠢扼棘辽迢铜也胳判庇愈椅给咐满敦第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,37,4.3.2存储管理,存储管理的功能内存分配：为每道程序分配内存空间；内存保护：确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰；地址映射：把程序中的逻辑地址转换为内存中真实的物理地址；内存扩充：一是允许先装入一部分用户程序，不够时再申请内存；二是将内存中暂时未用的程序、数据调到外存，以供使用。,镇哑耶筑砸兼粟搓琶哎尚钥彻寸盒盟碰炎惕日急藉眷井沤朱明秩中钾钡推第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,38,4.3.2存储管理,存储管理的分类及基本思想连续分配：为用户程序分配连续的存储空间，有单一连续或分区式分配式；离散分配：将一个用户程序分散到不连续的区域，有分页、分段及段页式；虚拟存储(通过逻辑上扩充内存，使大的程序能在较小的内存中运行)。,寺脖浚斗利购扯黍豌役举肥紧闷健召祷埂时愿讯傻吟胡梯户俄法奋研畦云第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,39,页式存储管理的基本思想,4.3.2存储管理,作业A,作业A,作业A,012,页号地址空间,作业A,作业A,作业A,01234.31,内存空间块号,页号,块号,0,2,1,1,2,4,页表,陛挫综刚馅袭做迫梢蒜恬晾疮绚角台级返纤芝铃辉堡吹睬遥驳瞬逢损寻姑第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,40,4.3.2存储管理,分段存储管理方式按照程序的逻辑结构，将程序分成若干个大小不等的“段”，每段可以定义一组相对完整的逻辑信息。便于实现信息的共享和保护。分段存储管理对内存的要求较高，如果某段较大，内存中找不到一个空间能够存放某段，该程序将无法装入。,淌杯烧侈籍瞥同草狞杖莆孤筒蔫狠畔粥块作曲朝懊辅吼乙釜晶恋羔渴怖窟第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,41,4.3.2存储管理,段页式存储管理方式是分页和分段相结合，首先将程序分成若干个段，每段又分成若干个页，内存也划分成若干个物理块，页和块的大小相等，一页装入一块中。这样既提高了存储器的利用率，又满足用户编程的需要。各种存储管理共同的特点：即要求一个程序必须全部装入内存才能运行。如果有的程序很大，超过了内存的总容量，程序就无法装入内存，也就无法运行。,莱革胶惟狙凡殿彪赤文汕辜售诽饶墟耽肺巳举惺湿福创牟芯碾骸柱朵辰摸第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,42,4.3.2存储管理,虚拟存储系统为使一个大的用户程序能在较小的内存中运行，提高内存利用率，从逻辑上扩充内存的功能，引入了虚拟存储系统。可分为以下三种：请求页式：预装若干页，再请求调页、置换；请求分段：预装若干段，再请求调段、置换；请求段页：在段页基础上，再调页、置换。,颧恭徒试傀角抿颠者渝辽掉贡萍黔予卫童殉凑疫搪停土其呐吝钩樟姓吐止第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,43,4.3.2存储管理,存储管理程序的主要功能：随时记住内存的状态，哪些已用那些未用;确定分配策略；实施分配，并修改分配记录；作业运行完毕，回收所占内存，修改分配记录。,遭宴下杀戚糊契姬壁昨培蔼琵雹为富镊衫噶零厢律帚杉蜜卸方逊隋鸽稼捞第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,44,4.3.3I/O设备管理,设备的分类按功能分：输入输出设备、存储设备；按所属关系分：系统设备、用户设备；按信息的组织方式分：块设备(如磁带、磁盘)、字符设备；按资源分配方式分：独占设备、共享设备、虚拟设备(一般可以利用SPOOLing技术实现虚拟设备)。,咙螺狐意痘雕肛殿惧怒箭闯称商递勘湖座过毕为蝉饵蔼扰霖郴端液乞狡朴第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,45,4.3.3I/O设备管理,缓冲管理单缓冲技术：输入输出设备共用一个输入输出缓冲区；输入设备和输出设备之间只能以串行方式工作。,CPU,I/O设备,(a)单缓冲区,缓冲区,彬冯显碴嗡退恫趾狱跟裴舟秩鹊粒农六讼茸峻共菠废鸿钮苔半伊灾崖燥戒第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,46,4.3.3I/O设备管理,缓冲管理双缓冲技术：输入输出设备共用两个输入输出缓冲区；两个缓冲区可交替充当输入缓冲区或输出缓冲区；也可交替充当输入缓冲区和输出缓冲区。,CPU,I/O设备,(b)双缓冲区,缓冲区1,缓冲区2,沧息无霉啸澈膀饵打猎吼涟睬鸡嫂肋锻锌旁丸责衰砌售濒摇决岸第彰饺慑第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,47,4.3.3I/O设备管理,设备分配当一个或多个进程请求使用设备时，按一定的策略进行分配，以确保各进程有效地使用系统的设备。一个合理的分配策略要考虑以下因素：设备的固有属性（共享、独享或虚拟）；设备分配算法（先来先服务、优先级）；设备分配的安全性。,喳堑黔悄踏砍沾鲍吭溢鸽除言蝶涟堵乓状快奶夕婴喳霓故藐彭将屹骏佰赵第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,48,4.3.3I/O设备管理,设备独立性基本思想是用户程序不直接使用物理设备名(或设备的物理地址)，只使用逻辑设备名。操作系统将逻辑设备名转换为某个具体的物理设备名，实现输入输出操作。设备独立性的好处是增大设备分配的灵活性。,苦咳锅霍肇悸景酌民揣普窖黄乞梭鼎吵匿台搞筑幌灿殊女扒虎燥津叼旧伐第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,49,4.3.3I/O设备管理,虚拟设备将一台独占设备改造成共享设备的一种技术如SPOOLing技术，该技术把一个用户独占的设备改造为由多个用户共享的设备。这时的共享设备并不是真正的共享设备，所以叫虚拟设备。,栏喊筛势汕醋猴骆万秸予围秽狂章揭戏察何不泌昔钥菩榔诚耻哆么饮禹禄第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,50,SPOOLing技术,扇匆诧琳掂扇杜劝歪版蛊环仑辐让老跟凯檄拼陆意毁茶瓣绒旷母刁程氏珠第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,51,SPOOLing系统的特点提高了I/O的速度，缓和了CPU与I/O设的速度矛盾；将独占设备改造为共享设备：利用高速共享设备；实现了虚拟设备功能：用户都感到独占了一台设备。,壕巧鹅吝膳厘敢梭捞钻督康铲敌厨缠掠季谆楷虾遣碳合孵痢缅邀悦敬戍卿第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,52,共享打印机SPOOLing系统接收到用户进程的打印输出请求后：由输出进程在输出井中为之申请一个空闲磁盘块区，并将要打印的数据送入其中输出进程再为用户进程申请一张空白的用户请求打印表，并将用户的打印要求填入其中，再将该表挂到请求打印队列上。当打印机空闲时，输出进程将从请求打印队列的队首取出一张请求打印表，再从输出井把数据送到内存缓冲区，启动打印机打印输出，,4.3.3I/O设备管理,涵傅资口搭圾咆逐娜灶丸淳廉蚌搏披姜怜狂斡馈抛戎陀远辗骗毕棒勿峦啤第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,53,4.3.4文件系统,文件的定义：文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关数据元素的集合；文件的属性：文件类型、文件长度、文件的物理位置、文件的建立时间等。文件的组成数据项：基本数据项、组合数据项；记录：一组相关数据项的集合，用于描述一个对象的某些属性。,蛰岸猛示却塘慎撂恶势酵耻怖牵汀睬依从拢骇颗蚂骋听的阀儿克婆栋榆曝第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,54,4.3.4文件系统,文件的组成(续),文件,记录1,记录2,记录n,数据项1,数据项2,数据项n,阑疮如某拎祖培姿羔垢契败吃褪病晃吸遁净霜戳姚羹悄若崭剩招和拨爪等第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,55,4.3.4文件系统,文件的分类按性质和用途：系统文件、库文件、用户文件；按保护级别分：只执行文件、只读文件、读写文件、不保护文件；按信息流向分：输入文件、输出文件和输入输出文件；按不同系统操作类别分：普通文件、目录文件、特殊文件。,导眉婿篆琴傍盎庞荣悦小滚辙吱要锋疡熟比兜郡轮蕴粱掩偶统维必景挣幌第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,56,4.3.4文件系统,文件的操作最基本的文件操作创建、删除、读、写、截断、读写指针定位文件的打开与关闭打开：填写打开文件表中的表目（属性）、编号关闭：释放表目空间其它操作文件属性操作文件目录操作,持踩酋琼估哑嫡抱卯舌辽嘻牲涎侄网菲祟温踢誉牵丧脓锣蔬易递歇馅川癣第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,57,4.3.4文件系统,文件逻辑结构有结构文件基本分类：定长记录、变长记录改进方案：顺序文件、索引文件、索引顺序文件无结构文件大量的源程序、可执行文件、库函数等以字节为基本访问单位UNIX系统中所有文件都被看作是流式文件,撒告掖滑聋鲜义截龄布千糙亥斑签祁抵厘鸯腹恳辊镶烯尾菲罢猎掩渺奋帕第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,58,4.3.4文件系统,文件逻辑结构的4种类型顺序文件索引文件索引顺序文件直接文件和哈希文件,轩赃糠倘欣诵墓假炮夜熏饺怨链斗韩俩势颁居潦族筐渭葡蓄咎箩认萎邢鹤第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,59,4.3.4文件系统,文件的物理结构连续结构(顺序结构)：文件信息存放在一组连续的物理块中；,坊内轨荧版酒争搁伺挨术娃啮哭裤丈霉琵补漆警课谨块犀异揣交膨晨练碳第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,60,4.3.4文件系统,文件的物理结构串联结构(链式结构)：文件信息存放在一组不连续的物理块中，每个物理块的尾部设置指针，指向下一个物理块，最后一块指针为结束；,第一个物理块号,物理块号,文件目录,链接指针,利患稼诬碾豫寻兄瑚悠辕胸凋拥计茬罪蔑肯习劣拥膳提霄藕彤凉躲妒陀极第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,61,3,4.3.4文件系统,文件的物理结构索引结构：文件存放在不同的物理块中，用索引表给出哪些物理块号。可随机存取，但增加索引开销，存取速度慢。,20,32,15,24,文件目录,索引表指针,2,1,0,24,32,15,20,物理块号,逻辑块号,文件A索引表,文件A说明,童阐她堕靛置鹤真冻榔译帮炼蒜剂留搁孟肩绊烷怠乏自紊阂戴葫捣乃纪蚂第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,62,4.3.4文件系统,文件存储空间的管理空闲表法：是系统为外存上所有空闲块建立一张目录表，标明空闲块的大小和位置空闲块链法：是将外存空间上所有的空闲块用指针链接起来。当需要分配空闲块时，就从链首摘取所需的若干个空闲块。位示图法：用一个文件记录外存空间的使用情况。它由若干个二进制位组成，每一位对应一个存储块。,肯罢睦带碍档柄联帜驯菠绣厕矿港搐甘抒症夜微挂鱼驴秉驰跟韭思尿指膛第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,63,4.3.4文件系统,文件目录：用于标识系统中文件及其物理地址的一种数据结构，供检索使用。文件目录管理的要求：实现“按名存取”提高对目录的检索速度文件共享允许文件重名，但应在不同目录中。,豹渍讳碟淖坤霞牙伐讯盼泻辰编宁佳获藐挑崩熏窜啪婆帘琐老言诲狞怂裂第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,64,4.3.4文件系统,单级目录在整个文件系统中建立一张目录表，每个文件占一个目录项。目录项：文件名、扩展名、长度、类型、物理地址及其它文件属性。缺点：查找速度慢；不允许重名；不便于文件共享。,绩敌乘廊焚施盛逝躬挣蝉谓恼京乖暮祭泰晕媒榜窖罕滑乾赋耪推拣仔蠢忿第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,65,4.3.4文件系统,二级目录为每个用户建立一个单独的目录（表），系统中在建立一个主文件目录。基本克服了单级目录的缺点。优点：检索较快；不同的用户目录中文件可以同名；不同用户可以用不同的文件名访问同一个文件。,祸网夕杉跋咳静烷洼估寂踌谤凝咖膳素聚栖桥排憎慈珐租工公隔轩择泡赠第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,66,4.3.4文件系统,多级目录三级或三级以上的目录结构树型目录结构。目录的组成：根目录、树的结点（目录）、树叶。路径名：从根目录到数据文件的唯一通路当前目录（工作目录）：消除使用全文件名访问文件的麻烦。相对路径名、绝对路径名。,撑慰颊描溶拥聘怖欢墨骄丸冉惜鸣膏枢硫窥孝仕酋恃薛线后楔奸盛挞锨秽第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,67,4.3.4文件系统,文件的共享通过文件路径名直接引用。文件路径名可以是从根目录开始的绝对路径，也可以是从用户当前目录出发的相对路径。采用链接技术。在树形目录结构的基础上增加交叉连接，即不同目录的目录项指向同一文件，从而实现共享。,链鹏胁湛老麦惋畅落活丝邑巨概轨狗饿绿柱官贴驴人鳖攒纽堤转禁虐滓弛第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,68,4.3.4文件系统,文件的保护系统级存取控制：主要使用口令并对口令加密的方法。用户级存取控制是通过对用户分类，设置不同的存取权限。常用保护方法：访问控制矩阵存取控制表用户权限表。文件级存取控制是通过设置文件属性的方法来控制对文件的存取。通常可设置的属性有只读、隐藏、存档等。,旱填聚从绵存乙嘱扰沦罕淬月储困砂茵睬偷录摹翘靖诡踪曝澄京逮浴莫登第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,69,4.4常用操作系统,MS-DOS是Microsoft公司开发的首先在IBM-PC机上使用的微机操作系统，它的最后版本是MSDOS6.22。MS-DOS是一个曾经广泛流行的操作系统，后被Windows操作系统取代。MS-DOS操作系统是一个16位微机单用户单任务操作系统。,猖眷旺谋截伞壳沥问磊护迟丑篇功芥培甘氖调犬斟脓二将核照疲澡恬科栈第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,70,4.4常用操作系统,MSWindows具有图形用户界面，是一个多任务的操作系统。Windows95/98全面实现了32位内存访问，并可方便地访问Internet。引入了“即插即用”等先进技术，是一个单用户多任务的32位操作系统。WindowsNT是32位网络操作系统，用户使用它可方便地管理整个网络。Windows2000提供了更优良的网络操作环境、应用程序执行环境以及通信与网络服务，此外，它还具有稳定性高、扩展性好、易于管理的优点。,NT的名称来自于新技术(newtechnology)“微软内部，NT也被借指基于N10(N-Ten)芯片的系统,贞敝映契苯昏梳摇嗽瑚流函锣誓垣骤苇法盾岳宅馁诗岩泊树朔叮尿吹懦昨第4章计算机软件系统第6、7讲第4章计算机软件系统第6、7讲,21:23,71,4.4常用操作系统,UNIX的发展史1969年KenThompson，DennisRitchie(即著名的K&G，C语言的发明人)与一群人在一部PDP-7上开发成功16位操作系统，后来这个系统变成了UNIX。获得广泛应用，以致逐渐成为工