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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