4.輸入/輸出設備管理
操作係統是用戶與計算機之間的接這點也體現在用戶調用外圍設備的方式。一般講,用戶並不直接指定_用哪台外圍設備,而是通過程序或縛盤命令向操作係統提出申請,說明所需使用設備的類型與台數,以及所要進行的操作的性質9換句話說,用戶隻是指定虛設備,由捧作係統中的設備管理程序,負責分配具體的物理設備,並在操作結束後收回設備。
為了讓用戶使用方便,設備管理程序模塊向用戶提供一種使用界麵,它獨立於各具體設備,具有統一的命令形式。例如設置讀命令Read、寫命令Write等,即使係統中某一類設備有不同的型號和規格,也並不要求用戶程序對他們的操作有什麼區別。
設備管理程序通常包含:設備調度,即對設備的分配與回收;緩衝區管理;設備驅動程序。
設備驅動程序負責啟動與管理具體的I/O操作,由於計算機係統可能連有多種多台外圍設備,因此備種設備驅動程序的總和,在整個操作係統中可能占有較大的比重。
5.文件管理
前麵談到的四大部分,主要是針對係統硬件資源的管理調度(處理機、主存、外圍設備)。操作係統的另一重要任務是對軟件資源的管理,即文件管理。
為了管理相當龐大的係軟件資源,以及用戶提供的程序與數據,計算機將它們組織成為若幹文件。所謂文件,是一個具有文件名的一組有序符號集餘。它可能是一個具有獨立功能含義的程序模塊,例如一個PASCAL語言編譯程序,這是一個係統程序文件;又如一個計算三角函數的源程序,這可能是一個用戶程序文件。文件的內容也可能是-組數據或文字,如一個學生成績檔案,這是一組數據;又如一份會議通知,這是一份文字。
操作係統中的文件管理模塊,又稱為文件係統。它的任務是:使用戶能有一種簡便而統一-的方法,去存取信息與管理信息,而不必過問具體的存放細節與查找細節。采取的方法是讓用戶能夠按名存取。當用戶編寫了一個程序,或是輸入了一組數據,需要送入磁盤中存放,可以為它定義一個文件名,調用一個建立文件的命令,讓它作為文件保存在係統中。至於這個文件究竟存放在磁盤的哪個區域,可交給操作係統自動管理,用戶不必操心。當需要調用時,隻需給出文件名,使用一個調用文件命令,操作係統就能按照文件名查找文件im錄,找到該文件所在的磁盤區域,將文件調入主存,進行處理。
為了管理文件,需要精心地組織文件的結構。
(1)邏輯結構
從用戶的角度,按文件內容的邏輯關聯組織文件結構,稱為文件的邏輯結構。一般采取二種結構形式:
①記錄式有結構文件。像學生檔案這種類型的數據文件,可以順其自然地將一個文件分成若幹記錄,每個記錄有若幹元素(信息項)。這樣的文件是一組連續順序的記錄集合。
②無結構流式文件。像源程序一類的文件,是若幹語句的有序集合,沒有必要去生硬地劃分記錄。
(2)物理結構
文件在外存儲器中究竟怎樣存放?其存儲結構稱為文件的物理結構,指文件存儲的物理實現結構,這決定了對文件的查找方法與管理方法。一般有以下幾種結構:
(a)連續結構(連續文件)。文件在外存中連續地存放,這種文件叫連續文件。
(b)鏈接結構(串連文件)。以數據塊為單位,鏈接成一個文件,各數據塊間可以不連續,這樣的文件叫串連文件。
(c)索引結構(隨機文件)。以數據塊為單位,各數據塊不連續,可隨機安排,通過一個索引表進行查找,這樣的文件叫做隨機文件,或叫做索引結文件。例如一份電話表,就是一種索引結構。
相應地,文件係統要建立文件目錄表,它可以分為幾級,目錄表本身也被當成一種內部文件。
文件管理的另一個任務,是保護文件的安全。有的文件是可以共享的,有的文件是特定用戶才能使用的。這就需要采取一係列控製措施,例如設置存取控製表,建立密碼口令,規定用戶權限等。
三、典型操作係統舉例
在我國最為流行的操作係統目前有:超級小型機VAX-U係列上配置的VMS操作係統,在微機中被視為一種標準的UNIX操作係統,在IBM-PC係列微機及其兼容機上配置的MS-DOS,以及主要用於八位微機的CP/M。由於PC係列的廣泛應用,本節將簡要介紹MS—DOS的結構與組成。
MS-DOS配置在IBM—PC機上,又稱為PC-DOS,我國將它漢化後,形成CCDOS,這種操作係統是為個人計算機配置的,屬於單用戶單作業操作係統,因此它較前麵介紹的操作係統功能與組成大為簡化,主要是文件管理(軟件資源管理)和設備管理(硬件資源管理)兩大部分,但在用戶界麵上為使用者提供了比較方便的環境,很受歡迎。
MS-DOS操作係統的組成,大致包含以下幾個部分:在係統板的ROM中固化了一個模塊,稱為基本輸入輸出係統BIOS;在磁盤中有四個程序模塊,引導程序,BIOS接口模塊,文件係統,命令處理程序。
ROM中的BIOS有8K字節,其中主要有這樣一些程序:對係統配置進行分析的程序,分析本係統有哪些配置自診斷測試程序,測試各主要部分能否正常工作;自舉裝入程序,通過執行這個程序,可啟動磁盤並引入操作係統;主要I/O設備驅動程序,負責管理輸入輸出設備的工作,其他中斷服務程序。這個基本輸入輸出係統模塊BIOS,實際上是操作係統與硬件設備的捧口,當在PC機上配置其他操作係統時,也可以BIOS為基礎。
BIOS接口模塊是一個可變換、可擴充的部分。當硬件係統製造完畢後,在ROM中固化的BIOS—般也就固定不變,但是係統可以不斷更新操作係統版本。BIOS接口模塊就起著連接作用,並且可通過它去修改和擴充BIOS上的某些功能,例如管理新配置的I/O設備。
文件係統模塊,負責管理係統中的各種文件即軟件資源。基本的係統軟件,以及不斷開發的各種軟件,被當作文件,納入文件係統的管理之下。為此,文件係統向用戶提供一係列的功能調用命令,相應地包含一係列有關的子程序-
MS-DOS為用戶提供了兩種用戶界麵,也就是用戶使用操作係統操縱計算機的方式。一種界麵是在用戶程序中使用功能調用命令,進入文件係統管理,調用有關軟件資源。另一種界麵是通過氣盤向係統發出命令,操作係統中的命令處理程序模塊,將解釋處理這些鍵盤命令,從而操作係統的有關管理。在第七章中,我們將進一步解釋這兩種界麵的含義,即有哪些功能調用命令與DOS命令。