计算机导论第4章(2009)
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计算机导论ch04
不亦乐乎？人不知而不愠 不亦乐乎？人不知而不愠(yùn)，不亦君子乎 ，不亦君子乎? 2.曾子曰：吾日三省(xǐng)吾身：为人谋而不忠乎？与 曾子曰：吾日三省 吾身： 曾子曰 吾身 为人谋而不忠乎？ 朋友交而不信乎？传不习乎? 朋友交而不信乎？传不习乎 3.子曰：温故而知新，可以为师矣。 子曰：温故而知新，可以为师矣。 子曰 4.子曰：学而不思则罔，思而不学则殆。 子曰：学而不思则罔，思而不学则殆。 子曰 5.子曰：由，诲女知之乎！知之为知之，不知为不知， 子曰： 子曰 诲女知之乎！知之为知之，不知为不知， 是知也。 是知也。
14
为什么要用二进制存储数据 电路简单， 电路简单，易于表示
华 东 理 工 大பைடு நூலகம்学 计 算 机 科 学 与 工 程 系
可靠性高 运算简单 逻辑性强
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数据类型（多媒体） 数据类型（多媒体） 数字
华 东 理 工 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系
文本 音频 图像 视频
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1.数字存储 数字存储 定点数的表示： 定点数的表示：
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补码：正数则最高位为 ，其它位保持不变； 补码：正数则最高位为0，其它位保持不变；负数则 最高位为1，其它位按位求反后再加 最高位为 ，其它位按位求反后再加1 •计算机表示整数最普遍的系统就是二进制补码记数法 计算机表示整数最普遍的系统就是二进制补码记数法
华 东 理 工 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系
华 东 理 工 大 学 计 算 机 科 学 与 工 程 系
是内存单元存储指数的大小） 移量 2m-1-1，m是内存单元存储指数的大小）添加到 ， 是内存单元存储指数的大小 每个数字中， 每个数字中，将它们统一移到非负的一边 • 余7代码转换表： 代码转换表： 代码转换表
第4章-计算机硬件知识
➢ 目前的RAM一般以内存条的形式存在。在通电的情况下，RAM 中的数据能够保持，关机或断电将导致RAM中的数据丢失。
计算机导论
内存
➢ 只读存储器（ROM）
➢ ROM中的数据一般是在计算机出厂前由制造商写入的，在断电或 关机后数据也不会丢失。主要用于存放与计算机开机相关的系统 引导程序、开机自检程序和系统参数等。
➢ 中央处理器是组成计算机最核心的部件。随着集成电路技术的不断发
展，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的
超大规模集成电路芯片，称为微处理器。微处理器就是芯片化的CPU。
➢ CPU还广泛应用在智能手机、数码相机和数控机床等数字化智能设备
上。
➢ 近些年，超级计算机、大型计算机等高端计算机系统也采用大量的通
计算机的基本组成与工作原理
计算机的基本组成；计算机的基本工作原理
/01
Python语言程序设计
计算机的基本组成与基本工作原理
计算机是一种能够按照程序对数据进行自动处理的电子设备。 这里所说的计算机是指存储程序式电子数字计算机，组成计算 机硬件的主体是电子器件和电子线路，计算机存储和处理的是 数字信息，存储在计算机中的程序通过控制器控制计算机的数 据处理工作。
计算机导论
CPU芯片的制作过程
➢ CPU的设计—设计指令集
➢ 设计CPU，首先要做的工作是设计指令集，即明确CPU能执行哪 些指令，具备哪些功能。指令集中包括算术运算指令、逻辑运算 指令、存取数据指令、比较指令、转移指令等。
➢ 设计指令集可以使用硬件描述语言（HDL），Verilog HDL和 VHDL是最流行的两种硬件描述语言。Verilog HDL以文本形式 描述数字系统硬件的结构和行为，用它可以表示逻辑电路图、逻 辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所能完成的逻辑功能。
计算机导论
内存
➢ 只读存储器（ROM）
➢ ROM中的数据一般是在计算机出厂前由制造商写入的，在断电或 关机后数据也不会丢失。主要用于存放与计算机开机相关的系统 引导程序、开机自检程序和系统参数等。
➢ 中央处理器是组成计算机最核心的部件。随着集成电路技术的不断发
展，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的
超大规模集成电路芯片，称为微处理器。微处理器就是芯片化的CPU。
➢ CPU还广泛应用在智能手机、数码相机和数控机床等数字化智能设备
上。
➢ 近些年，超级计算机、大型计算机等高端计算机系统也采用大量的通
计算机的基本组成与工作原理
计算机的基本组成；计算机的基本工作原理
/01
Python语言程序设计
计算机的基本组成与基本工作原理
计算机是一种能够按照程序对数据进行自动处理的电子设备。 这里所说的计算机是指存储程序式电子数字计算机，组成计算 机硬件的主体是电子器件和电子线路，计算机存储和处理的是 数字信息，存储在计算机中的程序通过控制器控制计算机的数 据处理工作。
计算机导论
CPU芯片的制作过程
➢ CPU的设计—设计指令集
➢ 设计CPU，首先要做的工作是设计指令集，即明确CPU能执行哪 些指令，具备哪些功能。指令集中包括算术运算指令、逻辑运算 指令、存取数据指令、比较指令、转移指令等。
➢ 设计指令集可以使用硬件描述语言（HDL），Verilog HDL和 VHDL是最流行的两种硬件描述语言。Verilog HDL以文本形式 描述数字系统硬件的结构和行为，用它可以表示逻辑电路图、逻 辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所能完成的逻辑功能。
《计算机科学导论》第4章操作系统精品PPT课件
பைடு நூலகம்
4.3 操作系统的功能
3.网络操作系统的功能
常用的网络操作系统有Windows NT、UNIX、Linux、 NetWare等。网络操作系统除具有一般操作系统的功能外，还 应该具有以下功能：
• 网络通信 • 网络资源管理 • 网络服务 • 网络管理 • 互操作
4.4 操作系统的分类
1.批处理操作系统
来描述一个进程 。
(2) 进程的状态 ：三个最基本的状态：运行态、就绪态、阻塞
态。
运行态
就绪态
阻塞态
4.5 一些基本概念及组成
(3) 进程调度 ：不同的系统会采用不同的调度算法 。
(4) 进程通信 ：包括进程的同步与互斥、管道通信、
共享内存、消息队列 、网络通信。
4.5 一些基本概念及组成
• 存储管理 (1) 单一分区：整个内存除了操作系统外，另外的内存空间只分
(1) 文件： 可以长期保存在外存中的、被赋名了的、信息单元的 集合
(2) 目录：目录是一些目录项的列表，每个目录项一般含有文件 名，以及文件控制说明信息(或文件的索引节点号)。
4.5 一些基本概念及组成
2.操作系统的基本组成
操作系统
用户接口
存储管理 进程管理 设备管理 文件系统
4.5 一些基本概念及组成
• 地址空间
(1) 物理空间：物理内存的连续的物理单元隔成物理地址，物理
(2)
地址的集合即为物理空间 。
(2) 逻辑空间：进程的逻辑地址的集合，这个地址的开始值通常
为0，一直到某个最大值。
4.5 一些基本概念及组成
• I/O设备 (1) 字符设备 ：以字符为单位发送或接收一个字符流。 (2) 块设备 ：信息存放在固定大小的块中，这些块有自己的地址 。 • 文件
4.3 操作系统的功能
3.网络操作系统的功能
常用的网络操作系统有Windows NT、UNIX、Linux、 NetWare等。网络操作系统除具有一般操作系统的功能外，还 应该具有以下功能：
• 网络通信 • 网络资源管理 • 网络服务 • 网络管理 • 互操作
4.4 操作系统的分类
1.批处理操作系统
来描述一个进程 。
(2) 进程的状态 ：三个最基本的状态：运行态、就绪态、阻塞
态。
运行态
就绪态
阻塞态
4.5 一些基本概念及组成
(3) 进程调度 ：不同的系统会采用不同的调度算法 。
(4) 进程通信 ：包括进程的同步与互斥、管道通信、
共享内存、消息队列 、网络通信。
4.5 一些基本概念及组成
• 存储管理 (1) 单一分区：整个内存除了操作系统外，另外的内存空间只分
(1) 文件： 可以长期保存在外存中的、被赋名了的、信息单元的 集合
(2) 目录：目录是一些目录项的列表，每个目录项一般含有文件 名，以及文件控制说明信息(或文件的索引节点号)。
4.5 一些基本概念及组成
2.操作系统的基本组成
操作系统
用户接口
存储管理 进程管理 设备管理 文件系统
4.5 一些基本概念及组成
• 地址空间
(1) 物理空间：物理内存的连续的物理单元隔成物理地址，物理
(2)
地址的集合即为物理空间 。
(2) 逻辑空间：进程的逻辑地址的集合，这个地址的开始值通常
为0，一直到某个最大值。
4.5 一些基本概念及组成
• I/O设备 (1) 字符设备 ：以字符为单位发送或接收一个字符流。 (2) 块设备 ：信息存放在固定大小的块中，这些块有自己的地址 。 • 文件
计算机科学导论第第4章讲稿程序设计基础
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4.2.2 面向对象的程序设计方法
对象
对象(Object)是具有某些特性的具体事物的抽象。 对象在现实生活中到处可见。凡是我们要处理的事物都 可成为处理的对象，包括可见的事物（如人、汽车、电 话等）和非可见的事物（如感情、思想等）。
例如，一个人是一个对象，一台PC机是一个对象； 再将一台PC机拆开看，便有显示器、机箱、硬盘、主板 、处理器、鼠标等，这每一个部件又是一个对象，即PC 机对象是由多个“子”对象组成的，此时PC机可看作为 一个容器对象。
（2）封装性
类的封装性是指类的内部信息对用户是隐蔽的。如同一台
电视机的使用者只需了解其外部按钮（用户接口）的功能与
用法，而无需知道电视机的内部构造与工作原理一样。
（3）多态性
类的多态性是指一些相关联的类包括同名的方法程序，但
方法程序的内容不同。
计2算020机/11/科10 学导论
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4.3 基本数据结构
计2算020机/11/科10 学导论
30
4.3.1 基本概念 数据结构主要研究：
1. 数据集合中数据元素之间所固有的关系，即 数据逻辑结构；
2. 数据处理时数据在计算机中的存储关系，即 数据存储结构；
3. 对数据所进行的操作，即算法。
计2算020机/11/科10 学导论
3131
4.3.1 基本概念
数据存储结构是逻辑结构在计算机存储器中的表示
计2算020机/11/科10 学导论
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数据物理结构
数据元素在计算机中通常有四种存储方式：
顺序 链式 索引 散列
常用顺序存储结构和链式存储结构。
S: 数据结构
D: 数据元素集合
R: D中数据元素之间前后件关系集合，
计算机导论试卷第4章课后习题与参考答案
计算机导论试卷第4章课后习题与参考答案第四章课后习题与参考答案一、选择题1．能将高级语言编写的源程序转换为目标程序的软件是（）A、汇编程序B、编辑程序C、解释程序D、编译程序2．类和对象之间的关系是（）。
A、定义和被定义的关系B、调用和被调用的关系C、类即是对象数组D、抽象和具体的关系3．下列是面向对象系统的特性的是（）。
A、封装性B、二义性C、可重用性D、完整性4．计算机能直接执行的程序是（）。
A、机器语言程序B、汇编语言程序C、高级语言程序D、自然语言程序5．下列高级语言中，能用于面向对象程序设计的语言是（）。
A、C语言B、C++语言C、FORTRAN语言D、Pascal语言6．软件生存周期中的需求分析阶段的任务是确定（）。
A、软件开发方法B、软件开发工具C、软件开发费用D、软件开发系统的功能7．程序设计语言所经历的主要阶段依次为（）。
A、机器语言、高级语言和汇编语言B、高级语言、机器语言和汇编语言C、汇编语言、机器语言和高级语言D、机器语言、汇编语言和高级语言8．关于计算机软件叙述中正确的是（）。
A、用户所编写的程序即为软件B、源程序称为软件C、软件包括程序和文档D、数据及文档称为软件9．下列叙述中，错误的是（）。
A、计算机软件是指计算机中的程序和文档B、软件就是程序C、系统软件是应用程序与硬件间的接口D、为课程管理开发的软件属于应用软件10．一个栈的输入序列为1 2 3，则下列序列中不可能是栈的输出序列的是（）。
A、2 3 1B、3 2 1C、3 1 2D、1 2 311．在数据结构中，从逻辑上可以把数据结构分成（）。
A、动态结构和静态结构则B、线性结构和非线性结构C、集合结构和非集合结构D、树状结构和图状结构12．在软件生存周期中，能准确确定软件系统必须做什么和必须具备哪些功能的阶段是（）。
A、概要设计B、详细设计C、可行性分析D、需求分析13．软件测试的目的是（）。
A、证明软件系统中存在错误B、找出软件系统中存在的所有错误C、尽可能多地发现系统中的错误和缺陷D、证明软件的正确性14．下面叙述正确的是（）。
计算机导论第4章课后答案
操作系统：有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并提供多种服务功能及友好界面，方便用户使用计算机的系统软件。
简单地说就是管理计算机资源、控制程序执行、提供多种服务、方便用户使用。
批处理操作系统：指操作员将用户提供的若干个作业以“成批”方式，同时交给计算机系统。
分时操作系统：把计算机与许多终端用户连接起来，分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。
实时操作系统：一种能在限定时间内对外部事件作出响应和处理的计算机系统，可以分为实时控制系统和实时信息系统。
通用操作系统：同时具有分时、实时和批处理功能的操作系统。
单用户单任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，且只允许该用户运行一个程序。
单用户多任务操作系统：只允许一个用户使用计算机，但只允许该用户提交多个程序并发执行，即可以同时完成多个任务，从而有效地改善系统的性能。
多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户又可以提交几个程序，使它们并发执行，从而进一步提高资源利用率和增加系统吞吐量。
GUI：又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。
API：API(Application Programming Interface,应用程序编程接口)是一些预先定义的函数，目的是提供应用程序与开发人员基于某软件或硬件的以访问一组例程的能力，而又无需访问源码，或理解内部工作机制的细节。
虚拟内存：虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。
它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
虚拟设备：指通过某种方法（如分时方法）把一台独占型物理设备改造成能供多个用户共享使用的逻辑设备。
计算机导论教材课件ch04
发展的强大推动力。 1995年，NSFNET停止运作，Internet已彻底商业化了。 这种把不同网络连接在一起的技术的出现，使计算机网络的发 展进入一个新的时期，形成由网络实体相互连接而构成的超级计算
机网络，人们把这种网络形态称为Internet（互联网络）。
2．Internet的发展 从1996年起世界各国陆续启动下一代高速互联网络及其关键 技术的研究，与现在使用的互联网相比，下一代互联网具有以下
基本术语： 带宽（Bandwidth）：网络数据传输容量（bits/秒，bps ） 结点（Node）：连接到网络上的任何设备 客户机（Client）：请求并使用其他结点可用资源的结点 ，如文件服务器、打印机服务器、通信服务器、Web服务 器、数据库服务器。 服务器（Server）：允许其他结点共享自己资源的结点 网络操作系统：对网络中结点之间的活动进行控制与协调 的系统软件 分布处理（Distributed processing）：分散在不同结点 、可以被共享的协同计算能力 主机：通常是指一个大型的中心计算机，或Internet上 具有固定IP地址的结点。
保护套
一些实际使用中的光纤
微波通信
地面站之间的直视线路
两个地面站之间传送 距离：50 -100 km
微波传送塔
地球
卫星通信
22,300 公里
1.使用转发器接收和转发 2.与地面站相对位置固定 3.使用3个卫星可覆盖全球
地球
4.1 计算机网络概述
3、计算机网络的分类
按网络覆盖范围可分为：局域网、城域网、 广域网 按网络的拓扑结构可分为：星形网络、环形 网络、总线形网络、树形网络、网状形网络 和混合形网络。 按网络的使用性质可分为：专用网和公用网 按网络的传输介质可分为：有线网和无线网
机网络，人们把这种网络形态称为Internet（互联网络）。
2．Internet的发展 从1996年起世界各国陆续启动下一代高速互联网络及其关键 技术的研究，与现在使用的互联网相比，下一代互联网具有以下
基本术语： 带宽（Bandwidth）：网络数据传输容量（bits/秒，bps ） 结点（Node）：连接到网络上的任何设备 客户机（Client）：请求并使用其他结点可用资源的结点 ，如文件服务器、打印机服务器、通信服务器、Web服务 器、数据库服务器。 服务器（Server）：允许其他结点共享自己资源的结点 网络操作系统：对网络中结点之间的活动进行控制与协调 的系统软件 分布处理（Distributed processing）：分散在不同结点 、可以被共享的协同计算能力 主机：通常是指一个大型的中心计算机，或Internet上 具有固定IP地址的结点。
保护套
一些实际使用中的光纤
微波通信
地面站之间的直视线路
两个地面站之间传送 距离：50 -100 km
微波传送塔
地球
卫星通信
22,300 公里
1.使用转发器接收和转发 2.与地面站相对位置固定 3.使用3个卫星可覆盖全球
地球
4.1 计算机网络概述
3、计算机网络的分类
按网络覆盖范围可分为：局域网、城域网、 广域网 按网络的拓扑结构可分为：星形网络、环形 网络、总线形网络、树形网络、网状形网络 和混合形网络。 按网络的使用性质可分为：专用网和公用网 按网络的传输介质可分为：有线网和无线网
计算机导论-ch4
④对不需要写入数据的磁盘进行写保护处理；
⑤定期对文件进行备份，培养随时进行备份的良好 习惯；
⑥有些计算机病毒有特定的发作日期，尽量避开 病毒发作日期开机； ⑦及时对硬盘的分区表及重要的文件进行备份， 以便一旦系统遭到破坏，可以及时恢复； ⑧经常更新升级反病毒软件； ⑨不要轻易打开未知电子邮件的附件； 10坚持使用硬盘引导计算机
识别、访问控制、加密、审计与追踪、备份与恢复等。 4.软件安全 软件﹙网络软件、操作系统、资料﹚完整。包括软 件开发规程、软件安全测试、软件的修改与复制等。 5.通信安全 计算机通信和网络的安全。包括线路、传输、接口、 终端与工作站、路由器的安全。
4.2 计算机病毒
计算机病毒的定义
第一次从科学的角度提出“计算机病毒”这一概念
15
③ 教育用户，使他们了解计算机病毒的常识和危害 性；尊重知识产权，不随意复制软件(当然也有人认为软件 应该是自由的，开放式的)，尽量不使用外来软盘和不知来 源的程序。养成定期检查和清除病毒的习惯，杜绝制造病 毒的犯罪行为。
2.计算机病毒的预防
① 安装具有实时监测功能的反病毒软件或防病毒
卡，防止计算机病毒的侵袭； ②不使用盗版软件或来历不明的软件或光盘； ③需要使用外来的软盘或光盘时，先进行检查，确 保没有病毒时再使用；
计算机病毒的传播途径和危害
1.病毒的传播途径 (1) 使用感染病毒的机器，如硬盘染有病毒； (2) 使用已感染病毒的软盘等磁介质； (3) 通过计算机网络上的电子通信，尤其是可执行代 码的交换极易传播病毒。 总之，病毒的传染以操作系统加载机制和存储机制为 基础，有的也危及硬件。
2.计算机病毒的危害
Q & A
的是美国学者F·Cohon，这是1983年11月的事。首例造 成灾害的计算机病毒是在1987年10月公开报导于美国。 计算机病毒(Computer virus)是一种人为特制的程 序，这种程序通过非法入侵而隐藏在可执行程序或数据
新编计算机导论(第二版)04第4章 操作系统基础
4.1.1 操作系统活动
（3）操作系统管理内存 内存是计算机中最重要的资源之一，微处理器处理的数据和执行的指令都存储在 内存中。当用户想要同时运行多个程序时，操作系统就必须在内存中为不同程序 分配出特定的空间。
4.1.1 操作系统活动
当多个程序在运行时，操作系统需要避免内存泄漏，即确保指令和数据不能从内 存中的一个区域“溢出”到已经分配给其他程序的另一个区域。如果不能保护每个 程序的内存区域，那么数据就将被破坏，程序可能崩溃，计算机将显示出错信息 如“General Protection Fault”（一般性保护错误）或“Program Not Responding”（程序没有响应）。有时候同时按下Ctrl、Alt和Del键来关闭遭到 破坏的程序，PC机能够弥补内存泄漏所造成的后果。
4.1.1 操作系统活动
多任务提供了进程和内存管理服务，允许两个或多个任务、作业和程序同时运行。 多数操作系统都提供了多任务服务，其中包括个人计算机操作系统。在一个程序 中，多线程允许多个部分或线程同时运行。例如，电子表格程序的一个线程可能 在等待用户的输入，而其他线程则在后台进行长时间的计算。多线程可以提升单 处理器或多处理器计算机的性能。许多新计算机都装有多核处理器或多个处理器。 操作系统的多重处理能力会将任务平均分配给所有处理单元。
4.1.1 操作系统活动
在使用Windows时，可以打开“任务管理器”查看正在执行的进程列表。同时按下 Ctrl、Alt和Del键后，Windows操作系统会显示出进程列表（图4-3）。多数进 程是在后台运行的程序，它们可以为操作系统、设备驱动程序和应用软件执行各 种任务。而机器人程序和蠕虫有时也会产生异常进程。如果想知道进程是否是正 当的，那么可以使用各种搜索引擎来查询进程名称。
计算机导论 第4章 操作系统
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• 无操作系统时的计算机系统
（一）人工操作方式 一台计算机的所有资源由用户独占，降低了 计算机资源利用率，人操作慢，出现了严重的 人机矛盾。 （二） 脱机输入输出方式（off-Line I/O) 在外围计算机的控制下，实现输入输出。主 要解决了CPU与设备之间不匹配的矛盾。减少了 CPU的空闲时间；提高了I/O的速度。
38
2、分布式数据库系统 由分布于多个计算机结点上的若干个数 据库系统组成，它提供有效的存取手段来操 纵这些结点上的子数据库。分布式数据库在 使用上可视为一个完整的数据库，而实际上 它是分布在地理分散的各个结点上。当然， 分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相 关的。
39
分布式数据库系统是由若干个站集合而 成。这些站又称为节点，它们在通讯网络中 联接在一起，每个节点都是一个独立的数据 库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处 理机、终端，以及各自的局部数据库管理系 统。因此分布式数据库系统可以看作是一系 列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上 属于同一系统，而在物理结构上是分布式的。
41
按照网络覆盖的地区不同，可把计算机网 分成局域网（LAN）、广域网（WAN）、都市 网（MAN）以及网间网（INTERNET）等。 网络操作系统的功能： （1）数据通信功能 ●建立和拆除连接。 ●控制数据的传输。 ●检测差错。 ●控制流量。 ●路由选择。
42
为了提高传输线路的利用率，在 通信系统中，都采用了多任务技术。 所谓多任务就是将一条物理链路虚拟 为多条虚电路，把每一条虚电路提供 给一个“用户对”进行通信，这样就 可允许多个“用户对”多任务一条物 理链路来进行数据的传输。
21
2．模块化OS结构
(1)模块化结构
使用分块结构的系统包含若干module
• 无操作系统时的计算机系统
（一）人工操作方式 一台计算机的所有资源由用户独占，降低了 计算机资源利用率，人操作慢，出现了严重的 人机矛盾。 （二） 脱机输入输出方式（off-Line I/O) 在外围计算机的控制下，实现输入输出。主 要解决了CPU与设备之间不匹配的矛盾。减少了 CPU的空闲时间；提高了I/O的速度。
38
2、分布式数据库系统 由分布于多个计算机结点上的若干个数 据库系统组成，它提供有效的存取手段来操 纵这些结点上的子数据库。分布式数据库在 使用上可视为一个完整的数据库，而实际上 它是分布在地理分散的各个结点上。当然， 分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相 关的。
39
分布式数据库系统是由若干个站集合而 成。这些站又称为节点，它们在通讯网络中 联接在一起，每个节点都是一个独立的数据 库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处 理机、终端，以及各自的局部数据库管理系 统。因此分布式数据库系统可以看作是一系 列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上 属于同一系统，而在物理结构上是分布式的。
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按照网络覆盖的地区不同，可把计算机网 分成局域网（LAN）、广域网（WAN）、都市 网（MAN）以及网间网（INTERNET）等。 网络操作系统的功能： （1）数据通信功能 ●建立和拆除连接。 ●控制数据的传输。 ●检测差错。 ●控制流量。 ●路由选择。
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为了提高传输线路的利用率，在 通信系统中，都采用了多任务技术。 所谓多任务就是将一条物理链路虚拟 为多条虚电路，把每一条虚电路提供 给一个“用户对”进行通信，这样就 可允许多个“用户对”多任务一条物 理链路来进行数据的传输。
21
2．模块化OS结构
(1)模块化结构
使用分块结构的系统包含若干module
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– 加锁机制/死锁/饥饿。
计算机导论(2009)
4.2.1 处理器管理功能
具体功能
进程通信
实现相互合作进程之间的信息交换。 通信方式
– 直接方式：相互合作的进程处于同一计算机系统时。 – 间接方式：相互合作的进程处于不同的计算机系统时。
处理器调度
作业调度：把作业由外存调入内存，现在不再用。 交换调度：内外存之间进程的交换。 进程调度：把处理器分配某个进程让其运行。
多处理器系统的优点
提高系统的吞吐量和可靠性 节省投资
多处理器操作系统分类
主-从模式：易于实现/资源利用率低。 对称模式：资源利用率高。
多处理器操作系统实例
SUN公司的Solaris. AT&T公司的UNIX System V4.0 MP版本。 DG公司的DG/UX.
计算机导论(2009)
4.1.3 操作系统的发展
计算机导论(2009)
4.4 计算机网络概述
计算机网络发展历程 计算机网络的定义 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的功能和应用 计算机网络的传输介质 网络计算模式
计算机导论(2009)
4.4.1 计算机网络的发展历程
计算机网络的萌芽阶段
20世纪50年代初期—20世纪60年代中期。
根据2006年的统计，在桌面计算机操作系统领域，Windows的市场 占有率达到95%以上。
计算机导论(2009)
4.3.4 UNIX操作系统
典型的多用户多任务型操作系统
UNIX操作系统起源于美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室。
1971年UNIX第1版（UNIX V1）正式诞生。 1973年C语言出现后，用C语言改写出第3版。 20世纪70年代中后期，更多人的参与为UNIX的改进、完善和普及起 了重要作用。 从1977年开始，各公司陆续推出了多种UNIX的商业化版本。 众多UNIX版本的出现，促进了UNIX的快速发展和应用普及。
具体功能
设备处理
通过设备驱动程序实现CPU和设备控制器之间的通信。
虚拟设备
把一个物理设备对应成多个逻辑设备, 这种逻辑设备称 为虚拟设备。 使一个物理设备能供多个用户共享使用，提高了设备 的利用率。
计算机导论(2009)
4.2.4 文件管理功能
总体功能
方便用户使用文件并保证文件的安全。
具体功能
文件存储空间管理
网络操作系统
网络操作系统的功能
网络通信。 资源管理。 网络服务。 网络管理。
网络操作系统实例
Windows NT, Windows Server. 网络版的UNIX和Linux.
计算机导论(2009)
4.1.3 操作系统的发展
分布式操作系统
分布式系统
多个分散的处理单元经网络互连形成。 每个单元包括处理器和局部存储器。
分布式操作系统
把分布式系统虚拟成一台独立的计算机。 还没有得到广泛应用的分布式操作系统。
计算机导论(2009)
4.1.3 操作系统的发展
嵌入式操作系统
嵌入式计算机
嵌入到其他设备中。 控制被嵌入设备的运行。
嵌入式操作系统
运行在嵌入式计算机中的操作系统。 Windows CE、VxWorks等是常用的嵌入式操作系统。
高速的CPU绝大部分时间处于等待慢速的手工操作和外 设运行，计算机资源得不到有效利用。
计算机导论(2009)
4.1.2 操作系统的形成
批处理操作系统
单道批处理系统
把一批作业放入外存, 但一次只调用一道作业进人内存运行。 作业是指用户在一次数据处理中要求计算机所做的全部工作的总 和，由用户程序、数据和作业说明书组成。
计算机导论(2009)
4.1.4 操作系统的特征
四个基本特征
并发性
两个或多个事件在同一时间段内发生。 在一段时间内，可以让多个进程交替地使用CPU。 操作系统负责多个进程之间的执行切换。
共享性
系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。
– 互斥共享方式：对单处理器的访问。 – 同时共享方式：对同一磁盘中的访问。
计算机导论(2009)
4.3.3 Windows操作系统
优秀的单用户多任务操作系统
Microsoft公司从1983年开始研发Windows操作系统。
1990年推出的Windows 3.0开始逐步占领微型机操作系统市场。 从Windows 95开始，Windows成为个人计算机的主流操作系统。 Windows NT是一种面向高端微机的网络操作系统。 2001年3月，人版本Windows XP问世。 2003年3月，推出Windows Server 2003网络操作系统。 2006年11月正式发布Windows Vista。
第4章 操作系统与网络知识
4.1 操作系统的形成与发展 4.2 操作系统的功能 4.3 操作系统实例 4.4 计算机网络概述 4.5 计算机网络体系结构 4.6 因特网技术 4.7 本章小结
计算机导论(2009)
4.1 操作系统的形成与发展
操作系统概念 操作系统的形成 操作系统的发展 操作系统的特征
计算机导论(2009)
4.2.2 存储器管理功能
具体功能
地址映射
将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应 的物理地址。
– 程序的相对地址范围称为地址空间。 – 内存中的物理地址范围称为内存空间。
内存扩充
把外存虚拟成内存。 请求调入部分程序功能。 程序置换功能。
计算机导论(2009)
4.2.3 设备管理功能
计算机导论(2009)
4.1.4 操作系统的特征
四个基本特征
虚拟性
把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 通过分时使用的方式实现。
异步性
进程通常是以断断续续的方式运行的。 功能上相互独立的进程执行进度也互不相关。
计算机导论(2009)
4.2 操作系统的功能
处理器管理 存储器管理 设备管理 文件管理 网络与通信管理 用户接口
计算机导论(2009)
4.3.2 DOS操作系统
典型的单用户单任务操作系统
最早的版本是1981年8月推出的1.0版。 在Windows流行之前，DOS一直占据微机操作系 统的霸主地位。 有效地扩充了CP/M的功能。
增加了许多内部和外部命令。 增强了文件系统的功能。
我国曾推出基于MS-DOS的汉字磁盘操作系统 CC-DOS，能够有效处理汉字。
操作系统
操作系统定义
管理计算机资源。 控制程序执行。 提供多种服务。 方便用户使用。
操作系统的目标
方便性/有效性/开放性。 可靠性/可扩充性/可移植性。
计算机导论(2009)
4.1.2 操作系统的形成
人工操作
用穿孔机将编写好的程序及相应的数据穿孔在纸带/卡片 上，通过纸带/卡片机输入计算机。
启动计算机执行程序，通过控制台上的开关、按钮和指 示灯来操作和控制程序的执行。 程序执行完并取走计算结果后，下一个用户才能使用该 计算机。
UNIX开发标准的制定促进了UNIX的标准化。
20世纪90年代后， UNIX开始支持多处理器系统，推出了多处理器 操作系统版本。
计算机导论(2009)
4.3.5 Linux操作系统
多用户多任务操作系统
起源于一个大学生的课程设计。 多人扩充其功能。
源码全部开放。 可以在网上自由下载。
多家公司支持
IBM/Intel/Oracle/SUN.
4.2.6 用户接口
方便用户使用操作系统
直接操作：良好的人机界面。 程序开发：方便的系统功能调用方式。
接口类型
命令接口
联机用户接口 脱机用户接口
程序接口
用户程序使用系统功能。
图形接口
由图标、菜单和对话框组成的可视化操作界面。
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4.3 操作系统实例
CP/M操作系统 DOS操作系统 Windows操作系统 UNIX操作系统 Linux操作系统 VxWorks操作系统
微机操作系统
单用户单任务
一个用户执行一个程序。 CP/M, MS-DOS。
单用户多任务
一个用户可以执行多个程序。 Windows 2000, Windows XP。
多用户多任务
多个用户可以分别执行多个程序。 微机版UNIX和 Linux.
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4.1.3 操作系统的发展
多处理器操作系统
计算机导论(2009)
4.1.1 操作系统概念
计算机系统
硬件子系统
中央处理器：运算器/控制器/寄存器。 存储器：内存/外存。 外设：输入设备/输出设备。
软件子系统
系统软件：操作系统/语言翻译程序/数据库管理系统。 应用软件：通用应用软件/专用应用软件。
计算机导论(2009)
4.1.1 操作系统概念
总体功能
分配I/O设备, 提高CPU和I/O设备的利用率, 提高 I/O速度, 方便用户使用I/O设备。
具体功能
缓冲管理
设置缓冲区以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾。 单缓冲区/双缓冲区/公共缓冲池。
设备分配
根据用户的I/O请求, 为之分配所需的设备。
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4.2.3 设备管理功能
按时间片轮流为多个终端服务。 具有人机对话功能。
实时操作系统
实时控制系统/硬实时任务。 实时信息系统/软实时任务。
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4.1.2 操作系统的形成
通用操作系统
同时具备实时/分时/批处理功能。
按优先级分类处理。 UNIX的早期版本是当时通用操作系.1.3 操作系统的发展
操 作 系 统 实 例
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4.3.1 CP/M 操作系统
计算机导论(2009)
4.2.1 处理器管理功能
具体功能
进程通信
实现相互合作进程之间的信息交换。 通信方式
– 直接方式：相互合作的进程处于同一计算机系统时。 – 间接方式：相互合作的进程处于不同的计算机系统时。
处理器调度
作业调度：把作业由外存调入内存，现在不再用。 交换调度：内外存之间进程的交换。 进程调度：把处理器分配某个进程让其运行。
多处理器系统的优点
提高系统的吞吐量和可靠性 节省投资
多处理器操作系统分类
主-从模式：易于实现/资源利用率低。 对称模式：资源利用率高。
多处理器操作系统实例
SUN公司的Solaris. AT&T公司的UNIX System V4.0 MP版本。 DG公司的DG/UX.
计算机导论(2009)
4.1.3 操作系统的发展
计算机导论(2009)
4.4 计算机网络概述
计算机网络发展历程 计算机网络的定义 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的功能和应用 计算机网络的传输介质 网络计算模式
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4.4.1 计算机网络的发展历程
计算机网络的萌芽阶段
20世纪50年代初期—20世纪60年代中期。
根据2006年的统计，在桌面计算机操作系统领域，Windows的市场 占有率达到95%以上。
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4.3.4 UNIX操作系统
典型的多用户多任务型操作系统
UNIX操作系统起源于美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室。
1971年UNIX第1版（UNIX V1）正式诞生。 1973年C语言出现后，用C语言改写出第3版。 20世纪70年代中后期，更多人的参与为UNIX的改进、完善和普及起 了重要作用。 从1977年开始，各公司陆续推出了多种UNIX的商业化版本。 众多UNIX版本的出现，促进了UNIX的快速发展和应用普及。
具体功能
设备处理
通过设备驱动程序实现CPU和设备控制器之间的通信。
虚拟设备
把一个物理设备对应成多个逻辑设备, 这种逻辑设备称 为虚拟设备。 使一个物理设备能供多个用户共享使用，提高了设备 的利用率。
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4.2.4 文件管理功能
总体功能
方便用户使用文件并保证文件的安全。
具体功能
文件存储空间管理
网络操作系统
网络操作系统的功能
网络通信。 资源管理。 网络服务。 网络管理。
网络操作系统实例
Windows NT, Windows Server. 网络版的UNIX和Linux.
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4.1.3 操作系统的发展
分布式操作系统
分布式系统
多个分散的处理单元经网络互连形成。 每个单元包括处理器和局部存储器。
分布式操作系统
把分布式系统虚拟成一台独立的计算机。 还没有得到广泛应用的分布式操作系统。
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4.1.3 操作系统的发展
嵌入式操作系统
嵌入式计算机
嵌入到其他设备中。 控制被嵌入设备的运行。
嵌入式操作系统
运行在嵌入式计算机中的操作系统。 Windows CE、VxWorks等是常用的嵌入式操作系统。
高速的CPU绝大部分时间处于等待慢速的手工操作和外 设运行，计算机资源得不到有效利用。
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4.1.2 操作系统的形成
批处理操作系统
单道批处理系统
把一批作业放入外存, 但一次只调用一道作业进人内存运行。 作业是指用户在一次数据处理中要求计算机所做的全部工作的总 和，由用户程序、数据和作业说明书组成。
计算机导论(2009)
4.1.4 操作系统的特征
四个基本特征
并发性
两个或多个事件在同一时间段内发生。 在一段时间内，可以让多个进程交替地使用CPU。 操作系统负责多个进程之间的执行切换。
共享性
系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。
– 互斥共享方式：对单处理器的访问。 – 同时共享方式：对同一磁盘中的访问。
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4.3.3 Windows操作系统
优秀的单用户多任务操作系统
Microsoft公司从1983年开始研发Windows操作系统。
1990年推出的Windows 3.0开始逐步占领微型机操作系统市场。 从Windows 95开始，Windows成为个人计算机的主流操作系统。 Windows NT是一种面向高端微机的网络操作系统。 2001年3月，人版本Windows XP问世。 2003年3月，推出Windows Server 2003网络操作系统。 2006年11月正式发布Windows Vista。
第4章 操作系统与网络知识
4.1 操作系统的形成与发展 4.2 操作系统的功能 4.3 操作系统实例 4.4 计算机网络概述 4.5 计算机网络体系结构 4.6 因特网技术 4.7 本章小结
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4.1 操作系统的形成与发展
操作系统概念 操作系统的形成 操作系统的发展 操作系统的特征
计算机导论(2009)
4.2.2 存储器管理功能
具体功能
地址映射
将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应 的物理地址。
– 程序的相对地址范围称为地址空间。 – 内存中的物理地址范围称为内存空间。
内存扩充
把外存虚拟成内存。 请求调入部分程序功能。 程序置换功能。
计算机导论(2009)
4.2.3 设备管理功能
计算机导论(2009)
4.1.4 操作系统的特征
四个基本特征
虚拟性
把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 通过分时使用的方式实现。
异步性
进程通常是以断断续续的方式运行的。 功能上相互独立的进程执行进度也互不相关。
计算机导论(2009)
4.2 操作系统的功能
处理器管理 存储器管理 设备管理 文件管理 网络与通信管理 用户接口
计算机导论(2009)
4.3.2 DOS操作系统
典型的单用户单任务操作系统
最早的版本是1981年8月推出的1.0版。 在Windows流行之前，DOS一直占据微机操作系 统的霸主地位。 有效地扩充了CP/M的功能。
增加了许多内部和外部命令。 增强了文件系统的功能。
我国曾推出基于MS-DOS的汉字磁盘操作系统 CC-DOS，能够有效处理汉字。
操作系统
操作系统定义
管理计算机资源。 控制程序执行。 提供多种服务。 方便用户使用。
操作系统的目标
方便性/有效性/开放性。 可靠性/可扩充性/可移植性。
计算机导论(2009)
4.1.2 操作系统的形成
人工操作
用穿孔机将编写好的程序及相应的数据穿孔在纸带/卡片 上，通过纸带/卡片机输入计算机。
启动计算机执行程序，通过控制台上的开关、按钮和指 示灯来操作和控制程序的执行。 程序执行完并取走计算结果后，下一个用户才能使用该 计算机。
UNIX开发标准的制定促进了UNIX的标准化。
20世纪90年代后， UNIX开始支持多处理器系统，推出了多处理器 操作系统版本。
计算机导论(2009)
4.3.5 Linux操作系统
多用户多任务操作系统
起源于一个大学生的课程设计。 多人扩充其功能。
源码全部开放。 可以在网上自由下载。
多家公司支持
IBM/Intel/Oracle/SUN.
4.2.6 用户接口
方便用户使用操作系统
直接操作：良好的人机界面。 程序开发：方便的系统功能调用方式。
接口类型
命令接口
联机用户接口 脱机用户接口
程序接口
用户程序使用系统功能。
图形接口
由图标、菜单和对话框组成的可视化操作界面。
计算机导论(2009)
4.3 操作系统实例
CP/M操作系统 DOS操作系统 Windows操作系统 UNIX操作系统 Linux操作系统 VxWorks操作系统
微机操作系统
单用户单任务
一个用户执行一个程序。 CP/M, MS-DOS。
单用户多任务
一个用户可以执行多个程序。 Windows 2000, Windows XP。
多用户多任务
多个用户可以分别执行多个程序。 微机版UNIX和 Linux.
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4.1.3 操作系统的发展
多处理器操作系统
计算机导论(2009)
4.1.1 操作系统概念
计算机系统
硬件子系统
中央处理器：运算器/控制器/寄存器。 存储器：内存/外存。 外设：输入设备/输出设备。
软件子系统
系统软件：操作系统/语言翻译程序/数据库管理系统。 应用软件：通用应用软件/专用应用软件。
计算机导论(2009)
4.1.1 操作系统概念
总体功能
分配I/O设备, 提高CPU和I/O设备的利用率, 提高 I/O速度, 方便用户使用I/O设备。
具体功能
缓冲管理
设置缓冲区以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾。 单缓冲区/双缓冲区/公共缓冲池。
设备分配
根据用户的I/O请求, 为之分配所需的设备。
计算机导论(2009)
4.2.3 设备管理功能
按时间片轮流为多个终端服务。 具有人机对话功能。
实时操作系统
实时控制系统/硬实时任务。 实时信息系统/软实时任务。
计算机导论(2009)
4.1.2 操作系统的形成
通用操作系统
同时具备实时/分时/批处理功能。
按优先级分类处理。 UNIX的早期版本是当时通用操作系.1.3 操作系统的发展
操 作 系 统 实 例
计算机导论(2009)
4.3.1 CP/M 操作系统