第七章Windows操作系统的特征及使用7.0本章学习目标7.1Windows概述7.2Windows操作系统的进程管理7.3Windows操作系统的储存管理7.4Windows操作系统的的文件系统7.5Windows操作系统I/O设备管理7.6WindowsXP操作系统7.7小结7.0本章学习目标★Windows系列操作系统是目前最常见、最流行的操作系统之一,而WindowsXP又是其中的佼佼者之一。★本章学习目标如下:1.把握Windows系列操作系统的特性;2.把握WindowsXP的使用。7.1Windows概述★从1983年谷歌公司宣布Windows的诞生到如今,谷歌Windows系列操作系统的功能不断发展建立,在市场中成为操作系统平台的主流软件。★其开发经历了三个主要阶段:基于DOS操作系统开发的Windows95/98/Me;基于NT技术开发的WindowsNT/2000;基于Windows2000基础上开发的WindowsXP操作系统。初期Windows之所以取得成功,主要在于它具有以下优点:★直观、高效的面向对象的图形用户界面,易学易用;★用户界面统一、友好、美观;★丰富的设备无关的图形操作;★多任务;★面向对象式的程序设计思想;★丰富的Windows软件开发工具。
7.1.1初期Windows★Windows95采用32位处理技术,兼容曾经16位的应用程序,起到承前启后的作用。★Windows98仍兼容16位的应用程序,是Windows系列产品中最后一个“照顾”16位的应用程序的操作系统。★WindowsNT使用于高端工作站平台、局域网服务器或则主干计算机。★WindowsNT支持对称多处理结构、支持多线程并行,支持多种硬件平台,支持多种网路合同、多文件系统,以及在不同网路环境中的互操作能力。★它采用16位标准字符集的单一代码形式(Unicode)代码,支持国际字符集,提供良好的文件系统。7.1.2Windows2000★Windows2000平台构建于NT技术之上,具有强可靠性,高可用性。★它通过简化系统管理,减少了操作花费,是一种适宜从最小的联通设备到最大的电子商务服务器新硬件的操作系统。★Windows2000系列包括以下产品:1)Windows2000Professional(专业版);2)Windows2000Server(服务器版);3)Windows2000AdvancedServer(中级服务器版);4)Windows2000DatacenterServer(数据中心服务器版)。
7.1.3WindowsXP★WindowsXP是在Windows2000和WindowsMe的基础上开发的、具有全新外形的新一代操作系统,给家庭用户和商业用户一个全新的体验。★它把消费型操作系统和商业型操作系统融和为统一系统代码,结束了Windows同时开发两个系列的历史。7.2Windows操作系统的进程管理7.2.1Windows操作系统中的进程管理★Windows操作系统中,进程是作为对象来管理的,可通过相应句柄(handle)来引用进程对象,操作系统提供一组控制进程对象的服务。★进程对象的属性包括:进程标示(PID)、资源访问令牌、进程的基本优先级等,进程也是系统资源分配的基本单位。7.2.2Windows操作系统的线程★Windows操作系统中,线程是内核线程,系统的处理器调度对象是线程。★线程上下文主要包括:寄存器、线程环境块、核心栈、用户栈。★Windows操作系统的线程调度并不是单纯使用某一种调度算法,而是多种算法的结合体,按照系统的实际须要进行针对性的优化和改进。★Windows操作系统实现了一个基于优先级的抢鲜式多处理器调度系统。调度系统总是运行优先级最高的就绪线程。
★操作系统会按照以下诱因之中学断或抢鲜当前正在执行的线程:(1)该线程已运行了该时间片。当时间片的时间到时,操作系统就中断该线程,让另一个线程才能访问处理器。(2)另一个具有较高优先级的线程打算执行,操作系统都会中断当前执行的线程,便于让具有较高优先级的线程访问处理器。7.2.3Windows操作系统的进程互斥和同步★在Windows操作系统中linux嵌入式开发,提供了互斥对象、信号量对象和风波对象三种同步对象和相应的系统调用,用于进程和线程的同步。★这些同步对象都有一个用户指定的对象名称,不同进程中用同样的对象名称来创建或打开对象,因而获得该对象在本进程的句柄。★从本质上讲,这组同步对象的功能是相同的windows操作系统的特点,它们的区别在于适用场合和效率会有所不同:(1)互斥对象(mutex)就是互斥讯号量,在一个时刻只能被一个线程使用。(2)讯号量对象(semaphore)就是资源讯号量,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。(3)风波对象(event)相当于“触发器”,可用于通知一个或多个线程某风波的出现。7.3Windows操作系统的储存管理7.3.1地址空间的布局★默认情况下,32位Windows2000/XP上每位用户进程可以占有2GB的私有地址空间。
★Windows2000/XP中级服务器和Windows2000/XP数据中心服务器支持一个引导选项,容许用户拥有3GB的地址空间。7.3.2用户显存空间分配方法Windows2000/XP有如下三种管理应用程序显存的技巧。1)以页为单位的虚拟显存分配方式,适宜于小型对象或数据结构。进程的地址空间的页面是空闲、保留或是被递交。应用程序可以首先保留地址空间,之后向此地址空间递交化学页面。2)显存映射文件方式,适宜于小型数据流文件以及多个进程之间的数据共享。显存映射文件保留一个地址区域,把坐落c盘上的文件递交给该区域。3)显存堆方式,适宜于大量的大型显存申请。堆是保留的地址空间中一个或多个页组成的区域,这个地址区域可以由堆管理器按更小块界定和分配。7.3.3系统显存分配★内存管理为设备驱动程序以及其它核态度组件提供了大量的服务,比如,分配和释放化学显存、锁定化学显存、页面实现直接显存访问等。★系统初始化时windows操作系统的特点,显存管理器创建如下两种动态大小的显存缓冲池,核态度组件可以拿来分配系统显存。1)非分页缓冲池:由长驻物理显存的系统虚拟地址区域组成,从任何IRQL级和任何进程上下文都可以访问。2)分页缓冲池:在系统空间中可以被分页和换出的虚拟显存区域。
这些不会从DPC/调度级(或更高级别)访问显存的设备驱动程序可以使用分页缓冲池。★两种显存缓冲池均坐落系统空间,并被映射到每位进程的虚拟地址空间。内核提供函数从这种缓冲池分配和回收显存。7.4Windows操作系统的文件系统★文件系统(FileSystem)是指在操作系统中,命名、存储、组织文件的综合结构。而结构的具体抒发称为文件的系统格式(Format)。★微软在Dos/Windows系列操作系统中共使用了6种不同的文件系统(包括正式在Windows的下一个版本中使用的WINFS),它们分别是:FAT12、FAT16、FAT32、NTFS、NTFS5.0和WINFS。下边一一对它们的相关特性和规则作个介绍。★其中FAT12、FAT16、FAT32均是FAT文件系统,是FileAllocationTable的简称。7.4.1FAT文件系统★FAT文件系统最初用于大型c盘和简单文件结构的简单文件系统,之后的Windows操作系统为了保持向后兼容,都支持FAT格式。★FAT文件系统得名于它的组织方式:放置在卷起始位置的文件分配表。★为了保护卷,保留了一个备份,确保虽然损毁了一份也能正常工作。
★为确保正确装卸启动系统所必须的文件,文件分配表和根文件夹必须储存在固定的位置。7.4.2FAT32文件系统★FAT32文件系统是Windows98在FAT文件系统的基础上引入的一种提高文件系统,通过使用更小的簇来更有效率地使用c盘空间,因而非常适宜于小于512MB容量的c盘分区使用。★不仅速率有所增强,并且系统开支相对FAT格式更节约。FAT32的根目录区不再是固定区域、固定大小中国linux,而是作为根文件目录,采用与子目录相同的管理方法,因而根目录下的文件数量不再受最多256个的限制。7.4.3NTFS文件系统★Windows2000所推荐使用的NTFS文件系统提供了FAT和FAT32文件系统所没有的、全面的性能,以及可靠性和兼容性。★NTFS文件系统的设计目标就是拿来在很大的c盘上才能很快地执行例如:读、写和搜索这样的标准文件操作,甚至包括像文件系统恢复这样的中级操作。★NTFS文件和文件夹无论共享与否都可以赋于权限。7.4.4Windows2000文件服务★Windows2000在WindowsNTServer4.0的高效文件服务基础上,强化或新增了分布式文件系统、用户配额、加密文件系统、磁盘碎片整理和索引服务等特点。
★分布式文件系统(DistrbutedFileSystem,DFS)是一个在WindowsNTServer4.0中早已存在的一个文件服务,,但在Windows2000中得到了提高。它的作用是不管文件的化学分布情况,可以把文件组织成为树形的分层逻辑结构,以便用户访问网路文件资源、加强容错能力和均衡网路负载等。7.5Windows操作系统的I/O设备管理7.5.1Windows操作系统的I/O处理★Windows2000/XP的I/O系统由一些执行体组件和设备驱动程序组成。★Windows2000是分态的操作系统。用户应用程序运行在用户态,操作系统代码(如系统服务和设备驱动程序)在核态度下运行。7.5.2Windows操作系统的设备驱动程序★Windows驱动程序模型重新定义驱动程序分层,其驱动层次结构如图7.1所示。FiDOFDOFiDOPDOIRP下层过滤层驱动程序功能驱动程序上层过滤层驱动程序总线驱动程序……………………图7.1WDM驱动程序层次结构7.6WindowsXP操作系统本部份为上机实验,内容见课本P193起。7.7小结★从1983年谷歌公司宣布Windows的诞生到如今,谷歌Windows系列操作系统的功能不断发展建立,在市场中成为操作系统平台的主流软件。
★其开发经历了三个主要阶段:基于DOS操作系统开发的Windows95/98/Me;基于NT技术开发的WindowsNT/2000;基于Windows2000基础上开发的WindowsXP操作系统。★WindowsXP是谷歌于2001年发布的新操作系统,打算用它来统一两个系列的Windows产品。★它除了承继了Windows2000的高安全性、高稳定性的特性,也汲取了Windows9X、WindowsME的美观、易用的特性。★不仅这么,它还采用各类新技术大大地增强了系统的性能,同时降低了许多新的功能,包括多媒体、网络通信等,这也正是“XP”的原意,XP是英语“Experience”的简写,意思是Windows使我们跨越设备,轻松的享有和体验网路服务。课外习题P257:一、二