大学信息技术基础(2013)

1、第1章 计算机基础知识第2章 操作系统与Windows XP第3章 办公自动化Office 2003第4章 多媒体制作初步第5章 数据库技术基础第6章 网络技术基础第7章 网页制作技术第8章 信息技术与信息安全一、计算机发展与特点一、计算机发展与特点二、计算机系统组成二、计算机系统组成三、数制表示方法三、数制表示方法四、计算机信息编码四、计算机信息编码五、计算机的应用五、计算机的应用1. 电子计算机的诞生电子计算机的诞生lENIAC，EDVACl冯冯.诺依曼诺依曼l程序存储原理：采用存储程序和程序控制自动执程序存储原理：采用存储程序和程序控制自动执行的工作方式。行的工作方式。l采用二进制形式表

2、示指令和数据；采用二进制形式表示指令和数据；l计算机应该包括控制器、运算器、储存器、输入计算机应该包括控制器、运算器、储存器、输入设备和输出设备五大基本部件；设备和输出设备五大基本部件；2.计算机的发展阶段计算机的发展阶段l 半导体芯片所能容纳的晶体管数量，以每半导体芯片所能容纳的晶体管数量，以每18到到24个月为一个周期，成倍增长个月为一个周期，成倍增长(摩尔定律摩尔定律)。（1）电子管计算机）电子管计算机（2）晶体管计算机）晶体管计算机 （3）集成电路计算机）集成电路计算机 （4）大规模集成电路计算机）大规模集成电路计算机3.计算机的发展趋势计算机的发展趋势l巨型化巨型化l微型化微型化l网

3、络化网络化l智能化智能化4.新型计算机新型计算机（1）单片计算机）单片计算机 （2）生物计算机）生物计算机 （3）量子计算机）量子计算机 （4）光子计算机）光子计算机 （5）混合型计算机）混合型计算机 （6）智能型计算机）智能型计算机 5.计算机特点计算机特点（1）处理速度快）处理速度快（2）存储容量大，存储时间长）存储容量大，存储时间长（3）计算精度高）计算精度高 （4）逻辑判断能力）逻辑判断能力 （5）自动运行能力）自动运行能力（6）应用领域广泛）应用领域广泛 计算机系统计算机系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1.计算机硬件计算机硬件l 计算机硬件计算机硬件(Co

4、mputer Hardware)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、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(Input Device)l输出设备输出设备

5、(Output Device)l存储器存储器(Memory/Storage) l运算器运算器(Arithmetic Unit，AU)l控制器控制器(Control Unit，CU)3.计算机软件计算机软件 计算机软件（计算机软件（Computer Software）是指计算机系统中的程序及其文档。程序是指计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；是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。料。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本的功能，但是并不针对某一特定应用领域

6、。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，数据库管常见的系统软件有：操作系统，数据库管理系统和高级语言编译程序理系统和高级语言编译程序l常见的应用软件有：辅助教学软件，辅助常见的应用软件有：辅助教学软件，辅助设计软件，文字处理软件，信息管理软件设计软件，文字处理软件，信息管理软件和自动控制软件等。和自动控制软件等。1.数制数制 数制也称计数制，是指用一组固定符号和统一数制也称计数制，是指用一组固定符号和统一规则来表示数值的方法。

7、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（Decimal Notation） 二进制（二进制（Binary Notation） 八进制（八进制（Octal Notation） 十六进制数（十六进制数（Hex decimal Notation）1.数制数制u基数Ru元素、系数u位权值Rmnnaaaaaaa).(21011mmnnnnRaRaRaRaRaRaRa2211001111系数系数基数基数位权值位权值2. 数制间的转换数制间的转换 将数由

8、一种数制转换成另一种数制称为数制将数由一种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。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

9、间的转换u二进制与八、十六进制间的转换mmnnnnRaRaRaRaRaRaRa2211001111十进制转进制：除基取余、乘基取整十进制转进制：除基取余、乘基取整Rmnnaaaaaaaaaaaaa).(54321012341二进制转十六进制：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000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D6011

10、06614111016E701117715111117F1. 存储单位存储单位存储单位表存储单位表名称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。l 国标区位码：

11、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GB 2312和和GBK两种。两种。l 其他编码：其他编码：BIG5，HZ，CJK，Unicode2.编码体系编码体系l 区位码：区位码：2083或或1453H（以（以“大大”为例，下同）为例，下同）l 国标码：国标码：3473H=区位码区位码+2020Hl 机内码：机内码：B4F3H=国标码国标码+8080Hl 字形码字形码l 输入码：输入码：DA、K等等3.数值编码体系数值编码体系l数的

12、大小数的大小l数的符号数的符号l小数点小数点定点数表示方法定点数表示方法l定点整数定点整数l定点小数定点小数l定点数的范围和精度定点数的范围和精度浮点数表示方法浮点数表示方法l尾数与阶码尾数与阶码l浮点运算方法浮点运算方法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(1) 原码原码 原码原码(True Form)是一种计算机中对数是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法，以数值的最高位字的二进制定点表示方法，以数值的最高位为符号位，该位为为符号位，该位为0表示正数，该位为表示正数，该位为1表示表示负数，其余位表示数值的大小。负数，其余位表示数值的大小。l 原码的优

13、点是简单直观，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。 (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。 (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；由负数补码还

14、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。 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，下位，下面各数据的大小是多少？面各数据的大小是多少？FFFFH8000H补码是计算机中重要的编码形式，注意：补码是计算机中

15、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(4)溢出处理溢出处理 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。

16、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。 1. 科学计算科学计算(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

17、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(Process Control，PC)5. 人工智能人工智能(Artificial Intelligence，AI)6. 网络应用网络应用(Net Application，NA)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l操作系统就相当于计算机系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

18、仅仅管理好硬、软件件和软件资源，而且仅仅管理好硬、软件资源是不够的，更重要的是控制、调度好资源是不够的，更重要的是控制、调度好这些资源，最终目标只有一个：为计算机这些资源，最终目标只有一个：为计算机用户服务。用户服务。l计算机操作系统是方便用户使用、管理和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（或程控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。序集合）。 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。增加一层系统软件后，就变成了一台新的、功能扩展的计软

19、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，也可称为虚拟计算算机，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机，所以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（虚拟计算机改造成具有更强功能的计算机（虚拟计算机）。算机）。 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，却又不同于其大类。操作系统是系统软件，却又不同于其它的系统软件，其它系统软件必须受操作系它的系统软件，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统的管理和控制，并得到操作

20、系统的支持和服务。操作系统是加在计算机硬件上的第一服务。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层软件，带有操作系统的计算机像是在裸机上扩充了一层上扩充了一层“硬件硬件”的一台功能更强的虚的一台功能更强的虚拟计算机。拟计算机。 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）(1) 用户服务的角度用户服务的角度 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

21、统面向用户的任成各项任务，这就是操作系统面向用户的任务（作业）管理功能。务（作业）管理功能。(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，一调其工作。根据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般操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。 (

22、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有管理知识。管理工作的含义是管理者按一定的时间（随时间动态变化）和一定的空间定的时间（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、（不同的位置和大小）调度所管辖下的人力、物力和财力进行协调工作。物力和财力进行协调工作。 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

23、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 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（Batch Processing OS）分时操作系统（分时操作系统（Time Sharing OS）实时操作系统（实时操作系统（Real Time OS）网络操作系统（网络操作系统（Network OS）分布式操作系统（分布式操作系统（Distributed OS）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计算机做的一件事，通常

24、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。看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事务处理过程中，要求计算机系统所做工作的集合。的集合。 操作系统作业管理的任务是为方便用户建操作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。完成任务后将其撤销。 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

25、入以及系统建立起作业控制块的管理控制两个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过程。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，以提高接口，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。系统的吞吐量和缩短作业的周转时间。 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）或者程序（系统调用）向计算机发出请求，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多个用户的请求以用户作业的方式在后备存储设备中等待；储设备中等待； 当计算机收到用户请求后，利用操作系统当计算机收

26、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，完成用户作序、有效地使用各种系统资源，完成用户作业的处理。业的处理。(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 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

27、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。(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；命令，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

28、用的接口，用来请求操作系统服务，系统调用的接口，用来请求操作系统服务，简称程序接口。简称程序接口。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并将相应的命令操作转向对应的命令处理程序；序； 其二是接收从操作系统传来的信息，然后通其二是接收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。 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，简称程方式，用它们来请求操

29、作系统服务，简称程序接口。序接口。 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。 2. Windows XP的用户与作业管理的用户与作业管理 Windows XP是一个常用的多用户多任务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。操作系统，这里说的任务与作业是等同的。 正常使用情况下，正常使用情况下，Windows XP的任务管的任务管理对用户来说是完全透明的，可以为用户定理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。制符合习惯的、个性化要求的任务栏。(1) 用户管理用户管理

30、 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码及用户权限等内容，用户管理对系统和网络运行的安全至关重要。络运行的安全至关重要。Windows XP操作系操作系统中帐户分为统中帐户分为3类：类： 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。(2) 创建任务创建任务 Windows XP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。通常情况下用户可个工作窗口

31、形式出现的。通常情况下用户可以通过：以通过：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。(3) 任务管理任务管理 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题栏为蓝色，其他的任务窗口的标题栏为灰色。色。 桌面下部的任务栏中会出现各任务

32、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。用程序窗口间直接切换。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以打开可以打开Windows XP的任务管理器，通过其的任务管理器，通过其中应用程序选项可以了解计算机已经运行任中应用程序选项可以了解计算机已经运行任务的工作情况。务的工作情况。 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 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

33、排源之一。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多任务使用处理机，也就是把处理机合理地分配给多个任务使用。分配给多个任务使用。 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，的概念，处理机的分配对象也大都是进程，因此处理机管理被归结为进程管理。因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发运行，争夺处理机和共享其它有限的系统

34、资源，因此进程管理是操作系统中最重要、资源，因此进程管理是操作系统中最重要、最复杂的管理。最复杂的管理。 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；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

35、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，是操作关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。系统进行资源分配的单位。2. 进程与程序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；程序是永久的，进程是有生命周期的，且

36、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。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

37、；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）4. 进程状态进程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。 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

38、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。 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。 阻塞状态：正在执行的进程，由于等待某阻塞

39、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。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 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

40、（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、异步享该进程的内存地址空间，可以并发、异步执行。执行。 采用线程可以使同一个进程分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。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、

41、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。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。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

42、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，提高系统的处理能力。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

43、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。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。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

44、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。 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

45、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，典型情况是几十毫秒一次。很高，典型情况是几十毫秒一次。 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。 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

46、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。总体调度性能优越，实现比较复杂。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。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

47、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。 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

48、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 管道通信管道通信消息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

49、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。 信箱通信方式信箱通信方式 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

50、以实现非实时通信。 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

51、据量大的优点。进行数据通信，故具有传送数据量大的优点。 9. 死锁死锁 计算机系统中的各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。 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

52、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。 10. Windows XP的进程管理的进程管理 打开打开Windows XP的任务管理器，通过进的任务管理器，通过进程选项可以了解当前计算机中的进程工作情程选项可以了解当前计算机中的进程工作情况况 。 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。映像名称：进程的名称，往往一个用户应用

53、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程序程序产生一个进程且映像名称与应用程序同名；同名；用户名：指明进程的所有者，常见的有用户名：指明进程的所有者，常见的有4种：种：当前用户或者是管理员、当前用户或者是管理员、SYSTEM、本地、本地服务和网络服务；服务和网络服务；CPU：反映进程当前占用：反映进程当前占用CPU的百分比；的百分比；内存：反映进程占用内存的情况。内存：反映进程占用内存的情况。 计算机系统一般把存储器分为外存、内存计算机系统一般把存储器分为外存、内存和高速缓存三种。和高速缓存三种。 程序和数据可以长期保存在容量最大的外程序和数据可以长期保存在容量

54、最大的外存里，只有进入内存才能被处理机执行和处存里，只有进入内存才能被处理机执行和处理。理。 高速缓冲存储器高速缓冲存储器Cache是处理机与内存之是处理机与内存之间的缓冲区域，容量很小，主要暂存系统当间的缓冲区域，容量很小，主要暂存系统当前用的某些关键数据和预取的指令等，不能前用的某些关键数据和预取的指令等，不能存放完整的程序。存放完整的程序。 内存也即主存储器，容量一般要比外存小得多，是进程驻留与活动的地方，一直以来与处理机的地位相当，是对系统性能影响很大的瓶颈资源之一，现代操作系统存储管理的核心任务是让容量有限的内存被多任务安全、高效地共享。 操作系统把内存初始化成系统区和用户区：l 系

55、统区用于存放操作系统的程序和数据；l 用户区供多个用户程序使用。操作系统用不同的方法对用户区进行划分：l 采用静态划分法的存储管理方式主要有固定分区存储管理方式和分页存储管理方式；l 采用动态划分法的存储管理方式主要有可变分区存储管理方式和分段存储管理方式。1.存储管理功能存储管理必须具有以下四个功能： l内存分配与回收l地址映射l内存共享与保护l内存扩充 内存分配与回收l 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，使它们各得其所。提高存储器的利用率，允许申请附加内存空间，适应程序或数据动态增长的需要。l 内存回收的主要任务是收回进程不再使用的内存空间。系统中进程撤离或部分撤离，系统必须及时

56、回收进程所占有的内存空间。 地址映射l 用户程序保存在外存储器，使用逻辑地址；需要执行的程序由作业管理创建一个任务进程存储到内存中；处理机执行程序时按物理地址访问内存；l 存储管理的地址映射完成的任务是把逻辑地址转换成物理地址。保证处理机的正确执行。地址映射有两种方式： 静态重定位和动态重定位 内存共享与保护 有共享才需要保护，有保护才能正确地实现共享。 对内存区域的保护可采取如下3种措施：l 进程执行时对属于自己的内存区可读可写；l 共享区域中的信息只能读不能写；l 其它进程的专属内存区不可读、不可写。 内存扩充 内存容量总是有限的，满足大作业的存储要求，又能实现内存中存放尽可能多的用户程序

57、，常采用虚拟存储技术或自动覆盖技术，逻辑上扩充内存容量，为用户提供比物理内存空间大得多的地址空间。 内存扩充技术可以解决“小内存”运行“大作业”的问题，为用户提供一个比实际内存的容量大的虚拟存储器，起到了逻辑扩充内存空间的作用 2.存储管理方式 存储管理方式有许多，可分为实存模式和虚存模式两大类。l 采用实存模式的系统，要求进程运行时全部在内存；l 采用虚存模式下进程运行时只需部分在内存。 按照对内存划分策略的不同来分类，到目前为止使用的存储管理方式有四种类型：l分区存储管理l页式存储管理l段式存储管理l段页式存储管理 分区式存储管理 分区式存储管理是由操作系统对内存进行分区，规定每个分区只能

58、装入一个进程的存储管理方式，是一种连续分配方案。 优点是实现了多道程序共享内存，提高了CPU的利用率，管理算法简单，容易实现； 缺点是碎片问题严重，内存利用率低。 分页式存储管理 分页式存储管理的出发点，是为消除碎片而打破存储分配的连续性，使得一个作业的地址空间可以分布在若干个离散的内存块上，从而充分利用内存空间，提高内存利用率。分页是把内存空间按照固定的大小分成若干小块，每块为一页； 离散存储是通过链接将分散在多处不连续的内存空间逻辑地合并为一起，做为存储空间整体分配给进程使用。 分页式存储管理结合了固定分区管理和离散存储两种方式，基本解决碎片问题。它允许一个进程在内存中占有多个不连续的但是

59、大小相等的区域，从而消除碎片。 分页式存储管理具体分为实分页和虚拟分页两种方式。 段式存储管理 段式存储管理方式的出发点，是为了解决程序段必须存储在内存连续空间的要求，结合可变分区和离散存储的思想而产生的。 段式存储管理方式以作业地址空间中的段为单位进行动态分区，支持段的动态增长，便于实现段的共享。 规定作业的每个段装入内存的一个分区中，一个作业所有的段在内存中所占分区可以不连续，是一种支持用户分段，即模块化编程的存储管理方式，得到了绝大多数编译器的支持。 段式存储管理可分为实分段式存储管理与虚拟段式存储管理两种方式。 段页式存储管理 段页式存储管理可以实现分段、分页管理的优势互补，方便用户，

60、提高内存利用率。也就是将段式存储管理和页式存储管理结合在一起，保持二者的优点，克服二者的缺点，形成一种更佳的管理模式。 段页式存储管理技术的基本思想是用分段的方法来管理虚拟存储器，用分页的方法来分配和管理实际存储器（即内存）。 这样，既可以获得分段技术在逻辑上的优点，保持段地址空间所带来的好处，又可获得分页技术在存储空间管理方面的优点，解决碎片问题。 外存储器管理 外存储器是保存程序和数据的地方，现在的外存储器多种多样，从计算机内部常规配置的硬盘、光驱，到我们日常使用的移动存储器如U盘、MP3、带存储卡的手机等等，都可以做为外存储器使用。 计算机通过数据线和USB接口，就可以实现内存与外存的数