大学计算机基础 第七章 计算机软件平台

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7.3 程序运行管理 7.3.1 人机交互与作业管理
3. 系统调用（system call）
操作系统除了提供命令接口与图形化用户接口以外，还提供了一 组系统调用，用户可在自己的应用程序中通过相应的系统调用， 来实现与操作系统的通信，并取得它的服务。程序接口又称应用 编程接口API（Application Programming Interface），它由一组系 统调用组成，程序中使用这个接口可以调用操作系统的服务和功 能。 用户在编写的程序中使用“系统调用”就可以获得操作系统的底 层服务，使用或访问系统管理的各种软硬件资源。 系统调用又称为广义指令，是由操作系统在机器指令基础上实现、 能完成特定功能的过程或子程序。它是用户程序或其他系统程序 获得操作系统服务的唯一途径。
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第七章 计算机软件平台
7.1 计算机软件平台概述 7.2 数据存储与文件管理 7.3 程序运行管理 7.4 实用操作系统
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7.3 程序运行管理
程序运行管理机制具体包括以下几个方面的功能： （1）设备管理。实现计算机与外部设备之间的交互， 实现通过输入设备（例如键盘、鼠标等）向计算机传 输数据，并通过输出设备（如显示器，打印机等）从 计算机输出数据的基本功能。 （2）作业管理。实现人与计算机的交互，实现人通过 命令、界面、或系统调用的方式向操作系统提交请求 并获得服务。 （3）处理机管理。解决作业之间在运行过程中如何合 理分配及调度计算资源的问题，使操作系统具有同步、 并发等重要的特性。
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7.2 数据存储与文件管理 7.2.2 操作系统的文件管理机制 1.文件系统 （3）当前目录
每个进程设置一个“当前目录”，该进程对各文件 的访问都相对于“当前目录”而进行。此时各文件 所使用的路径名，只需从当前目录开始，逐级经过 中间的目录文件，最后到达要访问的数据文件。把 这一路径上的全部目录文件名与数据文件名用“/” 连接形成路径名。
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7.2 数据存储与文件管理 7.2.2 操作系统的文件管理机制
文件：创建者定义的一组相关信息的集合。 通常，文件表示程序（源程序和目标程序）和数据。 文件系统(文件管理系统)：操作系统中负责管理和存储文 件信息的软件机构。 文件系统由三部分组成：与文件管理有关的软件、被管 理文件以及实施文件管理所需的数据结构。
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7.2 数据存储与文件管理
7.2.3 物理内存与虚拟内存
1.物理内存
（3）地址转换与存储保护 负责把用户程序中的逻辑地址转换成运行时由机器直接寻址的物 理地址，同时要保证各个用户程序相互隔离起来互不干扰，更不 允许用户程序访问操作系统的程序和数据，从而，保护系统和用 户程序存放在存储器中的信息不被破坏。 （4）存储扩充（虚拟内存） 从逻辑上扩充内存，把内存和外存混合起来使用，为用户提供一 个比内存实际容量大得多的逻辑编程空间，方便用户的编程和使 用。
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7.1 计算机软件平台概述 7.1.1 什么是软件平台
如果把计算机与人进行类比，计算机硬件好比人的躯 体，提供行动的物理基础；软件平台相当于人的头脑， 提供行为的思考和指挥能力。
软件平台包括：
1. 系统软件，提供作为一台独立计算机必须具备的基本 能力，负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得 它们可以协调工作。 2. 应用软件，提供在操作系统基础之上的扩展能力，是 为了某种特定的用途而被开发的软件。
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7.2 数据存储与文件管理
7.2.3 物理内存与虚拟内存
1.物理内存
OS的存储管理就是负责把内存单元分配给需要内存的程序，在 程序执行结束后将它占用的内存单元收回。存储管理的主要任 务是管理存储器（内存）资源，为多道程序运行提供有力的支 撑，便于用户使用存储资源，提高存储空间的利用率。 存储管理的主要功能包括： （1）存储分配 根据用户程序的需要分配存储器资源，这是多道程序能并发执 行的首要条件；程序运行结束时，需回收存储资源。 （2）存储共享 让内存中的多个用户程序实现存储资源的共享，以提高存储器 的利用率。
文件系统（File system）：用于保存和管理文件， 包括程序和文档等数据。 用户界面（User interface）：提供人机交互接口， 便于操控计算机并提交计算任务。 内存管理（Memory management）：将不同用户、 不同程序的数据资源从文件中动态加载到内存中并 进行有效的管理，以备CPU访问。 进程管理（Processing management）：管理大量程 序的运行和调度，确保CPU计算资源的高效利用。
操作系统 文件管理与 内外 7.2.1 磁盘数据存储与管理
1.磁盘的基本特征 磁盘的读写是利用磁头、柱面 （磁道）、扇区等基本结构的索 引，通过对磁盘驱动程序的调用 实现。 2.以“簇”为单位的磁盘数据存取模 式
“簇”是硬盘上存储数据进行分 配的最小单位，是逻辑概念。
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7.2 数据存储与文件管理 7.2.2 操作系统的文件管理机制 1.文件系统 （1）目录结构
多层树状目录结构示意图
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7.2 数据存储与文件管理 7.2.2 操作系统的文件管理机制 1.文件系统 （2）路径名
在树形目录结构中，从根目录到任何数据文件，都只 有一条惟一的通路。在该路径上从树的根(即根目录)开 始，把全部目录文件名与数据文件名依次地用“/”连 接起来，即构成该数据文件的路径名（Path Name）。 系统中的每一个文件都有惟一的路径名。 目前，大多数操作系统如UNIX、Linux 和Windows 系 列都采用多级目录结构。
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7.1 计算机软件平台概述 7.1.3 操作系统的主要特征
1. 并发性 2. 共享性 3. 异步性 4. 虚拟性
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第七章 计算机软件平台
7.1 计算机软件平台概述 7.2 数据存储与文件管理 7.3 程序运行管理 7.4 实用操作系统
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7.2 数据存储与文件管理 计算机系统存储层次
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7.1 计算机软件平台概述 7.1.2 操作系统的功能
设备管理（Device management）：提供外界设 备与计算机之间的数据交互管理，包括键盘输 入以及显示器输出等输入输出功能。 网络通讯（Networking）：提供计算机之间的 数据交互和服务访问。 安全机制（Security）：保证计算机的运行安全 和信息安全。
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7.3 程序运行管理 7.3.1 人机交互与作业管理
2. 图形化用户接口（GUI，Graphics User Interface）
GUI采用图形化的操作界面，使用WIMP（Windows、Icon、 Menu、Pointing Device）技术引入形象的各种图标、按钮或菜单， 将系统的各项功能、各种应用程序和文件直观地表示出来。用 户可以通过鼠标选择窗口、菜单、对话框和滚动条等完成对作 业和文件的各种控制和操作。 图形化操作界面又称多窗口系统，采用事件驱动的控制方式， 用户按键或点击鼠标等动作都会产生一个事件，通过中断系统 引出事件驱动控制程序工作。GUI的任务是接收、分析和处理 事件，最后还要清除处理过的事件。
举例
绝对路径： Notepad.exe C:\Windows\System32\Notepad.exe Test.doc C:\User1\Test.doc 相对路径： 假定当前目录为Windows，则Notepad.exe文件描述为 System32\Notepad.exe 假定当前目录为System32，则Data.mdb文件的相对路 径为 ..\..\User1\Data.mdb 注：.. 表示上一级目录
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7.2 数据存储与文件管理 7.2.2 操作系统的文件管理机制 1.文件系统
③ NTFS 兼顾了磁盘空间的使用和访问效率 单个文件大小可以超过4GB，大小无限制 提供了高性能、安全性、可靠性等高级功能 （如文件和文件夹权限、加密、磁盘配额和压缩等） 当系统故障或误删除恢复好
④ exFAT 扩展FAT 解决FAT32不支持4GB以上文件的限制 对于闪存，NTFS文件系统不适合，exFAT适用
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7.1 计算机软件平台概述 7.1.1 什么是软件平台
计算机软件系统中，能够直接与硬件平台交流的 就是操作系统（OS）。OS是最底层的软件，它 控制所有计算机运行的程序并管理整个计算机的 资源，是计算机裸机与应用程序及用户之间的桥 梁。
用户与计算机硬件系统之间的接口
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7.1 计算机软件平台概述 7.1.2 操作系统的功能
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7.3 程序运行管理
7.3.1 人机交互与作业管理
现代计算机系统层次结构图
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7.3 程序运行管理 7.3.1 人机交互与作业管理
用户可通过三种方式使用计算机。
1.命令方式（字符显示式用户界面）
由操作系统提供一组联机命令接口，允许用户通过键盘输入有关 命令来取得操作系统的服务，并控制用户程序的运行。 （1）命令行方式 命令语言具有规定的词法、语法和语义，以命令为基本单位 来完成预定的工作任务，每个命令以命令行的形式输入，一 个命令行由命令动词和一组参数构成，指示操作系统完成规 定的功能。 （2）批命令方式 规定一种特别的文件成为批命令文件（如.bat文件），用户可 预先把一系列命令组织在该文件中，一次建立，多次执行。 减少输入次数，节省时间，减少出错。
计算机应用基础
第七章 计算机软件平台
问题导入:程序是如何在计算机上运行的？ 如果你手上有一个U盘，其中保存着重要的程 序和数据，现在想要这个程序在计算机系统 上运行起来，使你获得所需要的结果。那么 你需要做什么？计算机又需要做什么？
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第七章 计算机软件平台
7.1 计算机软件平台概述 7.2 数据存储与文件管理 7.3 程序运行管理 7.4 实用操作系统