大学计算机基础 三、操作系统

Windows XP DOS Windows 7 MAC OS Linux UNIX

3 操作系统 主要内容: 3.1 操作系统的功能 3.2 文件及磁盘管理 3.3 程序与进程 3.4 Windows XP操作系统

3.1 操作系统功能 主要内容: 为什么要有操作系统？ 什么是操作系统？ 操作系统的功能 操作系统的特征 操作系统的分类

为什么要有操作系统？ 从用户角度来看，计算机系统应该是一个稳定的、对用户友好、便于操作的平台。 但是，实际上用户对硬件直接进行操作是极其困难、甚至是不可能的。 怎么办？……

什么是操作系统？ 操作系统（Operating System）是一种管理、调度、控制计算机系统资源（硬件和软件资源），合理组织计算机的工作流程，方便用户使用和可扩展的计算机程序模块的集合（系统软件）。 操作系统是 计算机的灵魂 裸机 DOS 操 作 系 统 各 种 应 用 程 序 操作系统与 计算机系统

操作系统和虚拟计算机 用户面对的是一个整体的计算机系统，分为虚拟机和物理机两个部分。 用户实际操作的是虚拟机，物理机是由OS管理和操作的。 打印2份报告！ 用户 用户面对的是一个整体的计算机系统，分为虚拟机和物理机两个部分。 用户实际操作的是虚拟机，物理机是由OS管理和操作的。 优点：将复杂的物理操作剥离并下移，交给OS去处理。

操作系统的功能 处理机管理 存储管理 设备管理 文件管理 有效地、合理地分配CPU的时间。 完成存储分配、地址转换、信息保护以及存储扩充等工作。 设备管理 对各种各样的设备进行有效地管理，为用户提供方便的操作， 提高设备的利用率。 文件管理 对文件进行组织管理、提供方便的存取和文件的安全保证机制。

操作系统的特征 并发性 两个或两个以上的事件在同一时间间隔中发生。 在早期的计算机系统中，一旦程序开始运行，就占用了这个 系统的所有空间，直到运行结束，这就是单道程序系统。 任何时刻内存中只允许一个程序在系统中运行,正在运行的程 序控制了这个系统的资源，一个程序完全运行结束后才能运行下 一个程序。 程序A 程序B 程序C 执行 内 存 时 间t 单道程序系统中程序顺序执行示意图

操作系统的特征 在多道程序系统中，“并发”是指宏观上在一段时间内可以“同时”运行多个程序。对于只有一个处理器的情况，多个进程在极短的时间内交替执行，而用户并察觉不到这种交替动作。比如我们在使用计算机时可以一边听音乐，一边调试程序。 等待指等待CPU或系统资源，处于等待状态的程序虽 不占 CPU,但仍然驻留内存. 程序A 程序B 程序C 执行 等待 内 存 时 间t 多道程序系统中程序交替执行示意图

举例：有三个程序X、Y、Z同时进入内存开始运行： 一台CPU，两台IO设备，能同时动作； 优先级：X最高，Y次之，Z最低； 设X、Y、 Z同时开始运行； 分别观察其单道和多道处理的情况。

程序X IO2 60ms CPU 20ms IO1 30ms 10ms 40ms 程序Y 70ms 程序Z 时间 （ms） CPU IO 50 50 100 100 150 150 200 200 250 250 300 30 60 80 90 110 110 120 120 130 130 160 160 170 170 180 180 190 210 210 220 220 230 230 240 240 CPU Z Y X Y Z X Y Z X Z IO1 Y X Z X X IO2 X Y Y Z

操作系统的特征 共享性 多个并发执行的程序可以共同使用系统的资源（硬件和软件）。 （1）互斥共享：如打印机，一个使用，其他等待。 （2）同时访问：磁盘、处理机，一段时间内同时访问。

例 : 公共 地段 交通十字路口的控制：公共地段互斥

操作系统的特征 虚拟性 通过虚拟技术把一个物理设备虚拟为多个逻辑设备.。如处理机、共享打印机、虚拟内存。使用户在使用时感觉好像有多个设备在为其服务。 用户1 用户2 用户3 •••••• 输出 打印 打印机 主 机

操作系统的分类 操作系统 按用户界面 按用户数 按任务数 按系统功能 DOS 命令行界面操作系统 图形用户界面操作系统 单用户操作系统 多用户操作系统 单任务操作系统 按任务数 多任务操作系统 批处理系统 分时操作系统 实时操作系统 按系统功能 分布式操作系统 个人计算机操作系统 网络操作系统 嵌入式操作系统

操作系统的分类（按系统功能） 批处理系统（Batch Processing System) 批处理系统是一种“成批”处理用户作业的操作系统。 处理过程： 用户根据任务需求编制好程序，准备好数据，一次提交给系统，然后不再与作业进行交互，直到作业运行完毕。按指定时间收取运行报告后，才能根据输出结果分析，确定是否需要进行修改再次上机。 用户提交的作业不是立即执行，由系统操作员分批进行处理，每批中的作业由操作系统控制执行。 在早期的操作系统使用，目前已经不多见。

分时操作系统(Time Sharing System) 分时系统是一种将CPU时间划分成很小的时间片，按时间片轮转法分配给多个终端用户使用的操作系统。 处理过程： 多个用户或程序分时共享硬件和软件资源，每个用户或程序在属于自己的时间片内使用计算机，依次轮转。多用户分时是当今操作系统中普遍采用的一种方式,UNIX就是典型的多用户分时操作系统. CPU 终端1 终端2 终端3 终端4

实时操作系统(Real Time Operating System) 实时系统是指对于特定的输入，系统能够在极短的时间内作出响应，并完成对该输入请求处理的操作系统。 处理过程： 实时系统采用了时间片分时技术，也具有及时性，多路性，独占性和交互性等四个特征。不过，实时操作系统与分时系统之间还是有很大的区别的。实时系统一般是专用的，其交互能力比较差，它只允许用户访问数量有限的专用程序。 主要特征： -- 实时性 -- 可靠性 主要应用：飞机售票系统，航天发射系统，生产过程自动控制、事务处理等有实时要求的领域。

分布式操作系统(Distributed Operating System） 分布式系统是指通过计算机网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来，实现信息交换或资源共享，协作完成处理任务的操作系统。 处理过程： 以计算机网络为基础，所有系统任务可在系统中任何处理机上运行，自动实现全系统范围内的任务分配并自动调度各处理机的工作负载。 基本特征： -- 功能和任务的分布性 -- 高可靠性

网络操作系统(Network Operating System ) 网络操作系统是在通常操作系统功能的基础上提供网络通信和网络服务功能的操作系统。 主要性能： 除具有一般操作系统的基本功能外，还应具有网络管理模块。负责管理整个网络资源，保证网络中信息传输的准确性、安全性和保密性，提高系统资源的利用率和可靠性。 网络功能与操作系统的结合程度是网络操作系统的重要性能指标。早期的做法是通常操作系统附加网络软件，过渡到网络功能成为操作系统的有机组成部分。 代表产品：Netware、UNIX、Linux及Windows系列。

嵌入式系统（Embedded Operating System） 嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中，对整个嵌入式系统以及它控制的各种资源进行统一管理和调度的操作系统。 主要性能： 嵌入式操作系统能够有效管理复杂的系统资源，具有实时高效性、软件固态化以及应用专业化等特点。嵌入式操作系统在制造业、过程控制、家用电器的智能化控制等领域中都得到了很好的应用。内核可剪裁，适合各种专门用途，如手机、PDA、各种专用设备。 手机操作系统是应用在高端智能化手机上的操作系统。目前应用在手机上的操作系统主要有Symbian（塞班）、Android（安卓）、iPhone（苹果） OS、Windows Phone 7等。

典型操作系统简介 1.DOS Microsoft公司研制的配置在PC机的、单用户、单任务、命令行界面的、基于磁盘的操作系统。从4.0版开始成为支持多任务的操作系统。MS DOS共发布了6版，从1.0-6.22。 2.Windows 图形用户界面、多任务操作系统，目前微型计算机中使用的主流操作系统。 如：Windows XP 、Windows 7等

3.Mac OS Mac OS是苹果公司开发的，只能运行在Macintosh系列机上的图形化操作系统。Mac OS系统设计基于Unix内核，系统设计界面合理直观，色彩丰富，系统稳定、安全易用，处处体现创新独特的苹果公司理念。由于Mac OS的架构与Windows不同，现在疯狂肆虐的电脑病毒几乎都是针对Windows的，所以很少受到病毒的袭击。Mac电脑不能直接运行Windows软件，普通的PC兼容机也不能安装苹果操作系统。缺点是与Windows缺乏较好的兼容性。

4. UNIX 操作系统 特点： - 多用户、多任务 - 开放性 - 可移植性 - 规模小、效能高 - 完备的网络功能 - 友好的用户界面 - 设备独立性 - 系统安全性好：采用树型目录结构，广泛使用在网络、大型机和工作站中。 UNIX的不同版本：IBM：AIX、SUN：Sun OS、HP：HP-UX等。

5. Linux系统 由UNIX发展而来,源代码开放、免费的操作系统。 特点： - 多用户、多任务 - 开放性好 - 稳定性高、安全可靠 　 - 开放性好 - 稳定性高、安全可靠 - 完备的网络功能，提供了完整的网络集成， - 用户界面友好 - 系统内核小，对硬件要求低 - 与UNIX兼容的32位操作系统 - 是一个十分优秀的开发平台 - 具有大量的应用软件 不同厂商根据Linux的核心，开发了各种Linux版本的程序：Red Hat Linux、Turbo Linux等。国产版本：红旗Linux、蓝点Linux等。 早期的Linux主要用命令行界面操作方式，后来人们用图形视窗软件X Window 作为Linux操作系统的配套软件，因此在Linux下也可以使用视窗界面