作业系统在背后进行的软体.ppt
作業系統在背後進行的軟體,第二章,學習目的,了解作業系統的功能明瞭個人電腦作業系統的基本概念描述圖形化作業系統的優點辨別不同版本的 Microsoft Windows 之間的差異解釋為何需要網路作業系統了解大型電腦上資源分配的方法說明多工、多重程式和分時概念的不同處解釋記憶體管理的原則列出通常由工具程式所負責的功能,內容,作業系統：隱藏的軟體 系統軟體OS 的功能OS 的類型MS-DOSMicrosoft WindowsMac OSUNIXLINUX網路作業系統 NOS資源分配工具程式,作業系統隱藏的軟體,定義 對所有資源提供存取核心管理作業系統常駐在記憶體中載入一組存在於應用軟體和電腦硬體之間的程式控制作業系統非常駐部分的基礎軟體系統開機 將核心載入記憶體,系統軟體,定義：所有和電腦操作有關的程式元件作業系統工具程式程式語言的翻譯器,OS 的功能,管理電腦資源CPU記憶體磁碟機印表機建立使用者介面執行應用軟體並提供服務執行所有的輸入和輸出動作,使用者介面,使用者與作業系統之間溝通的橋樑兩種形式命令列介面以文字為主必須手動鍵入命令範例：MS-DOS、Unix圖形化使用者介面(GUI)視覺化的影像功能表範例：Windows、Mac OS、Linux,平台,定義：電腦硬體與作業系統軟體的組合，用來指出其它軟體是否可以在這種組合的環境下執行Wintel此 PC 使用 Intel 的 CPU，上面 執行 Microsoft Windows,OS 是隱藏的,使用者有興趣的是能讓 PC 變得有用的應用軟體應用軟體會根據平台的不同而不同使用者必須知道 OS 的種類使用者必須知道 OS 的功能,OS 的種類,命令列介面單一使用者 PC網路作業系統(NOS),MS-DOS,命令列介面命令提示字元 系統提示你要你輸入東西的符號鍵入一個命令不夠 user-friendly,Microsoft Windows,圖形化使用者介面更容易存取 OS大部份的新個人電腦在出廠時就已經安裝好 Windows了,GUI,在螢幕上的圖案圖示功能表下拉式快顯式按一下即可執行某個命令或功能快速容易直覺,早期的 Windows,算是 MS-DOS 的作業環境殼層 加在使用者與 DOS 之間的一層東西,今日的 Windows,家用/一般消費者市場Windows 95Windows 98Windows Millennium Edition(ME)企業市場Windows NTWindows 2000Windows XP口袋型電腦及 Internet 家電Windows CE,Windows 95 與 98,是個完整獨立的作業系統DOS 命令仍舊可以使用啟動程式的方法是開始按鈕連按兩下程式圖示 工作列方便在已開啟程式之間相互切換長檔名允許最長可以到 255 個字元隨插即用物件連結與內嵌(OLE),Windows 98 另加的新功能,Internet/intranet 的瀏覽功能支援 DVD 與最新的多媒體元件支援大容量的硬碟機觀看電視節目與廣播功能精靈程式,Windows 的改進功能,備份與其它軟體的介面網路功能安全機制Dr.Watson,Windows,幫助減少個人電腦的擁有與維護成本,Windows MEMillennium Edition,多媒體支援-Windows Media Player 7點唱機可將音樂 CD 錄成數位檔案Windows Movie Maker提供基本的視訊編輯功能Windows Image Acquisition可處理掃瞄器和數位相機,Windows MEMillennium Edition,增進可靠度系統檔案保護自動更新系統還原支援中心家庭網路方面的支援提供精靈程式引導使用者連線多台電腦及週邊設備多位使用者可以共享一個 Internet 連線,Windows NTNew Technology,更高的穩定性更強的安全機制版本NT WorkstationNT Server缺點缺乏對舊版 Windows 和 MS-DOS 軟硬體的支援在學習與使用上比較複雜需要更多的記憶體與更有威力的 CPU,Windows 2000,增強穩定性方面的功能增強安全方面的功能加入了 Windows 98 的硬體簡易安裝功能版本個人使用 Windows 2000 Professional網路伺服器使用 Windows 2000 Server原本希望可以提供一個能同時適用於家用與企業用兩個市場的單一作業系統，取代 Win NT 與 Win 98,Windows 2000,複雜電腦資源的需求高相對於 Windows NT 的改進處會記錄使用者的喜好可以自己修復應用程式軟體支援 Windows 98 的檔案結構使用隨插即用對膝上型電腦有更好的支援,Windows XP,擴充 Windows ME 並提供更穩定的環境分成兩類網路伺服器根據網路的複雜度分為 3 個版本桌上型電腦2 個版本Windows XP Professional Windows XP Home Edition,Windows CE Consumer Electronics,用在內嵌式系統工業用的控制器機器人辦公室設備相機電話家庭娛樂設備汽車的導航系統口袋型 PCInternet 家電市場,Windows CE Consumer Electronics,它是 Windows 的子集需要的記憶體較少配合較小的螢幕較少的檔案儲存空間或甚至沒有提供 Internet 連線功能,協助工具的選擇,視覺聽覺觸覺,Mac OS,第一個在市場上很成功的 GUI(1984)它成為其它 GUI系統在開發時的參考模型,UNIX,支援多使用者分時以字元為主的系統命令列使用者介面它可以在多種處理器與多種類型的電腦上執行它是目前 Internet 上的伺服器主要使用的 OS,LINUX,類似 UNIX 的 OS它是種開放原始碼(Open-source)軟體免費下載可以修改免費散佈限制 所做的任何修改也必須免費讓大眾使用安裝在 PC 上大部分 PC 在出廠前都已經安裝好 Windows把 Linux 以雙重開機（dual-boot）組態的方式與 Windows 安裝在同一台電腦上,LINUX,超越 Windows 的優點非常穩定來自 Internet 的支援重新安裝很簡單缺點應用程式比較欠缺,網路作業系統 NOS,設計目的是讓網路上的電腦能透過網路共享資源範例Windows 2000 ServerNovell NetWare提供資料保全功能疑難排解功能系統管理功能,NOS 的功能,將用戶端電腦與伺服器電腦分開伺服器檔案管理用戶端對伺服器發出請求訊息處理它有自己的本機 OS讓資源看起來像是就在用戶端電腦上執行的一樣,大型電腦,可以讓很多使用者同時使用OS 在“背地裡”運作讓使用者可以共享OS 必須控制誰取得資源的存取權保持不同使用者的程式不會相混淆,資源分配,資源 要完成某項工作所需要的硬體或軟體資源配置 指派電腦資源給某特定程式資源釋回 當工作完成時將分配給它的資源釋回,分配 CPU,一個 CPU多元程式處理事件驅動分時一個以上的 CPU多工處理 使用多個 CPU 同時執行多個程式,多元程式處理,一個 CPU兩個或多個處理程序在同一時段一同執行開啟多個處理程序在同一時間內只有一個處理程序可以使用 CPU這樣做有效率的原因是因為 CPU 的速度比輸出/輸入速度快上許多倍,事件驅動多元程式處理,在同一時間內只有一個程式可以使用 CPU它的處理將會因為程式中的事件而被中斷當處理過程需要暫時擱置時，就會產生一個中斷這是作業系統將要找出中斷發生的原因並決定誰可以接著擁有 CPU 時間的訊號,事件驅動多元程式處理範例,若有兩個程式正在執行 薪資程式與庫存管理薪資程式需要讀取一筆員工記錄所以薪資程式產生一個中斷正常的處理過程因而暫時擱置CPU 會查看這個中斷並啟始這個讀取動作當 CPU 在等待這個讀取動作完成的同時，它會開始處理庫存管理程式,事件驅動多元程式處理範例,當讀取動作完成時，系統產生另一個中斷正常的處理過程會暫時擱置CPU 會查看這個中斷並找出原因接下來 CPU 可能會繼續處理庫存管理程式，或是回到薪資程式，根據它們的優先權而定,分時系統多元程式處理,在同一時間內只有一個程式可以使用 CPU程式會分配到一小段的 CPU 時間當時間片段結束時CPU 會開始處理另一個程式回應時間會根據系統使用者的人數多寡而不同,共用記憶體,要執行的程式一定要放到記憶體中問題程式互相爭奪空間若是來了一個非常大的程式每個程式的記憶體空間絕對不能重疊,記憶體管理,提供程式互相分開的記憶體空間記憶體保護功能的目的是讓程式不要相互干擾,記憶體管理方法,分割或分區前景與背景虛擬儲存體(虛擬記憶體),分割或分區,將記憶體分為數個區域至少要有一個區域能存放下最大的程式問題可能會造成記憶體空間的浪費,前景與背景,程式會被放在前景或背景其中之一裡執行在前景的程式對於 CPU 時間有較高的優先權當前景程式在進行讀寫動作時，CPU 會把時間給在背景的程式程式在等待執行的期間會被放置在一個佇列中排隊,虛擬儲存體虛擬記憶體,使用分頁處理的概念將程式切割成數個相同大小的片段(分頁)將每個片段儲存在同大小的記憶體空間中(頁框)一般的大小是 2KB 或 4KB為每個分頁建立索引並儲存在分頁表中,分頁處理過程將程式的一部份放進記憶體中剩下的還是放在磁碟裡必要時將磁碟上的區塊放進記憶體中(一次一個分頁),虛擬儲存體虛擬記憶體,虛擬儲存體虛擬記憶體,問題-Thrashing有很大的一部分 CPU 時間是花在找到正確分頁並將它載入記憶體這個動作上解決方法減少同時執行的程式個數增加記憶體,記憶體保護,為了避免程式誤用其它程式的記憶體位置限制每個程式在記憶體中的活動空間為何需要程式可能會因為誤用了一個錯誤的記憶體位置，而導致其他程式的摧毀或變動可能會造成資料的破壞如果程式不小心進入了範圍以外的記憶體空間終止此程式的執行,共用儲存資源,在同一時間有一個以上的使用者需要存取同一個磁碟有個人想要寫入另一個人想要讀取OS 會記錄 I/O 的請求OS 是以收到請求的順序來處理 I/O 請求,共用列印資源,使用中的各個程式共同分享列印資源假設列印資源的共享方式和 CPU 一樣，印表機輪流為各個程式列印問題目前的程式可能會在印表機印出數行CPU 移到下一個程式第二個程式可能會在印表機印出數行，以此類推,共用列印資源,結果所有程式交雜地印出資料，這樣列印出來的結果是沒有意義的解決方法 多工列印每個程式都以為它是寫入到印表機其實程式是將要列印的內容先寫入硬碟中當程式完成時，在硬碟上的列印檔案才會被送到印表機,其它的列印問題,印表機的速度和 CPU 速度相比起來很慢解決方法CPU 先寫入到磁碟中程式會較快完成,工具程式,算是系統程式的一部份為了處理特殊的需求處理次要的維護工作不需要長駐在記憶體中,工具程式的功能,檔案管理員 協助存取儲存檔案備份與還原 把重要檔案重複複製一份，需要時再將這份備份重新載入硬碟檔案壓縮 減少儲存檔案所需要的磁碟空間磁碟重組 重新組織磁碟上的檔案，讓所有的檔案都儲存在連續的空間中以增進存取速度裝置驅動程式 將作業系統的指令轉換成它所支援的裝置所接受的格式,
