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1、大学生计算机基础大学生计算机基础大学信息技术基础 计算中心计算中心高建良高建良http:/http:/Email:Email:计计算算机机系系统统计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统二 计算机系统组成二 计算机系统组成1.计算机硬件计算机硬件l计算机硬件计算机硬件(ComputerHardware)是构成计算是构成计算机的物理装置，通常由机械、电子器件构成的机的物理装置，通常由机械、电子器件构成的具有输入、存储、控制、计算和输出功能的实具有输入、存储、控制、计算和输出功能的实体，是计算机能够运行的物质基础。体，是计算机能够运行的物质基础。l计算机的性能包括运算速度、存储容量
2、、计算计算机的性能包括运算速度、存储容量、计算精度、可靠性等内容，主要取决于计算机的硬精度、可靠性等内容，主要取决于计算机的硬件支持。件支持。计算机工作示意图计算机工作示意图二 计算机系统组成2.计算机硬件五大组成部分计算机硬件五大组成部分l输入设备输入设备(InputDevice)l输出设备输出设备(OutputDevice)l存储器存储器(Memory/Storage)l运算器运算器(ArithmeticUnit，AU)l控制器控制器(ControlUnit，CU)二 计算机系统组成3.计算机软件计算机软件计算机软件（计算机软件（ComputerSoftware）是指计）是指计算机系统中的
3、程序及其文档。程序是计算任务的算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。具体地包括：解程序所需的阐明性资料。具体地包括：l运行时能够提供所要求功能和性能的指令或计运行时能够提供所要求功能和性能的指令或计算机程序集合。算机程序集合。l程序能够满意地处理信息的数据结构。程序能够满意地处理信息的数据结构。l描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。要求的文档。二 计算机系统组成l系统软件为使用计算机提供最基本的功能，系统软件为使用计算机提供最基
4、本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。而应用但是并不针对某一特定应用领域。而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。户和所服务的领域提供不同的功能。l常见的系统软件有：操作系统，数据库管理常见的系统软件有：操作系统，数据库管理系统和程序设计语言系统和程序设计语言l常见的应用软件有：辅助教学软件，辅助设常见的应用软件有：辅助教学软件，辅助设计软件，文字处理软件，信息管理软件和计软件，文字处理软件，信息管理软件和自动控制软件等。自动控制软件等。二 计算机系统组成三 数制表示方法1.数制数制数制也称计数制，是指用一组固定符号和统一
5、数制也称计数制，是指用一组固定符号和统一规则来表示数值的方法。按进位的原则进行计数规则来表示数值的方法。按进位的原则进行计数的方法，称为进位计数制，简称进制。计算机中的方法，称为进位计数制，简称进制。计算机中的进位计数制有：的进位计数制有：十进制（十进制（DecimalNotation）二进制（二进制（BinaryNotation）八进制（八进制（OctalNotation）十六进制数（十六进制数（HexdecimalNotation）1.数制数制u基数Ru元素、系数u位权值系数系数基数基数位权值位权值三 数制表示方法2.数制间的转换数制间的转换将数由一种数制转换成另一种数制称为数制将数由一种
6、数制转换成另一种数制称为数制间的转换，日常生活中经常使用的是十进制数，间的转换，日常生活中经常使用的是十进制数，而在计算机中采用的是二进制数。使用计算机时而在计算机中采用的是二进制数。使用计算机时必须把输入的十进制数转换成计算机所能够接受必须把输入的十进制数转换成计算机所能够接受的二进制数；计算机在运行结束后，再把结果的的二进制数；计算机在运行结束后，再把结果的二进制数转换成习惯的十进制数输出。这两个换二进制数转换成习惯的十进制数输出。这两个换算过程完全由计算机自动完成。算过程完全由计算机自动完成。三 数制表示方法2.数制间的转换数制间的转换u十进制与计算机常用数制间的转换u二进制与八、十六进
7、制间的转换十进制转进制：除基取余、乘基取整十进制转进制：除基取余、乘基取整二进制转十六进制：以小数点为起点，每四位一组二进制转十六进制：以小数点为起点，每四位一组例例三 数制表示方法进制之间数字对照表进制之间数字对照表十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F三 数制表示方法四 计算机信息编码1.存储单位存储单位存储单位表存储单位表名称
8、单位大小适用范围位b二进制一位，0和1两种状态存储最小单位字节B二进制8位，28=256种状态存储基本单位千字节KB1KB=210B=1024B程序、数据文件兆字节MB1MB=210KB=1024KB=1KKB多媒体文件吉字节GB1GB=210MB=1024MB=1KMB内存、硬盘太字节TB1TB=210GB=1024GB=1KGB大容量存储2.编码体系编码体系l计算机中常用的西文字符编码为计算机中常用的西文字符编码为ASCII码。码。lASCII与与Binary文件。文件。l国标区位码：中国使用计算机处理信息时，采用国标区位码：中国使用计算机处理信息时，采用两个字节的双字节编码字符集两个字节
9、的双字节编码字符集DBCS。国标。国标(GB)GB编码标准中，比较常用的是编码标准中，比较常用的是GB2312和和GBK两种。两种。l其他编码：其他编码：BIG5，HZ，CJK，Unicode四 计算机信息编码3.数值编码体系数值编码体系(1)原码原码(2)反码反码(3)补码补码四 计算机信息编码(1)原码原码原码原码(TrueForm)是一种计算机中对数字是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法，以数值的最高位为的二进制定点表示方法，以数值的最高位为符号位，该位为符号位，该位为0表示正数，该位为表示正数，该位为1表示负表示负数，其余位表示数值的大小。数，其余位表示数值的大小。l原码的优点是简
10、单直观，转换容易。原码的优点是简单直观，转换容易。l码的缺点也是不能直接参加运算。码的缺点也是不能直接参加运算。四 计算机信息编码(2)反码反码反码表示法规定正数的反码与其原码反码表示法规定正数的反码与其原码相同，负数的反码是符号位不变，原码的相同，负数的反码是符号位不变，原码的其他位逐位取反。其他位逐位取反。l反码的优点同样是简单直观，反码的优点同样是简单直观，l反码的缺点也是不能直接参加运算。反码的缺点也是不能直接参加运算。四 计算机信息编码(3)补码补码补码表示法规定正数的补码与其补码表示法规定正数的补码与其原码相同，负数的补码是在其反码的原码相同，负数的补码是在其反码的末位加末位加1；
11、由负数补码还原数据时，；由负数补码还原数据时，采用的是取反采用的是取反+1。四 计算机信息编码四 计算机信息编码例：数据的长度为例：数据的长度为8位，数位，数5和和-5的表示的表示5的原码：00000101-5的原码：100001015的反码：00000101-5的反码：111110105的补码：00000101-5的补码：11111011四 计算机信息编码例：假设数据的长度为例：假设数据的长度为8位，下面位，下面各数据的大小是多少？各数据的大小是多少？11111111B10000000B例：假设数据的长度为例：假设数据的长度为16位，下面位，下面各数据的大小是多少？各数据的大小是多少？FFF
12、FH8000H补码是计算机中重要的编码形式，注意：补码是计算机中重要的编码形式，注意：l采用补码后，可以将减法运算转化成加法运算，运采用补码后，可以将减法运算转化成加法运算，运算过程得到简化。算过程得到简化。l数值数值0的补码只有一个，的补码只有一个，0补补=00000000B；l补码运算时，所得结果有范围；比如字长为补码运算时，所得结果有范围；比如字长为8位，位，则补码所表示的范围为则补码所表示的范围为-128+127；l负数补码还原数据时，采用的是取反负数补码还原数据时，采用的是取反+1，即：，即：负数的原码负数的原码=负数的补码负数的补码取反取反+1四 计算机信息编码(4)溢出处理溢出处
13、理在计算机中，数据都是以补码形式在计算机中，数据都是以补码形式存储的。存储的。n位二进制数的最高位为符号位二进制数的最高位为符号位，采用补码表示的数位，采用补码表示的数X的范围是的范围是-2n-1X2n-1-1，如，如n=8时，表示的有符号数时，表示的有符号数范围为范围为-128+127，特别需要注意，二进制特别需要注意，二进制10000000对对应的是十进制应的是十进制-128。两个有符号数进行。两个有符号数进行加法运算时，如果运算结果超出可表示加法运算时，如果运算结果超出可表示的有符号数的范围时，就会发生溢出。的有符号数的范围时，就会发生溢出。四 计算机信息编码五 计算机的应用1.科学计算
14、科学计算(或数值计算或数值计算)2.数据处理数据处理(或信息处理或信息处理)3.辅助技术辅助技术(或计算机辅助设计与制造或计算机辅助设计与制造)4.过程控制过程控制(ProcessControl，PC)5.人工智能人工智能(ArtificialIntelligence，AI)6.网络应用网络应用(NetApplication，NA)第二章 操作系统与Windows XP一、操作系统概述一、操作系统概述二、作业管理二、作业管理三、进程管理三、进程管理四、存储管理四、存储管理五、设备管理五、设备管理六、文件管理六、文件管理七、常用操作系统七、常用操作系统一、操作系统概述 l操作系统就相当于计算机系
15、统的操作系统就相当于计算机系统的“管家管家”，对操作系统而言，需要管理的是计算机硬件对操作系统而言，需要管理的是计算机硬件和软件资源，而且仅仅管理好硬、软件资源和软件资源，而且仅仅管理好硬、软件资源是不够的，更重要的是控制、调度好这些资是不够的，更重要的是控制、调度好这些资源，最终目标只有一个：为计算机用户服务。源，最终目标只有一个：为计算机用户服务。l计算机操作系统是方便用户使用、管理和控计算机操作系统是方便用户使用、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。合）。操作系统地位操作系统地位计算机的硬件资源往往是固定的，一台只有计算机的硬件资源往
16、往是固定的，一台只有硬件的计算机称为硬件的计算机称为“裸机裸机”。增加一层系统软。增加一层系统软件后，就变成了一台新的、功能扩展的计算机，件后，就变成了一台新的、功能扩展的计算机，称为计算机系统，也可称为虚拟计算机，所以称为计算机系统，也可称为虚拟计算机，所以计算机软件的作用就是将原来的计算机改造成计算机软件的作用就是将原来的计算机改造成具有更强功能的计算机（虚拟计算机）。具有更强功能的计算机（虚拟计算机）。一、操作系统概述 操作系统地位操作系统地位计算机软件可以分为系统软件和应用软件两计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类。操作系统是系统软件，却又不同于其它大类。操作系统是系统软件，却又
17、不同于其它的系统软件，其它系统软件必须受操作系统的的系统软件，其它系统软件必须受操作系统的管理和控制，并得到操作系统的支持和服务。管理和控制，并得到操作系统的支持和服务。操作系统是加在计算机硬件上的第一层软件，操作系统是加在计算机硬件上的第一层软件，带有操作系统的计算机像是在裸机上扩充了一带有操作系统的计算机像是在裸机上扩充了一层层“硬件硬件”的一台功能更强的虚拟计算机。的一台功能更强的虚拟计算机。一、操作系统概述 操作系统地位示意图 计算机硬件（裸机）操作系统（系统程序设计者）办公软件、编辑软件、程序系统等（应用程序设计者）各种应用（普通用户）一、操作系统概述(1)用户服务的角度用户服务的角
18、度通常情况下，用户通过操作系统的界面，通常情况下，用户通过操作系统的界面，可以对操作系统这位管家发布各种命令，完成可以对操作系统这位管家发布各种命令，完成各项任务，这就是操作系统面向用户的任务各项任务，这就是操作系统面向用户的任务（作业）管理功能。（作业）管理功能。一、操作系统概述(2)管理资源的角度管理资源的角度操作系统是计算机各种软、硬件资源的管操作系统是计算机各种软、硬件资源的管理者，负责资源的登记、状况的记录、分配、理者，负责资源的登记、状况的记录、分配、回收以及维护其完整性等信息，并控制和协调回收以及维护其完整性等信息，并控制和协调其工作。根据计算机软硬件资源状况，一般操其工作。根据
19、计算机软硬件资源状况，一般操作系统在资源管理方面的功能分为四种作系统在资源管理方面的功能分为四种:处理机管理、存储管理处理机管理、存储管理设备管理和文件管理。设备管理和文件管理。一、操作系统概述(3)管理者的角度管理者的角度操作系统是计算机技术和管理技术的结合，操作系统是计算机技术和管理技术的结合，设计操作系统既需要计算机知识，也需要拥有设计操作系统既需要计算机知识，也需要拥有管理知识。管理工作的含义是管理者按一定的管理知识。管理工作的含义是管理者按一定的时间（随时间动态变化）和一定的空间（不同时间（随时间动态变化）和一定的空间（不同的位置和大小）调度所管辖下的人力、物力和的位置和大小）调度所
20、管辖下的人力、物力和财力进行协调工作。财力进行协调工作。一、操作系统概述 2.操作系统的形成操作系统的形成操作系统是由监控程序发展而来操作系统是由监控程序发展而来联机批处理阶段联机批处理阶段脱机批处理系统脱机批处理系统执行系统阶段执行系统阶段多道批处理操作系统多道批处理操作系统一、操作系统概述 3.操作系统分类操作系统分类批处理操作系统（批处理操作系统（BatchProcessingOS）分时操作系统（分时操作系统（TimeSharingOS）实时操作系统（实时操作系统（RealTimeOS）网络操作系统（网络操作系统（NetworkOS）分布式操作系统（分布式操作系统（Distributed
21、OS）一、操作系统概述 二、作业管理1.作业管理作业管理作业与作业管理功能作业与作业管理功能所谓作业，有时也称为任务，就是用户让所谓作业，有时也称为任务，就是用户让计算机做的一件事，通常用户使用计算机时看计算机做的一件事，通常用户使用计算机时看到的是操作系统的用户界面即用户接口。到的是操作系统的用户界面即用户接口。作业是由用户程序、数据及某种形式的控制作业是由用户程序、数据及某种形式的控制所组成，是指用户在一次计算过程或在一次事所组成，是指用户在一次计算过程或在一次事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合。合。操作系统作业管理的任务是为方便用户建操作
22、系统作业管理的任务是为方便用户建立作业，组织调用系统内部资源执行，并在完立作业，组织调用系统内部资源执行，并在完成任务后将其撤销。成任务后将其撤销。一个作业的建立过程一般包括作业的输入一个作业的建立过程一般包括作业的输入以及系统建立起作业控制块的管理控制两个过以及系统建立起作业控制块的管理控制两个过程。作业管理能够提供用户与操作系统的接口，程。作业管理能够提供用户与操作系统的接口，并对用户作业进行合理调度，以提高系统的吞并对用户作业进行合理调度，以提高系统的吞吐量和缩短作业的周转时间。吐量和缩短作业的周转时间。二、作业管理具体地说：用户是通过命令（命令接口）具体地说：用户是通过命令（命令接口）
23、或者程序（系统调用）向计算机发出请求，多或者程序（系统调用）向计算机发出请求，多个用户的请求以用户作业的方式在后备存储设个用户的请求以用户作业的方式在后备存储设备中等待；备中等待；当计算机收到用户请求后，利用操作系统当计算机收到用户请求后，利用操作系统提供的命令解释来调用相应的处理程序，有序、提供的命令解释来调用相应的处理程序，有序、有效地使用各种系统资源，完成用户作业的处有效地使用各种系统资源，完成用户作业的处理。理。二、作业管理(2)作业输入方式与作业状态作业输入方式与作业状态作业输入方式主要三种方式作业输入方式主要三种方式脱机输入、联机输入、假脱机输入脱机输入、联机输入、假脱机输入作业四
24、种状态作业四种状态进入状态、后备状态进入状态、后备状态运行状态、运行状态、终止状态终止状态二、作业管理作业由进入状态到后备状态的转换，是由作业由进入状态到后备状态的转换，是由作业建立程序完成的；作业建立程序完成的；从后备状态转变为运行状态是由作业调度从后备状态转变为运行状态是由作业调度程序完成的；程序完成的；而作业由运行状态自愿或被迫转变为终止而作业由运行状态自愿或被迫转变为终止状态，是由作业终止的系统调用下完成的。状态，是由作业终止的系统调用下完成的。二、作业管理(3)命令接口与程序接口命令接口与程序接口操作系统的作业管理有两类接口：操作系统的作业管理有两类接口：一类是为一般用户提供的操作命
25、令接口，一类是为一般用户提供的操作命令接口，包括联机的键盘操作命令和脱机的作业控制命包括联机的键盘操作命令和脱机的作业控制命令，简称命令接口；令，简称命令接口；另一类是为编程人员提供的在程序模式下另一类是为编程人员提供的在程序模式下系统调用的接口，用来请求操作系统服务，简系统调用的接口，用来请求操作系统服务，简称程序接口。称程序接口。二、作业管理命令接口有两个基本任务：命令接口有两个基本任务：其一是判别和解释用户输入的操作命令，其一是判别和解释用户输入的操作命令，并将相应的命令操作转向对应的命令处理程序；并将相应的命令操作转向对应的命令处理程序；其二是接收从操作系统传来的信息，然后通其二是接收
26、从操作系统传来的信息，然后通过屏幕提示等方式提供给用户。过屏幕提示等方式提供给用户。二、作业管理系统调用接口：系统调用接口：是为编程人员提供的在程序模式下的工作是为编程人员提供的在程序模式下的工作方式，用它们来请求操作系统服务，简称程序方式，用它们来请求操作系统服务，简称程序接口。接口。操作系统的程序接口通常采用若干系统调操作系统的程序接口通常采用若干系统调用组成，也称为编程接口。用组成，也称为编程接口。二、作业管理2.WindowsXP的用户与作业管理的用户与作业管理WindowsXP是一个常用的多用户多任务操是一个常用的多用户多任务操作系统，这里说的任务与作业是等同的。作系统，这里说的任务
27、与作业是等同的。正常使用情况下，正常使用情况下，WindowsXP的任务管理的任务管理对用户来说是完全透明的，可以为用户定制符对用户来说是完全透明的，可以为用户定制符合习惯的、个性化要求的任务栏。合习惯的、个性化要求的任务栏。二、作业管理(1)用户管理用户管理用户管理是计算机系统的一项重要管理内容，用户管理是计算机系统的一项重要管理内容，用户管理包括创建新用户、设置用户帐户密码用户管理包括创建新用户、设置用户帐户密码及用户权限等内容，用户管理对系统和网络运及用户权限等内容，用户管理对系统和网络运行的安全至关重要。行的安全至关重要。WindowsXP操作系统中操作系统中帐户分为帐户分为3类：类：
28、管理员帐户管理员帐户Administrator访客帐户访客帐户Guest创建的用户帐户。创建的用户帐户。二、作业管理(2)创建任务创建任务WindowsXP操作系统中创建的任务是以一操作系统中创建的任务是以一个工作窗口形式出现的。通常情况下用户可以个工作窗口形式出现的。通常情况下用户可以通过：通过：双击某个图标执行一个应用程序；双击某个图标执行一个应用程序；开始菜单的程序中执行一个安装过的应用程序；开始菜单的程序中执行一个安装过的应用程序；运行环境中的运行环境中的DOS行命令界面输入一个应用程行命令界面输入一个应用程序名字执行来提交任务。序名字执行来提交任务。二、作业管理(3)任务管理任务管理
29、任务工作时窗口出现在桌面上，每一时刻任务工作时窗口出现在桌面上，每一时刻只有一个任务在工作，称为当前任务，其标题只有一个任务在工作，称为当前任务，其标题栏为蓝色，其他的任务窗口的标题栏为灰色。栏为蓝色，其他的任务窗口的标题栏为灰色。桌面下部的任务栏中会出现各任务的最小化桌面下部的任务栏中会出现各任务的最小化图标，使用任务栏中的小图标可以在各个应用图标，使用任务栏中的小图标可以在各个应用程序窗口间直接切换。程序窗口间直接切换。二、作业管理重要工具：任务管理器重要工具：任务管理器使用键盘上的组合键使用键盘上的组合键可可以打开以打开WindowsXP的任务管理器，通过其中的任务管理器，通过其中应用程
30、序选项可以了解计算机已经运行任务的应用程序选项可以了解计算机已经运行任务的工作情况。工作情况。通过练习熟练掌握任务管理器的功能通过练习熟练掌握任务管理器的功能二、作业管理三、进程管理处理机是操作系统管理的最重要的硬件资处理机是操作系统管理的最重要的硬件资源之一。处理机管理的主要任务是如何安排多源之一。处理机管理的主要任务是如何安排多任务使用处理机，也就是把处理机合理地分配任务使用处理机，也就是把处理机合理地分配给多个任务使用。给多个任务使用。目前，大多数操作系统的设计都基于进程目前，大多数操作系统的设计都基于进程的概念，处理机的分配对象也大都是进程，因的概念，处理机的分配对象也大都是进程，因此
31、处理机管理被归结为进程管理。此处理机管理被归结为进程管理。进程是操作系统分配软件资源和硬件资源的进程是操作系统分配软件资源和硬件资源的基本单位，在多道程序环境中，几个进程并发基本单位，在多道程序环境中，几个进程并发运行，争夺处理机和共享其它有限的系统资源，运行，争夺处理机和共享其它有限的系统资源，因此进程管理是操作系统中最重要、最复杂的因此进程管理是操作系统中最重要、最复杂的管理。管理。三、进程管理进程定义进程定义进程的各式各样定义：进程的各式各样定义：进程是程序的一次执行；进程是程序的一次执行；进程是进程实体的一次活动；进程是进程实体的一次活动；进程是可以与其它计算并发执行的计算；进程是可以
32、与其它计算并发执行的计算；进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动；时发生的活动；三、进程管理进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。系统进行资源分配和调度的一个独立单位。到目前为止，一般被大家所公认的进程定到目前为止，一般被大家所公认的进程定义为：进程是一个具有一定独立功能的程序关义为：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是操作系统于某个数据集合的一次运行活动，是操作系统进行资源分配的单位。进行资源分配的单位。三、进程管理2.进程与程序
33、的区别进程与程序的区别进程是动态的，而程序是静态的；进程是动态的，而程序是静态的；程序是指令的有序集合，进程是程序的一次执程序是指令的有序集合，进程是程序的一次执行过程；行过程；程序可以复制、可以在不同计算机上运行，进程序可以复制、可以在不同计算机上运行，进程则不能；程则不能；三、进程管理程序是永久的，进程是有生命周期的，且是短程序是永久的，进程是有生命周期的，且是短暂的；暂的；程序是指令代码的集合，进程实体包括：程序、程序是指令代码的集合，进程实体包括：程序、数据和进程控制块；数据和进程控制块；进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等特性，程序不具有这
34、些。特性，程序不具有这些。进程可以生成其它进程，而程序不能生成新的进程可以生成其它进程，而程序不能生成新的程序，进程和程序并非一一对应。程序，进程和程序并非一一对应。三、进程管理3.进程特征进程特征进程的五大特征：进程的五大特征：动态性：创建动态性：创建执行执行消亡，具有生命周期；消亡，具有生命周期；并发性：多进程同时运行，提高利用率；并发性：多进程同时运行，提高利用率；独立性：独立分配资源和调度基本单位独立性：独立分配资源和调度基本单位；异步性：共享资源和合作，异步方式运行；异步性：共享资源和合作，异步方式运行；结构特性：进程控制块（结构特性：进程控制块（PCB）三、进程管理4.进程状态进程
35、状态三种进程状态三种进程状态就绪状态就绪状态执行状态执行状态阻塞状态阻塞状态代表进程生命周期存在的基本状态。代表进程生命周期存在的基本状态。三、进程管理就绪状态：进程已经获得除就绪状态：进程已经获得除CPU之外的所之外的所有运行必要资源时，一旦获得处理机，便能有运行必要资源时，一旦获得处理机，便能立即执行的状态称为就绪状态。立即执行的状态称为就绪状态。在一个系统中，可以有多个进程同时处于在一个系统中，可以有多个进程同时处于就绪状态，通常把它们排成一个队列，称之就绪状态，通常把它们排成一个队列，称之为就绪队列。为就绪队列。三、进程管理执行状态：就绪状态的进程得到处理机，执行状态：就绪状态的进程得
36、到处理机，且正在处理机上运行的状态称为执行状态。且正在处理机上运行的状态称为执行状态。在单处理机系统中，任一时刻系统中只能在单处理机系统中，任一时刻系统中只能有一个进程处于执行状态。有一个进程处于执行状态。而在多处理机系统中，可能有多个进程同而在多处理机系统中，可能有多个进程同时处于执行状态。时处于执行状态。三、进程管理阻塞状态：正在执行的进程，由于等待某阻塞状态：正在执行的进程，由于等待某事件发生而无法执行，放弃处理机暂停，进事件发生而无法执行，放弃处理机暂停，进程的执行受到阻碍，故称这种暂停状态为阻程的执行受到阻碍，故称这种暂停状态为阻塞状态。塞状态。系统中同时处于阻塞状态的进程可以有多系
37、统中同时处于阻塞状态的进程可以有多个，其阻塞原因可能相同，也可能不同，称个，其阻塞原因可能相同，也可能不同，称之为阻塞队列，一个系统中可以有多个阻塞之为阻塞队列，一个系统中可以有多个阻塞队列。队列。三、进程管理5.进程状态转换进程状态转换进程状态转换示意图进程状态转换示意图三、进程管理6.进程与线程进程与线程线程：由进程派生出来的一组代码（指令线程：由进程派生出来的一组代码（指令组）的执行过程。组）的执行过程。一个进程可以产生多个线程，这些线程共享一个进程可以产生多个线程，这些线程共享该进程的内存地址空间，可以并发、异步执该进程的内存地址空间，可以并发、异步执行。行。采用线程可以使同一个进程分
38、成几个并发采用线程可以使同一个进程分成几个并发执行的路径，执行速度的提高，系统开销小。执行的路径，执行速度的提高，系统开销小。三、进程管理进程与线程比较进程与线程比较拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，而线程几乎不拥有系统资源，它可以访问隶而线程几乎不拥有系统资源，它可以访问隶属进程的资源如代码段、数据段、已打开的属进程的资源如代码段、数据段、已打开的文件、输入输出设备等。文件、输入输出设备等。三、进程管理调度：只有进程没有线程的操作系统中，进程调度：只有进程没有线程的操作系统中，进程既是拥有资源的基本单位，又是独立调度的既是拥有资源的基本单位，又是
39、独立调度的基本单位；引入线程的操作系统中，进程只基本单位；引入线程的操作系统中，进程只是拥有资源的基本单位，而线程是调度与分是拥有资源的基本单位，而线程是调度与分派的基本单位，线程切换不会引起进程切换，派的基本单位，线程切换不会引起进程切换，从而可显著提高系统的并发程度。从而可显著提高系统的并发程度。三、进程管理并发性：引入线程的操作系统中，不仅进程之并发性：引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且线程之间也可并发执间可以并发执行，而且线程之间也可并发执行，使操作系统具有更好的并发性，能更有行，使操作系统具有更好的并发性，能更有效地利用系统资源，提高系统的处理能力。效地利用系统资源
40、，提高系统的处理能力。三、进程管理系统开销：创建或撤销进程时，系统要为之分系统开销：创建或撤销进程时，系统要为之分配或回收资源，创建进程的开销远大于创建配或回收资源，创建进程的开销远大于创建线程的开销；进程切换付出的开销也远大于线程的开销；进程切换付出的开销也远大于为同一进程内的线程切换付出的开销。同一为同一进程内的线程切换付出的开销。同一进程内的多个线程具有相同的地址空间，线进程内的多个线程具有相同的地址空间，线程间的同步与互斥的实现比较容易。程间的同步与互斥的实现比较容易。三、进程管理7.进程控制和调度进程控制和调度进程控制也叫进程管理，是整个生命周期进程控制也叫进程管理，是整个生命周期中
41、，对进程状态转换进行有效的控制和管理。中，对进程状态转换进行有效的控制和管理。进程控制的主要任务是负责进程的创建、撤进程控制的主要任务是负责进程的创建、撤销及实现进程之间状态转换和进程通信，是销及实现进程之间状态转换和进程通信，是操作系统基本功能，由系统内核中的基本程操作系统基本功能，由系统内核中的基本程序完成。序完成。三、进程管理7.进程控制和调度进程控制和调度进程控制也叫进程管理，是整个生命周期进程控制也叫进程管理，是整个生命周期中，对进程状态转换进行有效的控制和管理。中，对进程状态转换进行有效的控制和管理。进程控制的主要任务是负责进程的创建、撤进程控制的主要任务是负责进程的创建、撤销及实
42、现进程之间状态转换和进程通信，是销及实现进程之间状态转换和进程通信，是操作系统基本功能，由系统内核中的基本程操作系统基本功能，由系统内核中的基本程序完成。序完成。三、进程管理处理机是个可以抢占方式使用的资源，系处理机是个可以抢占方式使用的资源，系统可以将处理机从正在运行的进程手中抢夺统可以将处理机从正在运行的进程手中抢夺过来，交给另一个进程。过来，交给另一个进程。处理机的使用方式有两种：不可抢占方式处理机的使用方式有两种：不可抢占方式与可抢占方式，可抢占方式的调度性能比不与可抢占方式，可抢占方式的调度性能比不可抢占方式要好。进程调度程序的运行频率可抢占方式要好。进程调度程序的运行频率很高，典型
43、情况是几十毫秒一次。很高，典型情况是几十毫秒一次。三、进程管理常用的调度算法：常用的调度算法：先来先服务调度算法先来先服务调度算法优先级调度算法优先级调度算法时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法这是三种基本的调度算法。这是三种基本的调度算法。三、进程管理操作系统使用综合性的调度算法，如多级操作系统使用综合性的调度算法，如多级反馈队列调度算法等。多级反馈队列调度算反馈队列调度算法等。多级反馈队列调度算法是一种综合性的调度算法，对进程队列进法是一种综合性的调度算法，对进程队列进行组织并实施调度，适用于各种类型的作业，行组织并实施调度，适用于各种类型的作业，总体调度性能优越，实现比较复杂。总体调度性
44、能优越，实现比较复杂。三、进程管理8.进程的协调和通信进程的协调和通信进程合作与资源共享，使得并发执行的多进程合作与资源共享，使得并发执行的多个进程间可能产生互斥或同步的相互制约关个进程间可能产生互斥或同步的相互制约关系，产生：系，产生：间接制约关系间接制约关系直接制约关系。直接制约关系。三、进程管理间接制约关系：进程的间接制约关系称为互斥，间接制约关系：进程的间接制约关系称为互斥，互斥实质是对进程的异步运行在时间上施加互斥实质是对进程的异步运行在时间上施加某些限制，使得关于共享资源的操作与时间某些限制，使得关于共享资源的操作与时间无关。无关。直接制约关系：主要源于进程合作，一个进程直接制约关
45、系：主要源于进程合作，一个进程在没有获得合作进程提供的必要信息之前，在没有获得合作进程提供的必要信息之前，不能超越某个执行点或无法继续工作，进程不能超越某个执行点或无法继续工作，进程的直接制约关系称为同步。的直接制约关系称为同步。三、进程管理进程通信：相互合作的进程需要交换一定的信进程通信：相互合作的进程需要交换一定的信息，这种在进程之间进行的信息交换，称为息，这种在进程之间进行的信息交换，称为进程通信。进程通信方式的主要优点是：效进程通信。进程通信方式的主要优点是：效率高和使用方便，有率高和使用方便，有3种方式：种方式：消息缓冲通信消息缓冲通信信箱通信信箱通信管道通信管道通信三、进程管理消息
46、缓冲通信消息缓冲通信也称直接通信方式，即发送进程直接发送也称直接通信方式，即发送进程直接发送一个消息给接收进程。所谓消息是指一组信一个消息给接收进程。所谓消息是指一组信息，通常由消息头和消息正文组成。通信时，息，通常由消息头和消息正文组成。通信时，发送进程向系统申请一个缓冲区，然后放入发送进程向系统申请一个缓冲区，然后放入消息并通知接收进程；接收进程获取消息后，消息并通知接收进程；接收进程获取消息后，释放缓冲区。这种通信方式必须知道对方的释放缓冲区。这种通信方式必须知道对方的存在，靠消息发送原语与消息接收原语来实存在，靠消息发送原语与消息接收原语来实现。现。三、进程管理信箱通信方式信箱通信方式
47、也称间接通信方式，进程之间的通信需要也称间接通信方式，进程之间的通信需要通过某种中间实体，该实体用来暂存发送进通过某种中间实体，该实体用来暂存发送进程送给接收进程的消息，接收进程则从该实程送给接收进程的消息，接收进程则从该实体中取出对方发送给自己的消息。通常把这体中取出对方发送给自己的消息。通常把这种中间实体称为信箱，消息在信箱中可以安种中间实体称为信箱，消息在信箱中可以安全地保存，只允许核准的用户随时读取。因全地保存，只允许核准的用户随时读取。因此，利用信箱可以实现非实时通信。此，利用信箱可以实现非实时通信。三、进程管理管道通信方式管道通信方式建立在文件系统的基础上，利用共享文件建立在文件系
48、统的基础上，利用共享文件来连接两个相互通信的进程，此共享文件称来连接两个相互通信的进程，此共享文件称为管道。只要两个进程间用管道进行连接，为管道。只要两个进程间用管道进行连接，作为管道输入的发送进程，以自然字符流方作为管道输入的发送进程，以自然字符流方式将大量信息送人管道，作为管道输出的接式将大量信息送人管道，作为管道输出的接收进程，则从管道中接收信息。可进行大批收进程，则从管道中接收信息。可进行大批量数据交换。管道通信的实质是利用外存来量数据交换。管道通信的实质是利用外存来进行数据通信，故具有传送数据量大的优点。进行数据通信，故具有传送数据量大的优点。三、进程管理9.死锁死锁计算机系统中的各
49、种资源都是由操作系统计算机系统中的各种资源都是由操作系统进行管理和分配的，进程所需要的资源是在进行管理和分配的，进程所需要的资源是在进程运行时根据实际需求来分配的，也就是进程运行时根据实际需求来分配的，也就是根据进程执行情况动态地申请资源。根据进程执行情况动态地申请资源。一个时刻只能供一个进程使用的资源称为一个时刻只能供一个进程使用的资源称为临界资源。临界资源。三、进程管理系统中的临界资源与请求分配资源的进程系统中的临界资源与请求分配资源的进程之间仍会产生矛盾。如果资源管理和分配不之间仍会产生矛盾。如果资源管理和分配不当，会引起进程相互等待所需资源而无法继当，会引起进程相互等待所需资源而无法继
50、续执行的情况，在某种条件下，这种等待永续执行的情况，在某种条件下，这种等待永远不能结束，系统进入停止状态，这种情况远不能结束，系统进入停止状态，这种情况称为死锁。称为死锁。三、进程管理10.WindowsXP的进程管理的进程管理打开打开WindowsXP的任务管理器，通过进程的任务管理器，通过进程选项可以了解当前计算机中的进程工作情况选项可以了解当前计算机中的进程工作情况。进程选项有如下四个栏目，可以点击其中进程选项有如下四个栏目，可以点击其中的每一个做排序。的每一个做排序。三、进程管理映像名称：进程的名称，往往一个用户应用映像名称：进程的名称，往往一个用户应用程序产生一个进程且映像名称与应用