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操作系统OS2013-01OS2013-09

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计算机操作系统(第三版)os

计算机操作系统(第三版)os

文件的存储与检索
存储
文件系统负责将数据以文件的形式存储 在磁盘或其他存储介质上，每个文件包 含了一组数据记录。
VS
检索
文件系统提供了检索文件的功能，用户可 以通过文件名、关键字或其他属性来查找 和访问文件，检索操作通常涉及读取磁盘 上的数据块并将其加载到内存中。
文件的共享与保护
共享
在多用户或多任务环境中，文件系统需要支持多个用户同时访问和修改同一个文件，这需要采取相应的机制来控 制对文件的并发访问，以避免数据冲突和损坏。
定期整理物理内存，将分散的空闲块 合并，提高内存利用率。
覆盖技术
将程序的不同部分分别装入内存的不 同区域，以便在物理内存有限的情况 下，尽可能地满足程序的需求。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过技术手段将物理内存虚拟化为逻辑内存，使得每个 程序都拥有连续可用的地址空间。
页面置换算法
当物理内存不足时，选择哪些页面置换出物理内存的算 法。
图形用户界面提供了直观、易用的操作方 式，降低了用户的学习成本，提高了操作 效率。
优点
缺点
图形用户界面适合于广大普通用户，无需 具备专业知识即可轻松上手。
图形用户界面可能会占用较多的系统资源 ，导致系统性能下降。
THANKS
感谢观看
06
用户界面
用户界面的定义与功能
定义
用户界面是操作系统提供给用户与计算机交互的接口，它允许用户向计算机输入指令和 数据，同时显示计算机运行结果。
功能
用户界面应具备直观、易用、高效的特点，提供友好的操作体验，方便用户快速、准确 地完成操作任务。
命令行界面
定义
命令行界面是一种基于文本的用户界面， 用户通过键盘输入命令来与计算机交互。

operatingsystem简介

operatingsystem简介

操作系统（英语：Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。

操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务操作系统的种类相当多，各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可分为智能卡操作系统、实时操作系统、传感器节点操作系统、嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统和大型机操作系统。

[1]按应用领域划分主要有三种：桌面操作系统、服务器操作系统和嵌入式操作系统。

一、桌面操作系统桌面操作系统主要用于个人计算机上。

个人计算机市场从硬件架构上来说主要分为两大阵营，PC机与Mac机，从软件上可主要分为两大类，分别为类Unix操作系统和Windows操作系统：1.Unix和类Unix操作系统：Mac OS X，Linux发行版（如Debian，Ubuntu，Linux Mint，openSUSE，Fedora等）；2.微软公司Windows操作系统[2]：Windows 98，Windows XP，Windows Vista，Windows 7，Windows 8，Windows 8.1等。

二、服务器操作系统服务器操作系统一般指的是安装在大型计算机上的操作系统，比如Web服务器、应用服务器和数据库服务器等。

服务器操作系统主要集中在三大类：1.Unix系列：SUNSolaris，IBM-AIX，HP-UX，FreeBSD，OS X Server[3]等；2.Linux系列：Red Hat Linux，CentOS，Debian，Ubuntu Server等；3.Windows系列：Windows NT Server，Windows Server 2003，Windows Server2008，Windows Server 2008 R2等。

有关计算机操作系统及应用的参考论文（2）

有关计算机操作系统及应用的参考论文（2）

有关计算机操作系统及应用的参考论文(2)有关计算机操作系统及应用的参考论文篇二《计算机操作系统探讨》摘要：21世纪是信息化时代，计算机的应用将更加广泛，为了更好的使用计算机，应该对操作系统基本了解，因此本文主要对操作系统的概念和发展史进行探讨，并对Windows，UNIX和Linux操作系统做了简单的介绍，使广大读者加深对计算机操作系统的理解。

关键词：计算机操作系统;Windows;UNIX;Linux中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2014) 04-0000-01当今现代，人们学习、生活等都已经不能离开计算机，计算机由硬件和软件组成，在计算机系统软件中最重要的软件就是操作系统。

操作系统如同指挥官一样，指挥着计算机里的所有部件，并指挥它们按照某个计划协同工作。

计算机系统越复杂，操作系统的作用和地位就越重要。

一、操作系统概述操作系统，负责管理计算机硬件资源和软件资源，并通过这种管理为用户提供服务，成为计算机和用户之间的接口。

操作系统的主要功能是：(1)处理机管理;(2)存储器管理;(3)文件管理;(4)设备管理;(5)用户接口。

基本上所有的操作系统都具有如下的特征：(1)并发性;(2)共享性;(3)虚拟性;(5)不确定性。

二、操作系统发展史操作系统的产生迄今已有70年的时间，最早期的操作系统诞生于20世纪50年代中期，只是简单的单道批处理操作系统;接着演变成了多道程序批处理系统，与此同时，实时操作系统也应运而生;最后伴随着微型机、多处理机和计算机网络的发展，与之相对应的微机OS、多处理机OS和网络OS也随之迅速发展。

(一)串行处理系统世界上最早的计算机诞生之时，并没有操作系统，当时程序员直接和硬件打交道，具体流程是：首先程序员将已经穿孔的纸带(或卡片)装入内存，接着通过控制台或开关启动程序运行，最后当程序全部运行完毕，取出纸带(或卡片)和运算结果。

该系统严重地降低了计算机资源的利用率，形成了所谓的人机矛盾。

OS基本内容总结

OS基本内容总结

OS基本内容总结.doc操作系统（OS）基本内容总结引言操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最基本的系统软件，它管理计算机硬件资源并为用户和其他软件提供时间和空间上的服务。

本文档将对操作系统的基本内容进行总结，包括操作系统的定义、功能、类型以及主要的操作系统概念。

操作系统的定义操作系统是计算机系统中的一个系统软件，它负责管理计算机硬件资源，提供用户界面，控制程序执行，并为计算机程序提供支持。

操作系统的功能1. 进程管理进程控制：创建、撤销进程，实现进程状态的转换。

进程同步：协调进程间的合作。

进程通信：进程间信息传递。

死锁处理：避免和解决进程间的死锁问题。

2. 内存管理内存分配：为程序分配内存空间。

内存保护：确保进程间的内存互不干扰。

地址转换：实现逻辑地址到物理地址的转换。

3. 文件系统管理文件存储空间的分配和管理。

目录结构的组织和管理。

文件的读写管理和存取控制。

4. 设备管理管理各种硬件设备，如打印机、磁盘等。

实现设备分配、设备处理和设备通信。

5. 用户接口提供用户与操作系统交互的界面，如命令行界面（CLI）和图形用户界面（GUI）。

操作系统的类型1. 批处理系统早期的操作系统类型，主要用于批处理作业。

2. 分时系统允许多个用户同时使用计算机资源，实现资源共享。

3. 实时系统能够及时响应外部事件，并在严格的时间限制内完成任务。

4. 网络操作系统支持网络环境下的资源共享和通信。

5. 分布式操作系统由多个物理或逻辑上分离的计算机组成，协同工作。

6. 微内核操作系统核心功能最小化，其他功能通过模块化的方式实现。

主要的操作系统概念1. 进程与线程进程：程序的执行实例，是资源分配的基本单位。

线程：进程中的一个实体，是程序执行的基本单位。

2. 并发与并行并发：多个进程在宏观上同时运行。

并行：多个进程在多台处理器上同时运行。

3. 死锁多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。

13 I-O 系统

13 I-O 系统
13 I/O 系统
I/O设备管理系统结构图
上层用户程序（应用层） 上层用户程序（应用层） 操作系统 I/O软件管理 软件管理 I/O硬件管理 硬件管理 底层硬件设备（物理层） 底层硬件设备（物理层） 用户进程 设备无关程序 设备驱动程序 中断处理程序 设备 控制器
状态寄存器 命令寄存器 数据寄存器
利用各种技术，提高I/O设备的运行效率 I/O
– 设备与CPU之间、设备之间的并行 – 设备负载的均衡：保持设备的充分忙碌
–主要利用的技术有：中断技术、DMA技术、通道技术、 缓冲技术 实现对I/O设备的管理和保护
– 设备的分配与回收：针对独占设备和共享设备，实现合理的资 源分配 – 设备的数据保护：不同设备之间的保护、设备内部的保护
I/O设备的特点
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对应用程序访问而言，许多差别都被操作系统 所隐藏，设备也分为少量的传统类型。 设备主要访问方式包括块I/O、字符流I/O、内 存映射文件访问与网络套接字。操作系统也提 供特殊系统调用以访问一些其它设备，如时钟 和定时器
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13.3.1 块或字符设备 块设备包括磁盘， 块设备包括磁盘，块设备接口规定了访问磁盘驱动 器和其它基于块设备所需的各个方面。 器和其它基于块设备所需的各个方面。 – 命令包括读，写，搜寻（read, write, seek）：描 命令包括读， 搜寻（ ）：描 ）： 述了块存储设备的基本特点， 述了块存储设备的基本特点，这样应用程序就不 必关注这些设备的低层差别。 必关注这些设备的低层差别。 – 原始的 或文件系统存取：将块设备当作一个 原始的I/O或文件系统存取 或文件系统存取： 简单的线性块数组来访问 – 内存映射文件访问的可能性
7
I/O控制方式 I/O控制方式

os操作系统

os操作系统

CPU和I/O设备都处于忙碌状态，从而提高了整个系统的资源
利用率及吞吐量。例如，从终端输入一个字符的时间约为100
ms， 而将字符送入终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。 若采用程
序I/O方式，CPU约有 99.9 ms的时间处于忙—等待中。 采用中
断驱动方式后，CPU可利用这 99.9 ms的时间去做其它事情，
15
5.2 I/O控制方式
5.2.1 程序I/O方式
在程序I/O方式中，由于CPU的高速性和I/O设备的低速 性， 致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据 I/O的循环测试中， 造成对CPU的极大浪费。在该方式中， CPU之所以要不断地测试I/O设备的状态，就是因为在CPU 中无中断机构， 使I/O设备无法向CPU报告它已完成了一个 字符的输入操作。
5
2. 设备控制器的组成
CP U与控制器接口
数据 线 地址 线
数据 寄存器
控制 /状态 寄存 器
控制 线
I/ O逻辑
… …
控 制 器与 设 备 接口
控制 器 与设 备 接口 1
数据 状态 控制
控制 器 与设 备 接口i
数据 状态 控制
图 5-2 设备控制器的组成
6
5.1.3 I/O通道
1. I/O通道(I/O Channel)设备的引入
5.1 I/O 系 统
5.1.1 I/O设备
1. I/O设备的类型 1)
按传输速度的高低，可将I/O设备分为三类。第一类是低速
设备，这是指其传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节的
一类设备。属于低速设备的典型设备有键盘、 鼠标器、语音的
输入和输出等设备。第二类是中速设备，这是指其传输速率在

名词解释 操作系统

名词解释操作系统
操作系统（英语：Operating System，缩写：OS）是一组主管并控制计算机操作、运用和运行硬件、软件资源和提供公共服务来组织用户交互的相互关联的系统软件程序。

根据运行的环境，操作系统可以分为桌面操作系统，手机操作系统，服务器操作系统，嵌入式操作系统等。

操作系统是人与计算机之间的接口，也是计算机的灵魂。

在计算机中，操作系统是其最基本也是最为重要的基础性系统软件。

从计算机用户的角度来说，计算机操作系统体现为其提供的各项服务；从程序员的角度来说，其主要是指用户登录的界面或者接口；如果从设计人员的角度来说，就是指各式各样模块和单元之间的联系。

事实上，全新操作系统的设计和改良的关键工作就是对体系结构的设计，经过几十年以来的发展，计算机操作系统已经由一开始的简单控制循环体发展成为较为复杂的分布式操作系统，再加上计算机用户需求的愈发多样化，计算机操作系统已经成为既复杂而又庞大的计算机软件系统之一。

DOS操作系统, Mac OS 操作系统介绍

操作系统是一种特殊的用于控制计算机（硬件）的程序（软件）。

它是计算机底层的系统软件，负责管理、调度、指挥计算机的软硬件资源使其协调工作，没有它，任何计算机都无法正常运行。

它在资源使用者和资源之间充当中间人的角色，举个例子，一个用户（也可以是程序）将一个文件存盘，操作系统就会开始工作：管理磁盘空间的分配，将要保存的信息由内存写到磁盘等。

当用户要运行一个程序时，操作系统必须先将程序载入内存，当程序执行时，操作系统会让程序使用CPU。

在计算机的发展过程中，出现过许多不同的操作系统，其中最为常用的有：DOS、Mac OS、Windows、Linux、Free BSD、Unix/Xenix、OS/2等等，下面介绍常见的微机操作系统的发展过程和功能特点。

一、 DOS操作系统从1981年问世至今，DOS经历了7次大的版本升级，从1.0版到现在的7.0版，不断地改进和完善。

但是，DOS系统的单用户、单任务、字符界面和16位的大格局没有变化，因此它对于内存的管理也局限在640KB的范围内。

DOS最初是微软公司为IBM-PC开发的操作系统，因此它对硬件平台的要求很低，因此适用性较广。

常用的DOS有三种不同的品牌，它们是Microsoft公司的MS-DOS、IBM公司的PC-DOS以及Novell公司的DR DOS，这三种DOS相互兼容，但仍有一些区别，三种DOS中使用最多的是MS-DOS。

DOS系统有众多的通用软件支持，如各种语言处理程序、数据库管理系统、文字处理软件、电子表格。

而且围绕DOS开发了很多应用软件系统，如财务、人事、统计、交通、医院等各种管理系统。

鉴于这个原因，尽管DOS已经不能适应32位机的硬件系统，但是仍广泛流行，不过DOS被市场淘汰应该只是时间问题二、 Mac OS 操作系统Mac OS操作系统是美国苹果计算机公司为它的Macintosh计算机设计的操作系统的一代操作系统，该机型于1984年推出，在当时的PC还只是DOS枯燥的字符界面的时候，Mac率先采用了一些我们至今仍为人称道的技术。

os操作系统使用教程

os操作系统使用教程操作系统（Operating System，简称OS）是指控制和管理计算机硬件与软件资源的程序集合，是计算机系统的核心软件。

作为计算机的管理者与协调者，操作系统可以有效地组织和管理计算机硬件资源、提供用户接口、执行和控制程序，同时还能保证系统的安全和稳定运行。

本文将为您介绍操作系统的基本功能和常见操作。

操作系统的基本功能主要包括以下几个方面：进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口。

首先，进程管理是操作系统的核心功能之一。

在操作系统中，进程是计算机中的一个程序执行实体，为了更好地利用计算机资源，操作系统需要对进程进行管理，包括创建、调度、同步、通信和销毁等操作。

其次，内存管理是操作系统的另一个重要功能，它负责为各个进程分配和释放内存空间，以保证进程能够正常运行。

同时，操作系统还需要实现虚拟内存、页面置换和内存保护等功能，以提高内存的利用率和系统的性能。

另外，文件系统管理也是操作系统的重要功能之一。

在操作系统中，文件是计算机中存储数据的基本单位，而文件系统则负责对文件的创建、读写、重命名和删除等操作。

文件系统还需要实现对文件的目录结构组织和索引，以方便用户对文件的管理和查找。

此外，设备管理是操作系统的另一项重要任务，它负责对计算机的硬件设备进行管理和控制。

操作系统通过设备管理器与硬件设备进行通信，以实现对设备的初始化、分配、调度和释放等操作。

最后，用户接口是操作系统与用户交互的界面，它可以是命令行界面（Command Line Interface，简称CLI）或图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI），用户可以通过用户接口进行对计算机的操作。

下面，我们将介绍操作系统的一些常见操作。

首先，操作系统的启动过程。

当计算机启动时，操作系统会首先加载到内存中，然后进行初始化操作。

其次，操作系统的文件管理操作。

在操作系统中，我们可以进行文件的创建、读写、重命名和删除等操作。

2012-2013-2 OS试卷A(带答案)

答：a） ABCD P0 0000 P1 0750 P2 1002
第2页
共3页
座位号：
P3 0020 P4 0642 b）P0->P2/P3->*，所以安全。 c）安全，可以分配。
2.（8 分）某磁盘大小为 1MB，磁盘上的磁盘块大小为 1KB，从 0 开始编号。某文件顺序存储在 4
个磁盘块上：20，500，10 和 900，且该文件的目录项位于 51 号块上，已知最后一次磁盘访问的是
23.下面关于 i 节点描述错误的是（A）。
A.i 节点和文件的目录项是一一对应的。
B.i 节点能描述文件占用的块数。
C.i 节点描述了文件大小和指向数据块的指针。
D.通过 i 节点实现文件的逻辑结构和物理结构的转换。 24.位示图法用于（D）。
A.文件目录的查找 B.主存空间的管理 C.文件的共享与保护
Maximum Need ABCD 0012 1750 2356 0652 0656
Available
ABCD 1520
a) What is the content of the matric "Need"?
b) Is the system in safe state? Prove it!
c) If a request from process P1 arrives for (0,4,2,0), can the request be immediately granted?
A.前者分时使用 CPU，后者独占 CPU。
B.前者为动态的，后者为静态的。
C.前者在一个文件中，后者在多个文件中。 D.前者存储在内存，后者存储在外存。
12.进程从执行态转变为阻塞态可能是由于（C）。
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Modern Operating Systems
18
Translation Lookaside Buffers
The solution is to equip computers with a small hardware device for mapping virtual address to physical addresses without going through the page table. The device is called a TLB ( Translation Lookaside Buffer)（转换检测缓冲区） or sometimes an associative memory（相联存储器，或者快表）.
软件学院2013年秋季本科课程
Chapter3 Memory Management
3.3.1 Paging
Most virtual memory systems use a technique called paging（分页）. The virtual address space is divided into fixed-size units called pages. The corresponding units in the physical memory are called page frames（页帧）. The pages and page frames are generally the same size.
used as an index into the page table（页表）
P192 Fig3-10
Modern Operating Systems
7
3.3.1 Paging
例. 某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为 1KB，内存为16KB。假设某时刻一用户页表中调入内存 的页面的页号和页帧的对照表如下。则逻辑地址0A5C （H）所对应的物理地址是什么？
Modern Operating Systems
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Translation Lookaside Buffers
In most paging schemes, the page tables are kept in memory, due to their large size. Potentially, this design has an enormous impact on performance. The solution is based on that most programs tend to make a large number of references to a small number of pages.
将虚拟地址映射为物理地址的一般过程为：
– 把虚拟地址划分为两部分：页面号+页内偏移 – 以页面号为索引查找页表，找到该页面对应的页帧号 – 用页帧号替换虚拟地址中的页面号，得到物理地址
若给定一个虚拟地址空间中的地址为A，页面的大小 为L，则页号P和页内偏移量offset可按下式求得：
A P INT L offset A MOD L
14
Modern Operating Systems
3.3.2 Page Tables
Structure of page table entry
P193 Fig3-11

若某个页面不在内存时，用于保存该页面的磁盘地址不是 页表的一部分。
Modern Operating Systems
15
3.3.3 Speeding Up Paging
13
Modern Operating Systems
3.3.2 Page Tables
Structure of page table entry
P193 Fig3-11

Caching disabled bit allows caching to be disabled for the page. This feature is important for pages that map onto device registers rather than memory.
P190 Fig3-9
Modern Operating Systems
5
3.3.1 Paging
MOV REG, 32780 发生页面失效之后的处 理
– 选择一个较少使用的
页帧写入磁盘 – 把需要访问的页面放 入刚才回收的页帧中， 并修改映射
1
X
P190 Fig3-9
Modern Operating Systems
TLB表项被操作系统显式地装载。
当发生TLB访问失效时，生成一个TLB失效并将问题送
交操作系统解决。
– Soft miss: page referenced is not in TLB but in memory – Hard miss: page referenced is not in memory
Modern Operating Systems
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3.3.3 Speeding Up Paging
解决方案1：
– 把整个页表放在内存中。 – 因执行过程中多次访问页表，导致效率较低
解决方案2：
– 使用一组快速硬件寄存器组成的单个页表，虚拟页面
号作为索引，每个虚拟页面一个表项。 – 在一个进程启动时，操作系统把位于主存中的进程的 页表装入寄存器，在进程运行期间不必因为页表而访 问内存。 – 造价昂贵，尤其是页表很大时。
A TLB to speed up paging
P196 Fig3-12
Modern Operating Systems
20
Translation Lookaside Buffers
How the TLB functions
– 当一个虚拟地址放入MMU进行转换时，硬件首先通过
将该虚拟页面号与TLB中所有表项同时进行比较，判 断虚拟页面是否在其中。 – 当虚拟页面号不在TLB中，MMU进行正常的页表查询。 从TLB中淘汰一个表项，然后用新找到的页表表项替 换它。
Modern Operating Systems
2
3.3.1 Paging
Relation between virtual addresses and physical memory addresses given by page table（页表）. Every page begins on a multiple of 4096, ends 4095 addresses higher, so 4K–8K really means 4096–8191 and 8K to 12K means 8192–12287.
– It is usually inside the MMU and consists of a small
number of entries, but rarely more than 64.
Modern Operating Systems
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Translation Lookaside Buffers
P193 Fig3-11

Protection bits tell what kinds of access are permitted.

contains 1 bit: 0 for read/write, 1 for read only contains 3 bit: one bit each for enabling reading, writing and executing the page
20000 页面大小 4KB 8KB 页号 4 2 偏移量 3616 3616 页号 8 4 32768 偏移量 0 0 页号 14 7 60000 偏移量 2656 2656
Modern Operating Systems
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3.3.2 Page Tables
Structure of page table entry
6
3.3.1 Paging
The internal operation of the MMU with 16 4KB pages. The incoming 16-bit virtual address is split into
– 4-bit for page number – 12-bit for offset – the page number is
P190 Fig3-9
Modern Operating Systems
4
3.3.1 Paging
MOV REG, 32780 The calling to an unmapped page would causes the CPU to trap to the operating system. This trap is called a page fault（页面失效）.
Paging implementation issues
– The mapping from virtual address to physical address
must be fast – If the virtual address space is large, the page table will be large
11
Modern Operating Systems
3.3.2 Page Tables
Structure of page table entry
P193 Fig3-11

Modified bit is automatically set by the hardware whenever a page is written to. 修改位在操作系统重新分配页帧时非常有用。 如果一个页面已经被修改过（“脏”的），则必须把它重新写回 磁盘。 如果一个页面没有被修改过（“干净”的），只需丢弃既可。