【2020同济大学(计算机)】3.3节 操作系统的基本功能
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能操作系统是计算机系统中最基本的软件之一，它是管理、控制和协调计算机硬件与其它软件之间相互协作的一种系统软件。
操作系统的基本功能主要有以下几个方面：1. 资源管理：操作系统负责管理计算机的各种硬件资源，如处理器、内存、硬盘、输入输出设备等。
它为不同的进程分配资源，确保它们能够公平、高效地使用各种资源。
通过资源管理，操作系统能够提高计算机系统的整体性能和资源利用率。
2. 进程管理：操作系统能够管理和控制计算机系统中运行的各个进程。
它通过进程调度算法，决定哪个进程能够获得处理器的控制权，使得系统可以快速、高效地完成任务。
同时，操作系统还负责控制进程之间的通信与同步，确保各个进程能够按照既定的顺序和协议进行执行。
3. 文件管理：操作系统负责管理计算机中的文件系统，包括对文件的创建、读取、写入、删除等操作。
它为用户提供一个统一的接口，使得用户可以方便地对文件进行操作。
同时，操作系统通过文件管理，还能够实现对文件的共享和保护，确保文件的安全性和可靠性。
4. 设备管理：操作系统能够管理和控制计算机系统中的各种输入输出设备。
它通过设备驱动程序，与各种设备进行通信，为用户提供对设备的访问和操作接口。
操作系统能够实现设备的共享和虚拟化，使得多个进程可以同时使用同一个设备，提高系统的资源利用率和性能。
5. 内存管理：操作系统负责管理计算机系统中的内存资源，包括内存的分配、回收、空间的管理和保护等。
它通过内存管理技术，实现了虚拟内存的概念，使得系统可以在有限的物理内存下执行更多的进程和应用程序。
同时，操作系统还负责内存的存储和检索，确保数据的正确性和一致性。
6. 用户接口：操作系统为用户提供了与计算机系统交互的接口。
它可以是命令行界面，也可以是图形界面。
通过用户接口，用户可以方便地与计算机进行交互，执行各种操作和任务。
操作系统通过用户接口，将复杂的系统操作和指令封装成简单易用的命令或图形化操作，提高用户的工作效率和使用体验。
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能在我们日常使用电脑或手机等电子设备时，操作系统就如同一个默默工作的大管家，管理着设备的各项资源和任务，让我们能够顺利地进行各种操作。
那么，操作系统到底有哪些基本功能呢？首先，操作系统具备处理机管理的功能。
简单来说，处理机就像是设备的“大脑”，负责执行各种指令和计算任务。
操作系统需要合理地分配处理机的时间，确保不同的程序和任务能够公平、高效地得到执行。
它会根据任务的优先级、等待时间等因素，来决定哪个任务先使用处理机，哪个任务稍后进行。
这样可以避免某些任务长时间占用处理机，导致其他任务无法及时响应，从而提高了系统的整体性能和效率。
其次，操作系统要做好存储器管理。
存储器是用来存储数据和程序的地方，就像是一个巨大的仓库。
操作系统需要合理地分配和管理这个仓库的空间，确保程序和数据能够正确地存储和读取。
它会将存储器划分成不同的区域，为每个程序分配适当的存储空间，并在程序运行结束后及时回收这些空间，以便再次利用。
同时，操作系统还要负责数据的存储和保护，防止数据丢失或被非法篡改。
文件管理也是操作系统的重要功能之一。
我们在设备中存储了各种各样的文件，如文档、图片、视频等。
操作系统需要对这些文件进行有效的组织和管理，让我们能够方便地查找、读取和修改文件。
它会建立文件目录结构，记录文件的名称、位置、大小、创建时间等信息。
通过文件管理系统，我们可以对文件进行创建、删除、复制、移动等操作，还可以设置文件的访问权限，保护个人隐私和重要数据的安全。
设备管理也是操作系统不可忽视的一项功能。
设备包括输入设备（如键盘、鼠标、扫描仪等）和输出设备（如显示器、打印机、扬声器等）。
操作系统要负责管理这些设备的驱动程序，确保设备能够正常工作。
当我们连接新的设备时，操作系统会自动识别并安装相应的驱动程序，让设备能够与系统无缝对接。
同时，操作系统还要合理地分配设备资源，避免多个程序同时使用设备时出现冲突。
另外，操作系统还承担着作业管理的任务。
计算机操作系统基础
计算机操作系统基础计算机操作系统是指管理和控制计算机硬件和软件资源的系统软件。
它是计算机系统最底层的核心组成部分，负责协调硬件和软件的交互，为应用程序提供运行环境和资源管理。
本文将介绍计算机操作系统的基本概念、功能、分类以及常见的操作系统。
一、基本概念计算机操作系统是一种管理和控制计算机资源的软件系统，它主要由内核和系统服务程序组成。
内核是操作系统的核心，负责提供最基本的功能和服务，如任务调度、内存管理、文件系统等。
系统服务程序则是在内核的基础上构建的一系列管理和控制功能，如用户界面、文件管理、网络通信等。
二、功能计算机操作系统具有以下几个基本功能：1.资源管理：操作系统负责管理计算机的硬件资源，包括处理器、内存、磁盘、输入输出设备等。
它通过任务调度、内存分配、文件系统等机制，优化资源的使用效率，提高系统的性能和响应速度。
2.进程管理：操作系统通过进程管理功能，控制和监控计算机上运行的各个任务。
它负责任务的创建、调度、终止以及进程间的通信和协作。
进程管理确保不同任务之间的安全和互不干扰。
3.内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存分配、内存保护、虚拟内存等。
它通过内存管理机制，提供给应用程序一个统一的地址空间，方便程序的开发和管理。
4.文件系统：操作系统提供了文件管理的功能，可以对文件进行创建、读写、删除和查找等操作。
文件系统提供了对文件的组织和存储管理，为用户提供了方便的文件操作界面。
5.用户界面：操作系统提供了与用户交互的界面，使用户可以通过命令行界面或图形界面与计算机进行交互。
用户界面使用户可以方便地操作和控制计算机系统。
三、分类根据计算机体系结构和应用场景的不同，计算机操作系统可以分为以下几种类型：1.批处理操作系统：批处理操作系统主要用于处理大量的批量作业，它按照预定的顺序自动执行用户提交的批处理作业。
批处理操作系统提高了计算机的利用率和作业的吞吐量，适合于批量处理需求较大的场景。
操作系统基础
操作系统基础操作系统是计算机系统中最重要的组成部分之一，它直接管理着计算机的硬件和软件资源，并为用户提供了一个界面来操作和管理计算机。
本文将介绍操作系统的基础知识，包括操作系统的定义、功能和分类，以及其在计算机系统中的作用。
一、操作系统的定义和功能操作系统是一种位于硬件和应用程序之间的软件，它能够有效地管理和控制计算机系统的硬件资源。
操作系统的主要功能包括以下几个方面：1. 进程管理：操作系统负责管理计算机上所有运行的进程，包括进程的创建、调度、同步和通信等。
进程是指计算机中正在运行的一个程序，操作系统可以按照一定的策略来分配CPU时间片，使得多个进程可以并发执行。
2. 内存管理：操作系统需要对计算机的内存进行管理，包括内存的分配、回收和保护等。
它可以将内存划分为不同的区域，以便为每个进程分配合适的内存空间，并通过内存保护机制来防止进程之间的相互干扰。
3. 文件系统管理：操作系统负责管理计算机上的文件系统，包括文件的创建、修改、删除和查找等。
文件系统可以组织和存储大量的文件，并提供对文件的访问和共享。
4. 设备管理：操作系统需要管理计算机上的各种设备，包括硬盘、打印机、键盘等。
它可以控制设备的访问和使用，并为应用程序提供相应的设备接口。
5. 用户界面：操作系统通过用户界面来与用户进行交互，用户可以通过命令行界面或图形界面来操作计算机。
操作系统需要提供友好和易用的界面，以方便用户进行操作和管理。
二、操作系统的分类根据功能和结构的不同，操作系统可以分为多种类型，包括批处理系统、分时系统、实时系统等。
1. 批处理系统：批处理系统按照一定的顺序和规则，自动地运行一批作业。
用户只需要将作业提交给操作系统，操作系统会自动调度并执行这些作业。
批处理系统主要适用于需要处理大量相似任务的场景。
2. 分时系统：分时系统允许多个用户在同一台计算机上同时进行交互操作。
操作系统会分配时间片给不同的用户，使得每个用户都可以感觉到自己独占了整个计算机系统。
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能操作系统是计算机系统中的核心软件之一，承担着管理和控制计算机硬件以及支持用户软件运行的重要任务。
操作系统的基本功能涵盖了各种方面，下面将从进程管理、内存管理、文件系统管理以及设备管理四个方面来介绍操作系统的基本功能。
一、进程管理进程管理是操作系统中的核心功能之一，它负责对计算机系统中所有的进程进行管理和控制。
进程是指正在运行的一个程序的实例，每个进程都拥有自己的内存空间、CPU时间片以及相关资源。
操作系统通过进程管理来实现进程的创建、撤销、调度和通信等功能。
1. 进程创建：操作系统负责接收用户或其他进程的请求，创建新的进程，为其分配资源，并初始化进程控制块（PCB）等数据结构。
2. 进程撤销：操作系统可以根据用户或系统的请求，撤销已经运行完毕或出现错误的进程，回收相关资源，并释放进程所占用的内存空间。
3. 进程调度：操作系统通过进程调度算法来决定每个时刻应该运行哪些进程，以实现多道程序同时运行的效果。
4. 进程通信：操作系统提供进程间通信的机制，使得不同进程之间可以通过共享内存、管道、消息队列等方式进行信息的交换和共享。
二、内存管理内存管理是操作系统的另一个基本功能，主要负责管理计算机系统中的内存资源，包括内存的分配与回收、地址映射等。
1. 内存分配：操作系统负责为各个进程分配内存空间，以满足其运行所需。
常见的内存分配算法包括连续分配、离散分配、虚拟内存等。
2. 内存回收：当进程运行结束或者被撤销时，操作系统将回收其所占用的内存空间，以便于为其他进程提供空间。
3. 地址映射：操作系统通过地址映射机制，将逻辑地址（用户程序使用的地址）转换为物理地址（内存中的实际地址），以实现对内存的有效访问。
三、文件系统管理文件系统管理是操作系统的另一个重要功能，它负责对存储设备上的文件进行管理和控制，包括文件的创建、读写、删除以及文件的组织和保护等。
1. 文件创建与删除：操作系统提供文件管理接口，使用户或应用程序能够方便地创建新文件或删除已有文件。
操作系统的基本功能
操作系统的基本功能操作系统是计算机系统中一种非常重要的软件，它负责管理和控制计算机的各种资源，使得计算机能够高效地运行。
操作系统的基本功能主要包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理。
一、进程管理进程是指正在运行的程序的实例。
操作系统通过进程管理来控制并发执行的程序，确保它们可以有序地共享计算机的资源。
进程管理的功能包括进程创建、终止、调度、同步和通信。
1. 进程创建操作系统负责创建新的进程。
当用户启动一个应用程序时，操作系统通过分配内存和其他资源，为该程序创建一个进程，并为其分配唯一的标识符。
2. 进程终止当一个进程执行完毕或者发生错误时，操作系统会终止该进程，并释放其占用的资源。
进程终止还可以由用户主动发起，例如通过关闭应用程序窗口来结束进程。
3. 进程调度操作系统通过进程调度算法来决定进程的执行顺序。
进程调度需要考虑各个进程的优先级、等待时间、执行时间等因素，以实现公平和高效的资源分配。
4. 进程同步和通信多个进程可能需要共享资源或者相互合作完成任务。
操作系统通过进程同步机制，如信号量和互斥锁，来保证进程之间的顺序执行或互斥访问。
同时，操作系统还提供进程间通信的机制，如管道和消息队列，使得进程可以相互传递数据和消息。
二、内存管理内存管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理计算机的内存资源，为进程提供必要的内存空间，并保证不同进程之间的内存互不干扰。
1. 内存分配操作系统负责将计算机的内存空间划分为多个分区，并按需为进程分配适当大小的内存。
常见的内存分配算法包括首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
2. 内存回收当进程终止或者不再使用某一块内存时，操作系统需要将其回收，以便分配给其他进程使用。
内存回收可以通过垃圾回收算法或者手动释放内存来实现。
3. 内存保护为了保证进程之间的互不干扰，操作系统需要实现内存保护机制。
操作系统通过权限设置和地址隔离，确保每个进程只能访问自己被分配的内存空间，从而提高系统的安全性和稳定性。
操作系统基础知识汇总-超详细
操作系统基础知识汇总-超详细操作系统（Operating System）是一种管理电脑硬件与软件资源的程序集合，它是计算机系统中最基本的系统软件，也是用户和计算机硬件之间的接口。
本文将概述操作系统的基础知识。
操作系统的功能操作系统有三个基本功能：处理器管理、存储器管理和设备管理。
具体包括：- 处理器管理：负责进程与线程的调度，确保CPU的有效利用；- 存储器管理：负责内存的管理，包括内存分配、释放和虚拟内存；- 设备管理：负责与各种输入/输出设备的交互，包括磁盘、键盘、鼠标等。
操作系统的类型操作系统通常分为以下五种类型：- 批处理操作系统：按顺序执行一批程序，无法交互；- 分时操作系统：多个用户同时使用同一个计算机，通过时间片轮转进行切换；- 实时操作系统：对实时性要求较高，能够即时响应；- 服务器操作系统：运行在服务器上，能够管理多个用户和计算机；- 嵌入式操作系统：运行在嵌入式系统上，如手机、路由器等。
操作系统的结构操作系统通常分为两种结构：单体结构和客户机/服务器结构。
单体结构是将所有功能集中在一个程序内，而客户机/服务器结构则将操作系统划分为客户端和服务器端，客户端提供用户接口，而服务器端进行资源管理。
操作系统的组成元素操作系统包括两个组成元素：内核和系统调用。
内核是操作系统的核心，管理计算机的硬件和软件资源；系统调用是用户与操作系统之间的接口，允许用户通过应用程序访问系统资源。
操作系统的启动过程操作系统的启动包括以下五个阶段：1. 加载BIOS；2. 自检过程；3. 加载操作系统启动程序；4. 操作系统启动；5. 登录操作系统。
操作系统的常用命令- dir：显示当前目录下的文件和子目录；- cd：切换目录；- md：创建一个新的目录；- rd：删除一个目录；- copy：复制文件；- del：删除文件；- type：显示文本文件的内容。
总结本文简要介绍了操作系统的基础知识，包括功能、类型、结构、组成元素、启动过程和常用命令。
操作系统知识点
操作系统知识点
操作系统知识
操作系统是计算机领域的基础技术，是当今计算机世界不可或缺的一个部分，
它起到调度计算机资源，控制和管理用户程序的作用。
操作系统提供了资源管理、设备管理、任务调度、进程管理、存储管理和远程控制等等功能。
操作系统的基本功能主要有：
1.资源管理。
操作系统负责协调各部硬件、软件的资源使用，完成资源的分配、管理和利用，使用户的任务正确的完成。
2.设备管理。
操作系统使用户使用的硬件设备（如计算机硬件设备、存储设备
和输入输出设备）来达到良好的计算机系统效果。
3.任务调度。
操作系统可以识别不同任务，优先调配任务，使任务能够以最优
的效率来完成。
4.进程管理。
操作系统可以帮助用户管理一个任务，称为一个进程，它可以安
排进程在计算机系统内执行，确保程序的正确执行，完成任务。
5.存储管理。
操作系统可以管理内存和存储空间，保证不同任务的正确存取内
存和存储空间，使之能正确完成计算机操作。
6.远程控制。
操作系统可以检测用户远程操作，在用户远程操作时，能够更好
地控制系统的运行，减少系统的不正常操作。
这些操作系统的功能都对计算机的正常运作起着重要的作用，操作系统可以有
效的利用电脑的资源，使系统运行的更加稳定。
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1. 程序管理
任务：有效地、合理地分配CPU的时间
(1) 单道程序系统: 任何时刻内存中只有一道程序。 一个程序运行完全结束后才能运行下一个程序
内 程序A 程序B
存 程序C
执行
执行
执行 时间t
CPU： 程序A
程序B
程序C
(2) 多道程序系统：多道程序同时在执行
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第三章 操作系统基础
3.1 操作系统概述 3.2 Windows和云服务 3.3 操作系统基本功能
3.3.1 程序管理 3.3.2 存储管理 3.3.3 文件系统 3.3.4 磁盘管理
操作系统的基本功能
冯•诺依曼计算机的组成
存储器 外存储器
输
入
设
内存储器
备
CPU
运算器
控制器
数据流
控制流
•处理机管理 输 •存储管理 出 •文件系统 设 •设备管理 备
执行状态 分配到了所需资源
进程被选中
等待某个事件 等待某个资源，
时间片到
如打印机
就绪状态
挂起状态
发生了某个事件
除了CPU以外，
缺少资源
所需要的所有资源都分配了
程序和进程的区别 ① 程序是一个静态的概念，进程是一个动态的概念。 ② 程序可以脱离机器长期保存，进程是执行着的程序 ③ 一个程序可多次执行并产生多个不同的进程。
◆ 线程(threads) 目前许多操作系统把进程再“细分”成线程 目的：充分共享资源，减少内存开销 提高并发性，切换速度相对较快 UNIX：进程仍然是CPU的分配单位 Windows：线程是CPU的分配单位 □
2. 存储管理
计算机内存是CPU可以直接存取的存储器 存储管理主要功能有下面4个方面: ① 虚拟内存 ② 存储器分配 ③ 地址的转换 ④ 信息的保护
内 程序A 执行 等待 等待 等待 执行 程序B 等待 执行
存 程序C 等待 等待 执行 执行 等待 执行 时间t
CPU：程序A 程序B 程序C 程序C 程序A 程序C
特点： 多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 宏观上并行：同时在执行 微观上串行：各程序轮流地占有CPU，交替执行 □
(3) 程序、进程和线程
例如文件和文件夹权限、加密、
磁盘配额等高级功能
当系统故障或误删除恢复好。
4. 磁盘管理
磁盘分区
创建逻辑驱动器
格式化
(1) 磁盘分区与创建逻辑驱动器 分区目的： ① 硬盘容量很大，为便于管理 ② 安装不同的系统，如Windows、Linux等
不可以细分
可以细分
Windows XP分区
注：在Windows7中 可以创建3个主分区 只有创建了3个主分区才能建后面的逻辑驱动器
什么是虚拟内存？用硬盘空间模拟内存 为什么要模拟：内存不够 内存为什么不够：运行的程序必须放在内存中
真正内存
内存空间Biblioteka 虚拟内存Windows 7： 控制面板｜系统和安全｜ 系统｜高级系统设置｜高级｜设置｜ 高级｜更改
页面文件是pagefile.sys □
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3. 文件系统
又称信息管理系统 负责管理和存取文件信息的部分 为用户提供了一个简单、统一的访问文件的方法 有了文件系统：
Windows 7的分区 控制面板｜管理工具｜创建并格式硬盘分区
(2) 磁盘格式化
格式化的目的 ① 把磁道划分成一个个扇区， 每个扇区512个字节。 ② 安装文件系统，建立根目录。
注意：格式化磁盘会丢失磁盘上所有信息 两类磁盘不能格式化
① 磁盘不能处于写保护状态。 ② 磁盘上不能有打开的文件
实现了按名访问 不必考虑各种外存储器的差异， 不必了解文件在外存储器上的具体物理位置 以及如何存放的 1．目录结构
树状结构 树根：根目录 树枝：文件夹 树叶：文件
(2) 文件路径
绝对路径：从根目录开始 相对路径：从当前目录开始 绝对路径：
Notepad.exe C:\Windows\System32\Notepad.exe Test.doc C:\User\Test.doc 相对路径： 假定当前目录为System32 Data.mdb ..\..\User\Data.mdb 注：.. 表示上一级目录
\（根目录）
Windows
User1
System32 Explorer.exe
Test.doc Data.mdb
Notepad.exe Mspaint.exe
(3) 文件系统
① FAT32 ② exFAT ③ NTFS
可支持达8TB的卷 不能支持512MB以下的卷 因此用在硬盘分区上。
扩展FAT FAT32不支持4G及其更大的文件 对于闪存，NTFS文件系统 高性能、安全性、可靠性
容量
文件系统 FAT32 NTFS exFAT
卷的名称
文件占用 磁盘空间 的基本单位
◆ 程序 程序是文件的形式存放在外储存器。 运行一个程序，首先将程序文件从外存储器调入内存才能运
行。 ◆ 进程
一个正在执行的程序 进程是一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生 的活动。
程序A 程序A被执行 进程A 调入内存后称进程
磁盘 □
内存
进程的状态和调度
① 就绪状态 除了CPU，所有的资源都拥有了 ② 执行状态 在CPU上运行 ③ 挂起状态 因等待某个事件而暂停执行时的状态