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c1_Windows操作系统核心技术
Windows操作系统核心技术 参考教材 尤晋元等,Windows操作系统原理,机械工业出版社,2001 David A. Solomon, Windows NT 技术内幕,清华大学出版社,1999年7月 本课程内容 含盖操作系统原理课程的全部理论内容以及Windows 2000/XP操作系统构成的各个方面 10讲的内容依次是: 第1讲 操作系统概述 第2讲 Windows 2000/XP 的体系结构 第3讲 进程管理 第4讲 存储管理 第5讲 文件系统 第6讲 I/O系统 第7讲 网络 第8讲应用程序设计 第9讲驱动程序设计 第10讲 windows安全 操作系统概述 计算机系统概观 发展与分类 计算机系统结构与特点 定义 按人的要求接收、存储信息,自动进行数据处理和计算,并输出结果的机器系统。 特点 计算、判断、存储、精确、快速、通用、易用、联网 组成 硬件、软件 计算机组织 指运算器、存储器、控制器、I/O部件间的相互连接 作为计算机系统结构的逻辑和物理实现,任务是提高性价比,实现计算机在指令级的功能和特性; 计算机系统结构 从程序设计人员角度看到的计算机属性,处于机器语言级; 存储程序原理 是了解计算机组织的关键 基于此构造的计算机称为存储程序计算机(冯.诺伊曼机) 基本点:指令驱动, 即程序由指令组成,并和数据一起存放在计算机存储器中 操作系统概念 地位:紧贴硬件之上,其它软件之下,是其他软件的共同环境 定义:系统软件,程序模块的集合,资源管理和用户接口功能 操作系统特征 并发性 多程序同时推进 单CPU环境 用户程序之间、用户程序与操作系统之间 多CPU环境 宏观、微观并发 分布式环境 多计算机并存 共享性 系统的各种资源共享 随机性 运行状态不确定 要求操作系统设计与实现要充分考虑各种可能 操作系统作用 OS是计算机硬件、软件资源的管理者 管理对象包括:CPU、存储器、外部设备、信息(数据和软件); 管理的内容:资源的当前状态(数量和使用情况)、资源的分配、回收和访问操作,相应管理策略(包括用户权限)。 OS是用户使用系统硬件、软件的接口 系统命令(命令行、菜单式、命令脚本式、图形用户接口GUI); 系统调用(形式上类似于过程调用,在应用编程中使用)。 OS是扩展机(extended machine)/虚拟机(virtual machine)。 在裸机上添加:设备管理、文件管理、存储管理(针对内存和外存)、处理机管理(针对CPU); 合理组织工作流程:作业管理、进程管理。 几项重要功能 进程管理 主要是对处理器进行管理 解决处理器实施分配调度策略; 协调多道程序间的关系 存储管理 管理内存资源 内外存结合实现虚拟存储器,解决内存不够问题 文件管理 信息资源以文件方式存放在外存 方便、安全的访问 作业管理 为用户提供使用机器的手段 设备管理 管理所有I/O设备及其支持设备 引入操作系统的目标 有效性(系统管理人员的观点) 管理和分配硬件、软件资源,合理地组织计算机的工作流程 方便性(用户的观点) 提供良好的、一致的用户接口,弥补硬件系统的类型和数量差别 可扩充性(开放的观点) 硬件的类型和规模、操作系统本身的功能和管理策略、多个系统之间的资源共享和互操作 操作系统历史 主要讨论操作系统的外部特征 发展动力 提高资源的利用率和系统性能:计算机发展的初期,计算机系统昂贵,用作集中计算 方便用户:用户上机、调试程序,分散计算时的事务处理和非专业用户(商业和办公、家庭) 器件的发展:CPU的位宽度(指令和数据)、快速外存 手工操作 集中计算(计算中心),计算机资源昂贵; 用户既是程序员,又是操作员;用户是计算机专业人员; 编程语言:为机器语言; 输入输出:纸带或卡片; 工作特点 用户独占全机:不出现资源被其他用户占用,资源利用率低; CPU等待用户:计算前,手工装入纸带或卡片;计算完成后,手工卸取纸带或卡片;CPU利用率低; 提高效率的途径 专门的操作员,批处理 批处理系统 利用磁带把若干个作业分类编成作业执行序列,每个批作业由一个专门的监督程序(Monitor)自动依次处理。可使用汇编语言开发。 批处理中的作业的组成:用户程序、数据、作业说明书(作业控制语言) 监督程序发展为执行系统(executive system),常驻内存 主要问题 CPU和I/O设备使用忙闲不均(取决于当前作业的特性)。 对计算为主的作业,外设空闲; 对I/O为主的作业,CPU空闲; 多道批处理系统 利用多道批处理提高资源的利用率。 多道批处理的运行特征 多道:内存中同时存放几个作业; 宏观上并行运行:都处于运行状态,但都未运行完; 微观上串行运行:各作业交替使用CPU; 优点: 资源利用率高
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