第七章操作系统课件
2013-7-20 7
CPU可连接若 干通道并用I/O 指令控制通道
通道可连接若 干设备控制器 并用通道指令 控制它们
设备1 设备控制器1 设备2 设备控制器2 设备3 设备4
通道1 主机 通道2
设备控制器3
图5-3 系统中的三级控制示意图
设备控制器可连 接若干设备并发 出动作序列来控 制它们执行相应 的I/O操作
2013-7-20
28
通道控制方式与DMA方式类似，也是一种内存和设 备直接进行数据交换的方式。 与DMA方式不同的是，在通道控制方式中，数据传 送方向存放数据的内存始址及传送的数据块长度均 由一个专门负责输入/输出的硬件——通道来控制。 另外，DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制 器，而通道控制方式中，一个通道可控制多台设备 与内存进行数据交换。
2013-7-20
4
用于识别每个设备 的地址，译码
外部设备 控 制 器 控 制 逻 辑
接收CPU发来的命令
控制寄存器
状态寄存器 数据寄存器
CPU
设备 执行 部件
记录设备的状态 （如设备就绪、 设备忙、操作错 误等）供CPU了解
实现控制器与CPU 之间、控制器和外 设之间的数据交换 图5-1 I/O控制结构示意图
CPU的利用率得到提高。
2013-7-20
18
缺点：
CPU在响应中断后，还需要时间来执行中断服
务程序。 每次中断都要保存现场信息，恢复现 场等，仍占用CPU时间。如果数据量大，需要 多次执行中断程序，CPU的效率仍然不高。
另外，此方式要求CPU与设备（ 或控制器）之 间有相应的中断请求线，设备控制器的控制寄 存器中要设置相应的中断允许位。
2013-7-20
19
5.2.3 DMA方式/直接存储器存取方式
中断控制方式只能以字(或字节)为单位进行数据 传输,每完成一个字的传输,控制器要向CPU请求 一次中断。对于高速的块设备不适合。 为了减少CPU对I/O的干预，目前在块设备（如 磁盘）的传输系统中，都普遍采用了直接存储器 存取方式，即DMA方式。
使用特性
数据传输率
数据传输单位
从属关系
设备共享属性
1）字符设备 2）块设备
2013-7-20
1）高速设备 2）中速设备 3）低速设备
3
7.1.2 设备控制器
是CPU与I/O设备的接口。 作用：它接收来自CPU发来的命令，去控制I/O 设备工作，使CPU从繁忙的设备控制事务中解脱 出来。 设备只有在设备控制器的控制下才能运行；
2013-7-20
11
CPU
发送启动设备命令
外设
接收命令启动设备
否
设备准备好？
数据传输准备
否
设备准备好？
是
执行传输数据命令
是
接收命令传输数据
图5-4 程序直接控制方式工作流程图
2013-7-20 12
分析：
由于CPU的速度远高于设备I/O的速度，使 得CPU绝大部分时间都处于等待I/O完成的 问题： 循环测试中。显然，这是对CPU的极大浪 CPU和外围设备只能串行工作； 费。 CPU等待时间长，系统并行性差
2013-7-20 15
②
③ ④
中断输入/输出方式——以键盘输入为例
（1）开中断。CPU把启动位和中断允许位为1的控制字写入键 盘控制状态寄存器中，启动键盘。（当中断允许位为1时， 中断程序可以被调用。） （2）当前进程等待键盘输入完成（进入等待队列），由进程 调度程序调度其他就绪进程使用CPU。 （3）键盘启动后，当数据寄存器装满后，键盘控制器通过中 断请求线向CPU发出中断信号。 （4）CPU暂停正在进行的工作，转向执行中断处理程序。（取 出数据寄存器中的输入数据送到内存特定单元，并将等待输 入完成的进程唤醒。） （5）中断处理程序完毕，CPU返回断点继续执行。 （6）以后某个时刻，进程调度程序选中正处于就绪状态的那 个进程，该进程从特定内存单元中取出所需的数据继续工作。
2013-7-20 23
CPU
发送启动设备命令 开中断，I/O初始化 当前进程等待 调度并执行其它进程
外设
接收命令启动设备 数据传输准备 DMA向内存 发出询问请求 访问内存进行读写 修改内存地址和计数
中断处理
否
数据块结束？
继续被中断进程
是（一批数据传送完毕）
设备控制器发出中断信号
图5-6 DMA方式工作流程图
2013-7-20
29
通道工作过程
（1）当进程要求设备输入时，CPU发指令指明I/O操作、设 备号和对应通道。 （2）对应通道收到CPU发来的启动指令后，读出内存中的通 道指令程序、设置对应设备的控制状态寄存器的初值。 （3）设备按通道指令的要求，把数据送往内存指定区域。 （4）若传送结束，I/O控制器通过中断请求线发中断信号请 求CPU做中断处理。 （5）中断处理结束后，CPU返回到被中断进程处继续执行。 （6）当进程调度程序选中这个已得到数据的进程后，才能进 行加工处理。
2013-7-20
25
（3）每传送一个数据并不产生中断，只有 DMAC中的传送字数计数器减1至0时，也 就是本次DMA传送的数据全部传送完毕时， 才产生中断，请求CPU进行结束处理。
2013-7-20
26
DMA方式只能完成简单的数据传送、 计数、内存地址加1或减1等操作，不 在大中型计算机系统中，普 遍采用的是由专用的I/O处理 能满足复杂的I/O操作要求。
引起中断发生的事件就称为中断源。
中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求。
CPU收到中断请求后，中断正在运行的程序并转向相
应的事件处理程序称为中断响应。
相应的事件处理程序称为中断服务程序。
执行中断服务程序的过程称为中断处理。
-7-20
14
思想：
①
CPU发出启动I/O设备的命令后，不用查询设备是 否就绪，而是继续执行当前进程或调度其它进程 运行。 当设备完成I/O操作后，向CPU发出I/O中断请求 （主动向CPU报告），CPU响应后，中断当前进 程转至I/O中断处理程序执行。处理I/O中断，从 I/O接口中把数据取到内存。（以字（或字节）为 单位进行数据传输,每完成一个字的传输,控制器要 向CPU请求一次中断。） 在中断处理程序中，CPU全程参与数据传输操作。 中断处理程序结束后，返回中断处继续执行。
2013-7-20 16
CPU
发送启动设备命令 开中断 当前进程等待 调度并执行其它进程
外设
接收命令启动设备 数据传输准备
设备准备好？
否
是
中断处理 继续被中断进程 设备控制器发中断信号
图5-5 中断控制方式工作流程图
2013-7-20 17
优点：
无需反复查询测试I/O的准备情况； 可实现 CPU 和I/O设备间的部分并行；
2013-7-20
20
DMA（Direct Memory Access）方式
在外部设备和主存之间建立了直接数据通路， 即外设和主存之间可直接读写数据，且数据传 送的基本单位是数据块。 整块数据的传输在DMA控制器的控制下完成。 DMA数据传输期间不需CPU干预，仅在传送一 个或多个数据块的开始或结束时，才需CPU中 断的处理。 最后归还CPU的总线控制权。
2013-7-20
21
CPU 数据线 主存 地址线 DMA 控制器 控制线 I/O 设备
图5-6 DMA控制方式
2013-7-20
22
DMA方式/直接内存存取控制方式的步骤:
① 当进程要求设备输入一批数据时，CPU将设备地址、设备存 放输入数据的内存始址以及要传送的字节数分别送入DMA控 制器；另外，启动设备开始进行数据输入并开中断。 ② 发出数据要求的进程进入等待状态，进程调度程序调度其他 进程占据CPU。
第七章 设备管理
2013-7-20
1
第七章 设备管理
7.1 设备管理概述 7.2 I/O控制方式 7.3 设备管理技术 7.4 设备的分配
7.5 I/O软件
7.6 实用系统中的设备驱动程序
2013-7-20 2
7.1 设备管理概述
7.1.1 设备及其分类
1）存储设备 2）I/O设备 1）系统设备 2）用户设备 1）独占设备 2）共享设备 3）虚拟设备
③ 输入设备将数据寄存器中的数据源源不断地写入内存，直到 所要求的字节全部传送完毕。 ④ DMA控制器在传送字节数完成时，通过中断请求线发出中断 信号，CPU收到中断信号后转中断处理程序，唤醒等待输入完 成的进程，并返回被中断的程序。 ⑤ 在以后的某个时刻，进程调度程序选中提出请求输入的进程， 该进程从指定的内存始址取出数据做进一步处理。
I/O 控制器 I/O 控制器
它分时地为多台外围设备服务， I/O 控制器 I/O 控制器 I/O 控制器 I/O 控制器 每个时间片传送一个数据块。 可以同时连接多台高速存储设 备，因此，它能够充分发挥高 I/O I/O I/O I/O 速通道的数据传输能力。
2013-7-20
I/O
I/O
9
5.2 I/O控制方式
机来管理外设和内存之间的 信息交换，这就是通道技术。 可以把通道看成一个比 DMAC功能更强的接口设备。
2013-7-20
27
5.2.4 通道方式
通道的引入是为了建立独立的I/O操作。它不仅 要求数据传送独立于CPU，而且要求I/O操作的 组织、管理、结束等也尽量独立，以保证CPU有 更多的时间从事计算。这样就可以实现CPU计算 和I/O操作的并行工作。 通道有很强的I/O处理能力。它接受CPU的委托， 独立地执行自己的通道程序来实现内存与外设之 间的数据传输。 当CPU委托的I/O任务完成后，通道发出中断，请 求CPU进行结束处理。
CPU可连接若 干通道并用I/O 指令控制通道
通道可连接若 干设备控制器 并用通道指令 控制它们
设备1 设备控制器1 设备2 设备控制器2 设备3 设备4
通道1 主机 通道2
设备控制器3
图5-3 系统中的三级控制示意图
设备控制器可连 接若干设备并发 出动作序列来控 制它们执行相应 的I/O操作
2013-7-20
28
通道控制方式与DMA方式类似，也是一种内存和设 备直接进行数据交换的方式。 与DMA方式不同的是，在通道控制方式中，数据传 送方向存放数据的内存始址及传送的数据块长度均 由一个专门负责输入/输出的硬件——通道来控制。 另外，DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制 器，而通道控制方式中，一个通道可控制多台设备 与内存进行数据交换。
2013-7-20
4
用于识别每个设备 的地址，译码
外部设备 控 制 器 控 制 逻 辑
接收CPU发来的命令
控制寄存器
状态寄存器 数据寄存器
CPU
设备 执行 部件
记录设备的状态 （如设备就绪、 设备忙、操作错 误等）供CPU了解
实现控制器与CPU 之间、控制器和外 设之间的数据交换 图5-1 I/O控制结构示意图
CPU的利用率得到提高。
2013-7-20
18
缺点：
CPU在响应中断后，还需要时间来执行中断服
务程序。 每次中断都要保存现场信息，恢复现 场等，仍占用CPU时间。如果数据量大，需要 多次执行中断程序，CPU的效率仍然不高。
另外，此方式要求CPU与设备（ 或控制器）之 间有相应的中断请求线，设备控制器的控制寄 存器中要设置相应的中断允许位。
2013-7-20
19
5.2.3 DMA方式/直接存储器存取方式
中断控制方式只能以字(或字节)为单位进行数据 传输,每完成一个字的传输,控制器要向CPU请求 一次中断。对于高速的块设备不适合。 为了减少CPU对I/O的干预，目前在块设备（如 磁盘）的传输系统中，都普遍采用了直接存储器 存取方式，即DMA方式。
使用特性
数据传输率
数据传输单位
从属关系
设备共享属性
1）字符设备 2）块设备
2013-7-20
1）高速设备 2）中速设备 3）低速设备
3
7.1.2 设备控制器
是CPU与I/O设备的接口。 作用：它接收来自CPU发来的命令，去控制I/O 设备工作，使CPU从繁忙的设备控制事务中解脱 出来。 设备只有在设备控制器的控制下才能运行；
2013-7-20
11
CPU
发送启动设备命令
外设
接收命令启动设备
否
设备准备好？
数据传输准备
否
设备准备好？
是
执行传输数据命令
是
接收命令传输数据
图5-4 程序直接控制方式工作流程图
2013-7-20 12
分析：
由于CPU的速度远高于设备I/O的速度，使 得CPU绝大部分时间都处于等待I/O完成的 问题： 循环测试中。显然，这是对CPU的极大浪 CPU和外围设备只能串行工作； 费。 CPU等待时间长，系统并行性差
2013-7-20 15
②
③ ④
中断输入/输出方式——以键盘输入为例
（1）开中断。CPU把启动位和中断允许位为1的控制字写入键 盘控制状态寄存器中，启动键盘。（当中断允许位为1时， 中断程序可以被调用。） （2）当前进程等待键盘输入完成（进入等待队列），由进程 调度程序调度其他就绪进程使用CPU。 （3）键盘启动后，当数据寄存器装满后，键盘控制器通过中 断请求线向CPU发出中断信号。 （4）CPU暂停正在进行的工作，转向执行中断处理程序。（取 出数据寄存器中的输入数据送到内存特定单元，并将等待输 入完成的进程唤醒。） （5）中断处理程序完毕，CPU返回断点继续执行。 （6）以后某个时刻，进程调度程序选中正处于就绪状态的那 个进程，该进程从特定内存单元中取出所需的数据继续工作。
2013-7-20 23
CPU
发送启动设备命令 开中断，I/O初始化 当前进程等待 调度并执行其它进程
外设
接收命令启动设备 数据传输准备 DMA向内存 发出询问请求 访问内存进行读写 修改内存地址和计数
中断处理
否
数据块结束？
继续被中断进程
是（一批数据传送完毕）
设备控制器发出中断信号
图5-6 DMA方式工作流程图
2013-7-20
29
通道工作过程
（1）当进程要求设备输入时，CPU发指令指明I/O操作、设 备号和对应通道。 （2）对应通道收到CPU发来的启动指令后，读出内存中的通 道指令程序、设置对应设备的控制状态寄存器的初值。 （3）设备按通道指令的要求，把数据送往内存指定区域。 （4）若传送结束，I/O控制器通过中断请求线发中断信号请 求CPU做中断处理。 （5）中断处理结束后，CPU返回到被中断进程处继续执行。 （6）当进程调度程序选中这个已得到数据的进程后，才能进 行加工处理。
2013-7-20
25
（3）每传送一个数据并不产生中断，只有 DMAC中的传送字数计数器减1至0时，也 就是本次DMA传送的数据全部传送完毕时， 才产生中断，请求CPU进行结束处理。
2013-7-20
26
DMA方式只能完成简单的数据传送、 计数、内存地址加1或减1等操作，不 在大中型计算机系统中，普 遍采用的是由专用的I/O处理 能满足复杂的I/O操作要求。
引起中断发生的事件就称为中断源。
中断源向CPU发出的请求中断处理信号称为中断请求。
CPU收到中断请求后，中断正在运行的程序并转向相
应的事件处理程序称为中断响应。
相应的事件处理程序称为中断服务程序。
执行中断服务程序的过程称为中断处理。
-7-20
14
思想：
①
CPU发出启动I/O设备的命令后，不用查询设备是 否就绪，而是继续执行当前进程或调度其它进程 运行。 当设备完成I/O操作后，向CPU发出I/O中断请求 （主动向CPU报告），CPU响应后，中断当前进 程转至I/O中断处理程序执行。处理I/O中断，从 I/O接口中把数据取到内存。（以字（或字节）为 单位进行数据传输,每完成一个字的传输,控制器要 向CPU请求一次中断。） 在中断处理程序中，CPU全程参与数据传输操作。 中断处理程序结束后，返回中断处继续执行。
2013-7-20 16
CPU
发送启动设备命令 开中断 当前进程等待 调度并执行其它进程
外设
接收命令启动设备 数据传输准备
设备准备好？
否
是
中断处理 继续被中断进程 设备控制器发中断信号
图5-5 中断控制方式工作流程图
2013-7-20 17
优点：
无需反复查询测试I/O的准备情况； 可实现 CPU 和I/O设备间的部分并行；
2013-7-20
20
DMA（Direct Memory Access）方式
在外部设备和主存之间建立了直接数据通路， 即外设和主存之间可直接读写数据，且数据传 送的基本单位是数据块。 整块数据的传输在DMA控制器的控制下完成。 DMA数据传输期间不需CPU干预，仅在传送一 个或多个数据块的开始或结束时，才需CPU中 断的处理。 最后归还CPU的总线控制权。
2013-7-20
21
CPU 数据线 主存 地址线 DMA 控制器 控制线 I/O 设备
图5-6 DMA控制方式
2013-7-20
22
DMA方式/直接内存存取控制方式的步骤:
① 当进程要求设备输入一批数据时，CPU将设备地址、设备存 放输入数据的内存始址以及要传送的字节数分别送入DMA控 制器；另外，启动设备开始进行数据输入并开中断。 ② 发出数据要求的进程进入等待状态，进程调度程序调度其他 进程占据CPU。
第七章 设备管理
2013-7-20
1
第七章 设备管理
7.1 设备管理概述 7.2 I/O控制方式 7.3 设备管理技术 7.4 设备的分配
7.5 I/O软件
7.6 实用系统中的设备驱动程序
2013-7-20 2
7.1 设备管理概述
7.1.1 设备及其分类
1）存储设备 2）I/O设备 1）系统设备 2）用户设备 1）独占设备 2）共享设备 3）虚拟设备
③ 输入设备将数据寄存器中的数据源源不断地写入内存，直到 所要求的字节全部传送完毕。 ④ DMA控制器在传送字节数完成时，通过中断请求线发出中断 信号，CPU收到中断信号后转中断处理程序，唤醒等待输入完 成的进程，并返回被中断的程序。 ⑤ 在以后的某个时刻，进程调度程序选中提出请求输入的进程， 该进程从指定的内存始址取出数据做进一步处理。
I/O 控制器 I/O 控制器
它分时地为多台外围设备服务， I/O 控制器 I/O 控制器 I/O 控制器 I/O 控制器 每个时间片传送一个数据块。 可以同时连接多台高速存储设 备，因此，它能够充分发挥高 I/O I/O I/O I/O 速通道的数据传输能力。
2013-7-20
I/O
I/O
9
5.2 I/O控制方式
机来管理外设和内存之间的 信息交换，这就是通道技术。 可以把通道看成一个比 DMAC功能更强的接口设备。
2013-7-20
27
5.2.4 通道方式
通道的引入是为了建立独立的I/O操作。它不仅 要求数据传送独立于CPU，而且要求I/O操作的 组织、管理、结束等也尽量独立，以保证CPU有 更多的时间从事计算。这样就可以实现CPU计算 和I/O操作的并行工作。 通道有很强的I/O处理能力。它接受CPU的委托， 独立地执行自己的通道程序来实现内存与外设之 间的数据传输。 当CPU委托的I/O任务完成后，通道发出中断，请 求CPU进行结束处理。
合集下载
第七章-操作系统的用户接口
第七章操作系统的用户接口概述•OS是计算机的资源管理器和用户接口；•OS的用户接口负责接收用户向OS提出的服务请求，传递有关信息，并将服务的结果返回给用户；•OS用户接口有两类：联机用户接口(有命令行界面和图形界面两种形式)，程序接口(主要是系统调用)。
另外，在Internet中还有一种网络用户接口。
第一节联机命令接口一、什么是联机命令接口•是用户从键盘上输入的OS命令。
通过输入键盘命令，用户可以取得OS 的服务，控制自己的程序执行；•OS的联机命令接口包括：一组联机命令、命令解释程序(命令解释器)和终端处理程序；•联机命令接口的工作过程：(1) 用户在终端上(通过键盘)输入所需命令；(2) 终端处理程序接收该命令，并在屏幕上显示(回显)命令；(3) 一条命令输入完毕，由命令解释程序对命令进行分析，然后执行对应的命令处理程序，完成任务。
二、联机命令1、为了能向用户提供多方面的服务，通常，OS都向用户提供了几十条甚至上百条的联机命令。
这批命令分为内部命令和外部命令两类。
另外，用户建立的每个可执行程序也是一条联机命令(外部命令)。
根据这些命令所完成功能的不同，可把它们分成以下几类：①系统访问类；②磁盘操作类；③文件操作类；④目录操作类；⑤通信类；⑥其他命令。
2、各类命令举例•系统访问类：Login；用户注册命令•磁盘操作命令：Diskcopy；整盘复制命令Format；磁盘格式化命令Diskcomp；软盘比较命令Backup，Restore；硬盘备份与恢复命令•文件操作命令：Type；文件内容显示命令Copy；文件复制命令Comp；文件比较命令Rename；文件重命名命令Erase，Dele；文件删除命令关于文件名中的*和?的意义。
•目录操作命令：Mkdir，Md；建立一个子目录Dir；显示目录表的内容Rmdir，Rd；删除子目录Tree；显示目录结构Chdir，Cd；更改当前工作目录•其它命令I/O重定向命令：在有的OS中定义了两个标准I/O设备。
《操作系统安全》第七章_Windows系统安全增强
• 面對網路攻擊時，端口對於駭客來說至關重要。TCP/IP協 議中的端口，端口號的範圍從0到65535。每一項服務都對 應相應的端口。比如我們流覽網頁時，需要伺服器提供 WWW服務，端口是80，smtp是25，ftp是21，如果企業中 的伺服器僅僅是檔服務或者做內網交換，關閉一部分端口 未嘗不可。因為在關閉端口後，可以進一步保障系統的安 全。
• 對Windows操作系統的絕大部分攻擊均是針對系 統服務來進行的，Windows2000、NT等系統默認 安裝時，啟動了許多不必要的系統服務。對於默 認啟用的服務，在確認不需要的前提下儘量關閉。 關閉不必要的服務能有效降低系統風險。除應用 程式需要外，禁止安裝和啟用IIS服務、檔與列印 共用服務。對於其他默認啟用的服務，在確認不 需要的前提下，儘量關閉。
NOVELL 服务器
IPX
行情组件
B 银行
IPX：9001 刷卡自助 热自助 DOS 电话委托 第三方
柜台终端
UDP： 18515 服务部 AR
UDP： 18515 柜台终端
NOVELL 服务器
IPX
TCP：8888 行情组件 老版 AR IPX： 9001 刷卡自助 热自助
7.1.2服務
• Windows服務使用戶能夠創建在它們自己的 Windows會話中可長時間運行的可執行應用程式。 這些服務可以在電腦啟動時自動啟動，可以暫停 和重新啟動而且不顯示任何用戶介面。這使服務 非常適合在伺服器上使用，或任何時候，為了不 影響在同一臺電腦上工作的其他用戶，需要長時 間運行功能時使用。還可以在不同於登錄用戶的 特定用戶帳戶或默認電腦帳戶的安全上下文中運 行服務。
• 1. TCP/IP • TCP/IP（傳輸控制協議/Internet協議）的歷史應當追溯到 Internet的前身————ARPAnet時代。為了實現不同網路 之間的互連，美國國防部於1977年到1979年間制定了 TCP/IP體系結構和協議。TCP/IP是由一組具有專業用途的 多個子協議組合而成的，這些子協議包括TCP、IP、UDP、 ARP、ICMP等。TCP/IP憑藉其實現成本低、在多平臺間通 信安全可靠以及可路由性等優勢迅速發展，並成為 Internet中的標準協議。目前，TCP/IP已經成為局域網中的 首選協議，在最新的操作系統（如Windows XP、Windows Server 2003等）中已經將TCP/IP作為其默認安裝的通信協 議。
第7章 Windows操作系统的特点及使用
★这些同步对象都有一个用户指定的对象名称， 这些同步对象都有一个用户指定的对象名称 对象名称，
不同进程中用同样的对象名称来创建或打开对 从而获得该对象在本进程的句柄。 象，从而获得该对象在本进程的句柄。
14
★从本质上讲，这组同步对象的功能是相同的， 从本质上讲，这组同步对象的功能 相同的 功能是
它们的区别在于适用场合和效率会有所不同： 它们的区别在于适用场合和效率会有所不同： 区别在于适用场合和效率会有所不同 （1）互斥对象（mutex）就是互斥信号量，在一 互斥对象（mutex）就是互斥信号量， 个时刻只能被一个线程使用。 个时刻只能被一个线程使用。 （2）信号量对象（semaphore）就是资源信号量， 信号量对象（semaphore）就是资源信号量， 初始值的取值范围在0到指定最大值之间， 初始值的取值范围在0到指定最大值之间，用于 限制并发访问的线程数。 限制并发访问的线程数。 （3）事件对象（event）相当于“触发器”，可 事件对象（event）相当于“触发器” 用于通知一个或多个线程某事件的出现。 用于通知一个或多个线程某事件的出现。
★ Windows 2000/XP高级服务器和Windows 2000/XP 2000/XP高级服务器和Windows 高级服务器和
数据中心服务器支持一个引导选项，允许用户拥有3GB 数据中心服务器支持一个引导选项，允许用户拥有3GB 服务器支持一个引导选项 的地址空间。 的地址空间。
16
7.3.2 用户内存空间分配方式
3
7.1 Windows概述 Windows概述
★从1983年微软公司宣布Windows的诞生到现在，微软Windows 1983年微软公司宣布Windows的诞生到现在 微软Windows 公司宣布Windows的诞生到现在， 系列操作系统的功能不断发展完善， 系列操作系统的功能不断发展完善 ， 在市场中成为操作系 统平台的主流软件 主流软件。 统平台的主流软件。 ★其开发经历了三个主要阶段： 其开发经历了三个主要阶段： 三个主要阶段
操作系统 第七章 文件管理
（2）存取控制信息类
存取权限
（3）使用信息类
文件的建立日期和时间等。
2．索引结点
（1）索引结点的引入
文件描述信息单独形成 一个称为索引结点的数 据结构，简称为i结点。 在文件目录中的每个目 录项，仅由文件名和指 向该文件所对应的i结点 的指针所构成。
2．索引结点
（2）磁盘索引结点包括以下内容：
7.3.3 树形结构目录（多级目录结构）
（2）路径名
从树的根（即主目录）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。
（3）当前目录
为每个进程设置一个“当前目录”，又称为“工
作目录”进程对各文件的访问都相对于“当前目 录”而进行。
7.2.4 索引文件
对于定长记录，可方便地实现直接存取。对于变长 记录就较难实现直接存取，为了解决这一问题，为 变长记录文件建立一张索引表，索引表是按键排序 的，可以方便地实现直接存取。
7.2.5 索引顺序文件
索引顺序文件 : 将顺序文件中的所有记录分为若 干个组, 为顺序文件建立一张索引表，在索引表 中为每组中的第一个记录建立一个索引项，其中 含有该记录的键值和指向该记录的指针。
1．线性检索法
线性检索法又称为顺序检索法。
①在单级目录中，利用用户提供的文件名，用顺序查 找法直接从文件目录中找到指名文件的目录项。 ②在树型目录中，用户提供的文件名是由多个文件分 量名组成的路径名，此时须对多级目录进行查找。
1．线性检索法
假定用户给定的文件路径名是/usr/ast/mbox，则查找 /usr/ast/mbox文件的过程如图7-12 所示
计算机操作系统第七章--磁盘调度
7.1.1磁盘性能简述
2.移动头磁盘 每个盘面配一个磁头，装入磁臂 中，为能访问该盘面上的所有磁道，该 磁头必须移动进行寻道。移动头磁盘只 能进行串行读/写，I/O速度较慢，但结 构简单，广泛地用于中、小型磁盘设备 中。在微机上配置的温盘(温彻斯特)和 软盘，都采用移动磁头结构，故本节主 要针对这类磁盘的I/O进行讨论。
7.1.3 各种扫描算法
N步SCAN算法是将磁盘请求队 列分成若干个长度为N的子队列，磁 盘调度将按FCFS算法依次处理这些 子队列。每处理一个队列时，又是 按SCAN算法，对一个队列处理完后 又处理其它队列，这样就可避免出 现粘着现象。
7.1.3 各种扫描算法
当N值取得很大时，会使N步扫描 算法的性能，接近于SCAN算法的性 能，当N=1时，N步SCAN算法退化 为FCFS算法。
58
55 39
32
3 16
38
18
1
20
平均寻道长度：27.8
7.1.3 各种扫描算法
二、循环扫描CSCAN(Circular SCAN)单 向扫描 SCAN算法既能获得较好的性能， 又能访止进程饥饿，广泛用于大、中、 小型 机和网络中的磁盘调度。
7.1.3 各种扫描算法
问题：当磁头刚从里向外移动过 某一磁道时，恰有一进程请求访问 此磁道，这时该进程必须等待，待 磁头从里向外，然后再从外向里扫 描完所有要访问的磁道后，才处理 该进程的请求，致使该进程的请求 被严重地推迟。
7.1.3 各种扫描算法
被访问的下 一个磁道号 150 160 184 18 38 39 55 58 90 移动距离 (磁道数) 50 10 24 166 20 1 16 3 32
平均寻道长度：27.5
《操作系统》第7章 NT内核Windows操作系统
⑷NT是32位的多任务操作系统,克服了DOS的 NT是32位的多任务操作系统,克服了DOS的 640KB的瓶颈限制.支持对称多CPU,支持多线 640KB的瓶颈限制.支持对称多CPU,支持多线 程. ⑸NT内核WINDOWS操作系统支持多重文件系统 NT内核WINDOWS操作系统支持多重文件系统 与异步I/O以及采用面向对象的软件开发技术. 与异步I/O以及采用面向对象的软件开发技术. 多重文件系统包括:MS-DOS的FAT16/32, 多重文件系统包括:MS-DOS的FAT16/32,OS/2 的高性能文件系统HPFS,CDFS,NTFS. 的高性能文件系统HPFS,CDFS,NTFS.NTFS 支持大容量外存. ⑹ NT内核WINDOWS操作系统内置网络功能, NT内核WINDOWS操作系统内置网络功能, 支持分布式计算和互操作性.NT内核WINDOWS 支持分布式计算和互操作性.NT内核WINDOWS 操作系统采用先进的操作系统结构,客户/ 操作系统采用先进的操作系统结构,客户/服务 器模式,微内核结构,对象模型等. ⑺安全可靠,安全性达到美国政府C2级安全标准. ⑺安全可靠,安全性达到美国政府C2级安全标准.
硬件抽象层HAL 硬件抽象层HAL 硬件抽象层HAL( 硬件抽象层HAL(Hardware Abstraction Layer)将内核,设备驱 Layer)将内核,设备驱 动程序,执行体同硬件分隔,HAL隐藏各种与硬件有关的细节, 动程序,执行体同硬件分隔,HAL隐藏各种与硬件有关的细节, 如I/O接口,中断控制器,多处理机通信机制和依赖于硬件平台 I/O接口,中断控制器,多处理机通信机制和依赖于硬件平台 的函数等.HAL是NT内核WINDOWS操作系统在多种硬件平台可 的函数等.HAL是NT内核WINDOWS操作系统在多种硬件平台可 移植性成为可能的关键技术. Windows NT系列操作系统设计的一个至关重要的方面就是在多 NT系列操作系统设计的一个至关重要的方面就是在多 种硬件平台上的可移植性,硬件抽象层(HAL)就是使这种可移植 种硬件平台上的可移植性,硬件抽象层(HAL)就是使这种可移植 性成为可能的关键部分.HAL是一个可加载的核心态模块Hal.dll, 性成为可能的关键部分.HAL是一个可加载的核心态模块Hal.dll, 它为运行在Windows NT/XP上的硬件提供低级接口.HAL隐藏各 它为运行在Windows NT/XP上的硬件提供低级接口.HAL隐藏各 种与硬件有关的细节,例如I/O接口,中断控制器以及多处理机 种与硬件有关的细节,例如I/O接口,中断控制器以及多处理机 通信机制等任何体系结构专用的和依赖于计算机平台的函数. HAL是一个软件层,用来为操作系统的上层隐藏硬件差异,以提 HAL是一个软件层,用来为操作系统的上层隐藏硬件差异,以提 高Windows NT系列操作系统的可移植性.HAL有一虚拟机接口, NT系列操作系统的可移植性.HAL有一虚拟机接口, 可为内核调度程序,可执行体和设计驱动程序所使用.这种方法 的一个优点是每个设备驱动程序只需要一个版本,即它可运行于 各种硬件平台,而无需移植驱动程序.HAL也支持对称多重处理. 各种硬件平台,而无需移植驱动程序.HAL也支持对称多重处理. 设备驱动程序映射设备并直接访问它们,但是映射内存的管理, 配置I/O总线,设置DMA和处理母板等有关细节,都是由HAL接 配置I/O总线,设置DMA和处理母板等有关细节,都是由HAL接 口提供的.
第七章 UNIX 系统
copyright@2005.计算机学院软件教研室 张练兴等
江西师大精品课程课件－操作系统
第七章UNIX系统 第10页
UNIX的设计原理
• 做到尽量使得系统很小，许多算法采用了最简单 的，而不过多考虑速度和效率。使得内核短小， 系统调用方便。 • 为用户在需要时自己设计一个更为复杂高效的系 统而提供了条件。 • 灵活性是系统发展中一个关键的因素。 • 在程序设计时总是将其交互性和方便性放在最高 的优先级别上进行考虑。[所谓的方便性是体现在程序代码的选择上
copyright@2005.计算机学院软件教研室 张练兴等
江西师大精品课程课件－操作系统
第七章UNIX系统 第3页
7.1.1 UNIX系统的发展
• Ritchie 和 Thompson通过几年努力工作，他们将UNIX移 植到了PDP-11/20机器的环境下运行，产生了UNIX的第 二个版本。 • 第三个版本是使用C语言重写了所有的汇编语言代码而得 到，并移植到了PDP-11/45和PDP-11/70等机器的环境下 运行，加入了多道程序设计技术和其它一些增强的性能。 • 1978年又发表了UNIX 第七版本，它是在PDP-11/70上运 行的。1982年和1983年又先后宣布了UNIX System Ⅲ和 UNIX SystemⅤ；1984年推出了UNIX System V2.0， 1987年发布了V3.0版本，分别简称为UNIX SVR 2和UNIX SVR 3；1989年发布了UNIX SVR 4。目前使用较多的版 本是在1992年发布的UNIX SVR 4.2。
copyright@2005.计算机学院软件教研室 张练兴等
江西师大精品课程课件－操作系统
第七章UNIX系统 第7页
7.1.1 UNIX系统的发展
第7章 网络操作系统概述
7.2.3 Novell NetWare操作系统
美国Novell公司在1985年开始发布了NetWare操作系统，它 与DOS和Windows等操作系统一样，除了访问磁盘文件、内存使 用的管理与维护之外，还提供一些比其他操作系统更强大的实用程 序和专用程序，包括用户的管理、文件属性的管理、文件的访问、 系统环境的设置等。NetWare操作系统可以让工作站用户像使用自 身的资源一样访问服务器资源，除了在访问速度上受到网络传输的 影响外，没有任何不同。随着硬件产品的发展，这些问题也不断得 到改善。该操作系统具有如下特点。 （1）强大的文件及打印服务能力 NetWare能够通过文件及目录高速缓存，将那些读取频率较 高的数据预先读入内存，来实现高速文件处理。 （2）良好的兼容性及系统容错能力 较高版本的NetWare不仅能与不同类型的计算机兼容，而且 还能在系统出错时及时进行自我修复，大大降低了因文件和数据丢 失所带来的不必要的损失。 （3）比较完善的安全措施 NetWare采用四级安全控制原则以管理不同级别的用户对网 络资源的使用。
第7章 网络操作系统概述
7.1 网络操作系统的概念
如果用户的计算机已连接到一个局域网中，但是没有安装网 络操作系统，那么这台计算机也不能提供任何网络服务功能。从 OSI参考模型角度看，完整的计算机网络有七层结构，而初期的局 域网标准只定义了低层（物理层、数据链路层）协议，实现局域网 协议的硬件与驱动程序只能为高层用户提供数据传输功能，因此早 期的局域网常被称为通信网络。 一个局域网要能实现分布式进程通信，为用户提供完备的网 络服务功能，就必须具备局域网高层软件，如网络操作系统，使网 络上各计算机能方便而有效地共享网络资源以及为网络用户提供所 需的各种服务的软件和有关规程。网络操作系统就是利用局域网低 层提供的数据传输功能，为高层网络用户提供共享资源管理服务， 以及其他网络服务功能的局域网系统软件。 网络操作系统与运行在工作站上的单用户操作系统（如 Windows98等）或多用户操作系统由于提供的服务类型不同而有 差别。一般情况下，网络操作系统是以使网络相关特性最佳为目标 的。如共享数据文件、应用软件以及共享硬盘、打印机、调制解调 器、扫描仪和传真机等。一般计算机的操作系统，如DOS和OS/2 等，其目的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间 的交互作用最佳。
操作系统原理电子课件教案-第七章 主存管理
0 20KB 52KB 66KB 130KB
os
作业1 作业2
作业3
作业4
230KB
作业2 完成
0 20KB 52KB
os
作业1
66KB
作业3
130KB
作业4
230KB
作业4 完成
0 20KB 52KB
os
作业1
66KB
作业3
130KB
Hale Waihona Puke 230KB256KB1
主存
256KB1
主存
256KB1
主存
6
(二) 主存管理功能
一、几个概念 1. 物理地址（绝对地址、实地址）
物理地址是计算机主存单元的真实地址，又称绝对 地址或实地址。
2. 主存空间
物理地址的集合所对应的空间组成了主存空间。
3. 区域
物 理 地 址 集 合 的 一 个 递 增 整 数 序 列 子 集 n, n+1, …,n+m所对应的主存空间。
有一定容量的主存： 存放运行进程的当前信息
地址变换机构
33
六、存储保护
1. 什么是存储保护
在多用户环境中，主存储器按区分配给 各用户程序使用。为了互不影响，必须 由硬件（软件配合）保证每道程序只能 在给定的存储区域内活动，这种措施叫 做存储保护。
34
2. 存储保护方法 界地址保护 存储键保护
作业3
0 20KB 52KB 66KB 130KB
os
作业1 作业2
作业3
作业4
230KB
256KB1
256KB1
256KB1
256KB1
256KB1
主存
第7章-汤小丹-计算机操作系统-官方课件-第四版-计算机-操作系统--课件-
12
第七章 文 件 管 理
图7-2 文件系统模型
13
第七章 文 件 管 理
1. 对象及其属性 文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
14
第七章 文 件 管 理
2. 对对象操纵和管理的软件集合 该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享 与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组 织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次 的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
33
第七章 文 件 管 理
2. 一级索引顺序文件 最简单的索引顺序文件只使用了一级索引。其具体的建 立方法是，首先将变长记录顺序文件中的所有记录分为若干 个组，如50个记录为一个组。然后为顺序文件建立一张索引 表，并为每组中的第一个记录在索引表中建立一个索引项， 其中含有该记录的关键字和指向该记录的指针。索引顺序文 件是最常见的一种逻辑文件形式，如图7-5
16
第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容： (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
17
第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当 用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调 用将该文件打开。
第七章 文 件 管 理
图7-2 文件系统模型
13
第七章 文 件 管 理
1. 对象及其属性 文件管理系统管理的对象如下： (1) 文件。 (2) 目录。 (3) 磁盘(磁带)存储空间。
14
第七章 文 件 管 理
2. 对对象操纵和管理的软件集合 该层是文件管理系统的核心部分。文件系统的功能大多 是在这一层实现的，其中包括有：① 对文件存储空间的管理； ② 对文件目录的管理；③ 用于将文件的逻辑地址转换为物 理地址的机制；④ 对文件读和写的管理；⑤ 对文件的共享 与保护等功能。在实现这些功能时，OS通常都采取了层次组 织结构，即在每一层中都包含了一定的功能，处于某个层次 的软件，只能调用同层或更低层次中的功能模块。
33
第七章 文 件 管 理
2. 一级索引顺序文件 最简单的索引顺序文件只使用了一级索引。其具体的建 立方法是，首先将变长记录顺序文件中的所有记录分为若干 个组，如50个记录为一个组。然后为顺序文件建立一张索引 表，并为每组中的第一个记录在索引表中建立一个索引项， 其中含有该记录的关键字和指向该记录的指针。索引顺序文 件是最常见的一种逻辑文件形式，如图7-5
16
第七章 文 件 管 理
7.1.4 文件操作 1. 最基本的文件操作 最基本的文件操作包含下述内容： (1) 创建文件。 (2) 删除文件。 (3) 读文件。 (4) 写文件。 (5) 设置文件的读/写位置。
17
第七章 文 件 管 理
2. 文件的“打开”和“关闭”操作 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每 次都要从检索目录开始。为了避免多次重复地检索目录，在 大多数OS中都引入了“打开”(open)这一文件系统调用，当 用户第一次请求对某文件进行操作时，须先利用open系统调 用将该文件打开。