第3章 操作系统

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,53,第,3,章 操作系统,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,第,3,章 操作系统,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,3,章操作系统,3.1,操作系统基本知识,3.2,网络操作系统,3.3,文件与文件系统,3.4,目前市场上较常用的操作系统,3.5 Windows XP,概述及其简介,3.6 Windows XP,的桌面环境,3.7,配置,Windows XP,3.8 Windows XP,的用户管理,3.9 Windows XP,的文档管理,3.10 Windows XP,磁盘管理,3.11 Windows XP,打印机管理,3.12 Windows XP,的多媒体功能,什么是操作系统,(OS),？,OS,屏蔽了计算机中几乎所有物理设备的技术细节，为使用、开发和运行其他软件提供了一个高效、可靠的平台。,OS,非常庞大和复杂，它由许多程序模块组成,计算机硬件,虚拟计算机,没有安装任何软件的计算机称为裸机,裸机是无法使用的,操作系统是最重要的一种系统软件，几乎所有计算机都要安装,OS,为什么需要操作系统？,控制基本的输入,/,输出操作,分配系统中的资源,管理存储器空间,监测计算机运行和故障,维护计算机安全,操作系统的重要作用,三项主要作用：,（,1,）为计算机中运行的程序管理和分配系统中的各种软硬件资源,（,2,）为用户提供友善的人机界面（图形用户界面）,（,3,）为开发和运行应用程序提供高效率的平台,其它辅助功能：,辅导用户操作（帮助功能）,显示系统状态,处理软硬件错误,保护系统安全,操作系统的启动,(boot up),ROM,BIOS,硬 盘,RAM,执行自举装入程序,执行,引导,程序,序,读,出,引,导,程,CPU,执行,加电自检程序,装入引导程序,装入操作系统,CMOS,？,从,何,处,启,动,运行,操作,系统,显示初始界面,问题：什么是冷启动？什么是热启动,Ctrl+Alt+Delete,？,定义：,有效管理和控制计算机系统的各种资源，协调计算机各部件的工作，合理地组织计算机的工作流程，提供友好的用户界面以方便用户使用计算机系统的一种系统软件,两层含义,:,资源管理,方便用户的服务,3.1,操作系统基本知识,3.1.1,操作系统的基本知识,操作系统的发展阶段：,1,）手工操作阶段,2,）批处理阶段,3,）管理程序阶段,4,）多道程序系统阶段,从做系统从使用环境上可分为：,1,）批处理操作系统,2,）分时操作系统,3,）实时操作系统,实时控制系统、实时信息处理系统,4,）其他新类型,网络操作系统、分布式操作系统,3.1.2,操作系统的发展,操作系统的几种类型,PC,机使用的操作系统一般都具有,多任务处理,功能,网络服务器上安装运行的是,“,网络操作系统,”,，特点是：,具有强大的多用户并发处理能力,支持多种网络通信功能，提供丰富的网络应用服务,安全性强，可靠性好,军事指挥和武器控制系统、电网调度和工业控制系统、证券交易系统等， 安装运行的是,“,实时操作系统,”,，特点是：,对外部事件能快速作出响应，,具有很高的可靠性和安全性,嵌入式计算机应用中运行的是,“,嵌入式操作系统,”,，特点是：,快速、高效、具有实时处理功能,代码非常紧凑，存储需求小,特征：,并发性：,指两个或者多个事件在同一时间间隔内发生,共享性：,指多个用户或用户程序共同用某个系统资源。资源共享有互斥共享与同时共享两种,虚拟性：,指将一个物理实体映射为若干个逻辑对应物,不确定性：,指在操作系统控制下多道作业的执行顺序和每个作业的执行时间是不确定的,3.1.3,操作系统的特征及其基本功能,基本功能：,1,）处理机管理,实现进程的控制、同步、通信和调度,2,）内存管理,负责内存的分配、保护和扩充及地址变换,3,）设备管理,实现设备分配、缓冲管理及设备虚拟,4,）文件管理,实现对文件的存储空间、目录、读,/,写等的管理,5,）作业管理,对作业进行调度和控制,3.2,网络操作系统,概念,:,网络操作系统是具有网络功能的操作系统。它除了具有通用操作系统的功能外，还具有网络的支持功能，能管理整个网络的资源,三大阵营,:,NetWare,Windows NT,UNIX,3.3,文件与文件系统,什么是文件,(file),？,文件是存储在外存储器中的一组相关信息的集合,，,例如：,一个程序,一张数码相片,一只,MP3,歌曲,一封电子邮件,文件是外存中信息的存取,(,读出,/,写入,),单位,计算机中所有的程序和数据都组织成为文件存放在外存储器中，并使用其名字进行存取操作,3.3.1,文件名和文件类型,文件的名字由两部分组成：,(,主文件名,) .,扩展名,主文件名,(,简称文件名,),是文件的主要标识，不可省略,文件扩展名,(,类型名,),由,“,.,”,加,3,4,个英文字母组成,用于区分文件的类型,:,（,1,）程序文件,(,可执行文件,),：,.exe .com,文件中包含的是可以由,CPU,执行的程序的二进制代码,（,2,）数据文件：,纯文本文件,(.txt),PDF,文件,(.,pdf,),Word,文件,(.doc),投影片文件,(.,ppt,),数码照片文件,(.jpg),MP3,音乐文件,(.mp3),（,3,）,文件中包含的是由程序处理的数据的二进制代码,处理不同类型的数据文件一般需要使用,(,关联,),不同的程序！,文件的通配符,文件名字使用西文,(,或中文,),字符组成，但不能使用某些特殊字符,(,如,？ * , :,“”,等,),补充：,Windows XP,的文件,允许使用长文件名，即文件名最多可包含,255,个中文或西文字符,英文字母的大、小写只在形式上加以区分，实际上不予区别,（例如：,Text.DOC,与,text.doc,是同一个文件）,常用程序文件的扩展名：,.exe .com .,dll,.bat,常用数据文件的扩展名：,文本文件,声音文件,图形、图像文件,动画,/,视频文件,Web,网页文件,文件的组成和文件说明信息,每一个文件都由,2,部分组成：,文件名等说明信息,文 件 内 容,文件名和文件扩展名,文件大小,(,长度,),在磁盘上存放的起始位置,文件时间,(,创建时间、最近修改时间、最近访问时间等,),文件创建者,文件属性,系统文件,隐藏文件,存档文件,只读文件,压缩,加密,编制索引,文件在磁盘中如何存储？,磁盘分成两个区域：,目录区和数据区,目录实质上是一张,“,文件名存放位置,”,的对照表,文件名,扩展名，文件长度，时间，属性信息等,存放位置,柱面号,磁道号,扇区号,文件,1,xxx1,yyy1,zzz1,文件,2,xxx2,yyy2,zzz2,文件,k,xxxk,yyyk,zzzk,从磁盘上读出一个文件时，先在目录区中找出该文件的存放位置，然后再按此位置，从磁盘的数据区中读出该文件内容,目录区，用于存放文件的目录，即文件说明信息,文件内容,数据区，用于存放文件的内容,Windows XP,的文件组织,文件目录在,Windows,中称为文件夹,每个逻辑盘,(,物理盘或硬盘上的分区,),是一个根文件夹,文件夹中既可包含文件，也可包含文件夹,(,子文件夹,),数据,abc.txt,应用程序,T1.txt,概论,P1.exe,Pn.exe,讲稿,根文件夹,资料,教案,01.doc,05.pdf,02.ppt,子文件夹又可存放文件和子文件夹,形成树状多级文件夹结构,根节点和中间节点都是文件夹,叶节点都是文件,为什么使用多级文件夹？,1,）有利于文件分类存储,2,）允许文件同名,(,在不同,文件夹中时,),3,）便于文件共享和保护,Windows XP,中文件如何定位？,计算机中的每个文件都有一个确定的位置,文件的位置由存放文件的逻辑驱动器号、文件路径以及文件名组成：,驱动器号,(,盘符,) +,文件路径,+,文件名,例 右图中文件,02.ppt,的位置是：,D:,数据,概论,讲稿,02.ppt,数据,abc.txt,应用程序,T1.txt,概论,P1.exe,Pn.exe,讲稿,D,盘根目录,资料,教案,01.doc,05.pdf,02.ppt,从根文件夹到文件所在文件夹所顺序经过的一串文件夹，其间用,“,”,相互隔开,文件路径,3.3.1,文件系统,文件系统需要解决的问题：,有效管理外存储器的存储空间,实现对文件方便而快速的存取操作,对软盘、硬盘、光盘、优盘等不同外存储器实现统一管理,统一本地文件,/,远程文件的存取操作,实现文件的安全存取,User,（外存储设备）,文件系统软件,定义：,文件系统是,OS,的一个组成部分，它负责管理计算机中的文件，使用户,(,和程序,),能很方便地进行文件的存取操作,3.4,目前市场上较常用的操作系统,Unix,操作系统,Linux,操作系统,DOS,操作系统,Windows,操作系统,3.4.1 Unix,操作系统,Unix,简介：,1970,年，开发于贝尔实验室,Unix,的特点：,是一种多用户、多任务操作系统,短小精悍，简洁有效,具有很好可移植性,具有良好的开放性,具有网络功能,3.4.2 Linux,操作系统,Linux,简介：,是,Unix,操作系统在微机上的实现，,1991,年,属于自由软件,(,开源软件,),，原创者是芬兰青年学者李努斯,.,托瓦尔兹,(,Linus,Torvalds,),Linux,的特点：,是一个完全多任务、多用户的操作操作系统，同时融合了网络操作系统的功能,可以支持各种类型的文件系统,提供了,TCP/IP,网络协议的完备实现，支持多种以太网卡及个人电脑的接口,支持字符和图形两种界面,支持对设备的即插即用，但不如,Windows,对此功能的支持强大,3.4.3 DOS,操作系统,DOS,简介：,DOS,的全称是磁盘操作系统（,Disk Operating System,）。,DOS,操作系统的主要功能是设备管理和文件管理。,DOS,的特点：,是一种单用户、单任务磁盘操作系统,是一种字符界面的操作系统。,负责管理系统资源，添加硬件需要安装相应的驱动程序,3.4.4 Windows,操作系统,特点：,提供了多任务处理能力,在个人计算机上广泛使用,采用图形用户界面，简化计算机操作,版本的演变：,(Windows Vista),6,Windows 9x,共有,3,个产品，面向家用,PC,WindowsNT,和,Win2000,面向商用,PC,机，性能较高，安全性较好，提供服务器版本,Windows XP,既适合家庭用户也适合商业用户，目前有家庭版、专业版、媒体中心版、平板,PC,版和,64,位版本等多种，它有丰富的音频、视频和网络通信功能,Windows,的最新产品，有多种不同用途的版本,3.5 Windows XP,概述及其简介,概述,Microsoft,公司开发的新一代视窗、多用户、多任务操作系统，集合了以前所有,Windows,版本的优点。,基于,Windows NT,内核的纯,32,位操作系统，而且在内存管理上相对于,Windows 2000,来说，又有了很大的进步，具有了更好的稳定性和安全性。,对硬件的强大管理，省却了用户很多的麻烦，所有的硬件驱动都在安装操作系统的过程中自动安装完成。,Windows XP,版本简介,Home,版：,面向普通家庭。,Professional,版：,面向企业和高级家庭的计算。它包括了,Home,版的所有功能，另外还有一些功能是,Home,版所没有的，如远程桌面系统、支持多处理器、加密文件系统和访问控制等。,Media Center,版：,预装在,Media Center PC,，具有,Windows XP,的全部功能，而且针对电视节目的观看和录制、音乐文件的管理以及,DVD,播放等功能添加了新的特性。,Tablet PC,版：,在,Windows XP Professional,的基础上增加了手写输入功能，因此被认为是,Windows XP Professional,的扩展版本。,3.6 Windows XP,的桌面环境,3.6.1 Windows XP的桌面,3.6.2,任务栏的使用,3.6.3,自定义任务栏,3.6.4 【,开始,】,菜单的设置,3.6.5,向,【,开始,】,菜单添加程序,3.6.1 Windows XP,的桌面,我的电脑：,用来查看计算机内的一切。,我的文档：,所有的文档、图形、表单和其他的文件将保存在这个文件夹中。,网上邻居：,可以查看网络上其他的计算机。,回收站：,暂时容纳已经删除的垃圾。,Internet Explorer,：,网页浏览软件。,3.6.2,任务栏的使用,使用任务栏快速切换程序,所有的,Windows,程序运行在自己的窗口内，屏幕上的每个小窗口在任务栏上都有相应的按钮。,单击按钮就可以在运行的程序之间切换。,添加工具栏,右键单击任务栏,指向,“,工具栏,”,选择工具项,快速启动工具栏,位于任务栏上的快速启动栏里容纳了最常用的程序图标，单击图标，程序立即就会运行。,任务栏的调整,调整任务栏的位置,调整任务栏的宽度,3.6.3,自定义任务栏,可以根据个人的喜好定制任务栏,右键单击任务栏的空白处，然后单击,【,属性,】,，出现,【,任务栏和,“,开始,”,菜单属性,】,对话框,3.6.4 【,开始,】,菜单的设置,可以显示谁已登录,可以自动地将使用频繁的程序添加到菜单顶层,用户能够将所需的任何程序移动到,【,开始,】,菜单中,3.6.5,向,【,开始,】,菜单添加程序,【,开始,】,菜单的主要作用是列出常用的程序,【,所有程序,】,子菜单专门为此设计，在它上面会找到完整的,Windows,程序列表,【,所有程序,】,子菜单中的菜单和子菜单可以创建,向,【,开始,】,菜单顶部添加程序,在,【,程序,】,中添加子菜单和新程序,重新命名新子菜单,重新组织菜单和菜单上的程序,小 结,操作系统基本知识：概念、发展、特征及功能,网络操作系统,文件与文件系统,常用的操作系统,Windows XP,概述及其简介,Windows XP,的桌面环境,作业题,1.,什么是操作系统？操作系统有哪些特点？,2.,什么是文件？什么是文件系统？,3.,分页存储管理与分段存储管理的主要区别是什么？,4. “,操作系统是控制硬件的软件”这句话是否正确？为什么？,3.7,配置,Windows XP,1),显示属性的设置,2),区域和语言的设置,3),日期和时间的设置,4),字体的设置,5)DOS,环境的配置,系统对用户的管理操作,:,创建用户、更改用户和删除用户等,用户对自己的管理操作,:,对,Windows XP,的自定义操作,用户的个人文档管理,体现用户的个性化,保护个人隐私的需求,3.8 Windows XP,的用户管理,3.9 Windows XP,的文档管理,文档操作,:,新建文档,重命名文档,删除文档,移动文档,复制文档,设置文件夹选项,:,定义,Windows,资源管理器文件和文件夹的显示风格,3.10 Windows XP,磁盘管理,磁盘碎片整理,把文件碎片重新组合在一起，实际上是把文件重新写回到硬盘中，让,Windows,更有效地访问它们,磁盘扫描程序,用于修复一些细微的文件错误,磁盘复制,磁盘复制主要是用于软盘的全盘复制,格式化磁盘,所有的磁盘（包括软盘和硬盘）都必须在格式化后才能够使用,附：磁盘空间管理,磁盘存储空间的结构,磁盘存储空间可以看作是由大量扇区,(512B),组成的,1,维阵列,存储容量 扇区总数,x512,字节,/10,9,（单位：,GB,）,一个硬盘可以划分为几个分区,(Partition),，分区所包含的扇区号应连续，分区相互间应无重叠,每个分区称为,1,个逻辑驱动器，它有自己的盘符，用户可以将它视同为,1,个物理存储器,不同的分区可以安装不同的操作系统,0 1 2 3 .,分区,#1,分区,#2,分区,#3,不使用区域,MBR,signature (2 bytes),Partition Table (64 bytes),Boot Loader,(446 bytes),（共,512,字节）,主引导扇区,MBR,硬盘上开始的几个扇区，用于管理目的。其中,0#,扇区特别重要，称为主引导扇区,(Master Boot Record,，,MBR),，它包含如下,3,部分内容：,指出每个分区的起始扇区号和包含的扇区数目，操作系统的类型,自举装入程序在计算机启动时被,BIOS,读出并执行，由它再读出相应分区中引导扇区内的引导程序，,CPU,执行引导程序即可再从磁盘上读入系统启动文件，从而启动操作系统,0 1 2 3 .,分区,#1,分区,#2,分区,#3,不使用区域,MBR,引导扇区,每个硬盘分区的空间划分,硬盘在格式化或分区时，软件会自动将每个分区均划分为如下,5,个部分：,引导扇区。,它包含如下信息：,引导程序及系统启动文件的文件名,文件系统的类型,簇的大小,根目录允许的最大目录项数目,2,份,文件分配表,(FAT),：,用于记录数据区的使用情况,根目录区：,包含该分区根目录中所有文件及文件夹的说明信息，,数据区,：划分为数以百万计的簇，存放该分区所有文件和文件夹的数据,主引导扇区,MBR,引导扇区,文件分配表,FAT1,文件分配表,FAT2,根目录区,(FDT),数据区,(,以簇为分配单位,),第,1,分区,其它分区,簇,(,Cluster),和文件分配表,FAT,磁盘数据空间的分配单位是,2,n,个扇区，称为,“,簇,”,，簇的大小与磁盘分区容量的大小有关：,软盘的簇固定为,512,字节（,n,0,）,硬盘的簇可以是,2,或,4KB,，,40GB,以上硬盘，簇可以,8KB,以上,若某分区容量为,40GB,，簇大小为,8KB,，则一共有,5 000,000,个簇,每一个簇都有一个簇号,(12/16/32/64,位,),。簇号是分区中所有簇的顺序号，从簇号很容易计算出磁盘上属于该簇的物理扇区的位置,文件分配表,(FAT),是用来记录数据空间分配情况的一张表，它指出每个簇是,“,使用,”,、,“,空闲,”,或,“,损坏,”,。其中,“,空闲,”,簇和,“,坏,”,簇分别用,“,全,0,”,和,“,全,1,”,表示，其它数值表示,“,已分配,”,簇,序号,101,102,304,305,分配情况,全,0,全,0,全,1,全,0,注：,FAT,在格式化时自动生成，一式两份,(,一份为备份,),，坏簇在磁盘格式化过程中发现并进行登记，只要,1,个扇区有问题整个簇就不能使用,数据空间中簇的分配方法,磁盘分区中数据空间是用来存储文件,(,和子文件夹,),数据的，将簇分配给各个文件的方法主要有,3,类：,连续分配,索引分配,链接分配,链接分配的优点：,可以分散在任何地方，空间利用率高,简单，只需记录文件的起始簇号,文件的扩展很容易,磁盘空间的连续分配,磁盘空间的链接分配,file start,myfile,9,yours 26,Windows,系统磁盘空间的分配,每个文件分配若干簇，同一文件所有簇的簇号组织成一个,“,数字链,”,，其起始簇号在,FDT,中指出，,FAT,表中该簇的状态值则是下一个簇的簇号，,，,直至最后一个簇，文件的最后,1,个簇状态值为,“,EOF,”,，例如：,MYFILE,的簇是：,9,16,1,10,25,共,5,个簇,YOURS,的簇是：,26,29,24,17,共,4,个簇,文件名 扩展名,创建日期 时间 文件大小,属性,起始簇号,MYFILE TXT 1/23/2004 13:24 40,363 9,YOURS DOC 6/8/2004 23:35 31,329 26,根目录表,(FDT),分区中的数据区,1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,10 11 12 13 14 15 16 17,18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31,29,24,17,16,10,25,EOF,文件分配表,(FAT),EOF,文件目录表,FDT,根目录区存放文件目录表（,File Directory Table,，简称,FDT,），,FDT,中可以包含多达,512,个表项,FDT,表的每个表项长度为,32,字节，每个表项用于记录包含在根目录中的文件,(,和文件夹,),的说明信息：,文件,(,文件夹,),的名字（含扩展名）,该文件,(,文件夹,),在数据区中的存放起始簇号,日期、时间、所有者、使用属性等信息,文件名及扩展名,属,性,保留,访问,日期,EA,句柄,创建,时间,创建,日期,起始,簇号,文件大小,11B,1B,6B,2B,2B,2B,2B,2B,4B,注：文件的说明信息保存在该文件所在的目录中，而文件内容则存放在数据区中，两者是分开存放的，,文件名等说明信息,文 件 内 容,文件操作的实现,读出文件,文件系统先在,FDT,中查找,有无该文件，,若有，再检查该文件的读、写和保护属性，如有口令保护，核实口令后，再按起始簇号计算出扇区号，从该扇区开始读出文件内容,保存文件,文件系统在,FDT,中查找,有无同名文件,：,如果没有,，则在,FDT,中增加,1,个表项，同时在,FAT,中找一个空闲的簇号作为存储该文件内容的起始簇号，并登记在,FDT,中。然后，按照,FAT,中指出的空闲簇号，在数据区的相应位置处存储文件数据,如果在,FDT,中发现,存在同名文件,，则征求用户同意后，可在文件原来所分配的簇中写入新的文件数据（即覆盖原同名文件的数据），并修改,FDT,中该文件表项的一些说明信息,删除文件,文件系统在,FDT,中查找,有无该文件,，若有，,是否受到保护,，若无保护，则删除,FDT,中该文件的表项，并将原先该文件占用的簇，在,FAT,表中全部设置为空闲状态,文件系统接口,虚拟文件系统接口,远程文件系统,本地文件系统,1,本地文件系统,2,最终用户,和,API,虚拟文件系统,系统中有多种不同的外存储器，相应有多种不同的文件系统，如,FAT16,、,FAT32 (dos, windows),NTFS (NT, XP, 2000),UFS, UFS2 (Unix),Minix,、,EXT,、,EXT2 (Linux),不同文件系统的基本思想都是一致的，都是通过文件和目录两个抽象概念建立它们各自的管理机构,虚拟文件系统向用户和程序员提供,统一的接口,来使用各种不同的文件系统：,统一的编程接口（,API,）, 统一的操作使用,使用,NetCrawler,技术使得添加新的打印机变得更加容易,系统启动时可以自动打印机,通过添加打印机向导来添加新的打印机,3.11 Windows XP,打印机管理,3.12 Windows XP,的多媒体功能,媒体播放器,Windows Media Player 9.0,通用的多媒体播放器，可用于播放当前流行格式制作的音频、视频和混合型多媒体文件,Windows Movie Maker,小 结,配置,Windows XP,Windows XP,的用户管理,Windows XP,磁盘管理,Windows XP,打印机管理,Windows XP,的多媒体功能,练习,1.,磁盘文件系统,?,常见磁盘文件系统有哪些？,2.,磁盘常用的概念和术语,The end,