04 系统软件及常用操作系统.doc

通常将软件分为：系统软件和应用软件。系统软件通常包括：操作系统、语言处理程序、各种实用程序。4.1 操作系统4.1.1 操作系统概述1) 什么是操作系统 操作系统是最基本的系统软件，是管理和控制计算机中所有软、硬件资源的一组程序。（什么是操作系统） 操作系统是计算机硬件与其它软件的接口，也是用户和计算机的接口：操作系统直接运行在裸机之上，是对计算机硬件系统的第一次扩充，在操作系统的支持下，计算机才能运行其他的软件。从用户的角度看，操作系统加上计算机硬件系统形成了一台虚拟机（广义上的计算机），它为用户构成了一个方便、有效、友好的使用环境。 操作系统作为计算机系统资源的管理者，它的主要功能是对系统所有的软、硬件资源进行合理而有效地管理和调度，提高计算机系统的整体性能。具体地说，操作系统具有处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理等功能。 引入操作系统的两个目的：第一，从用户角度来看，操作系统将裸机改造成一台功能更强、服务质量更高、用户使用起来更加灵活方便、更加安全可靠的虚拟机，以使用户无需了解许多有关硬件和软件的细节就能使用计算机，从而提高了用户的工作效率。第二，为了合理的使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整个系统的使用效率。2) 操作系统分类 按与用户对话的界面分类：命令行界面操作系统（MS DOS，Novell等）和图形用户界面操作系统（Windows，Mac OS）； 按能够支持的用户数为标准分为：单用户操作系统（MS DOS，Windows）、多用户操作系统（UNIX，Xenix）； 按是否能够运行多个任务为标准分为：单任务操作系统（MS DOS）和多任务操作系统（Windows，UNIX，Novell Netware） 按操作系统的功能为标准分类：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。a) 批处理系统：主要特点是允许用户将由程序、数据以及说明如何运行该作业的操作说明书组成的作业一批批地提交系统，然后不再与作业发生交互作用，直到作业运行完毕后，才能根据输出结构分析作业运行情况，确定是否需要适当修改再次上级。b) 分时操作系统：主要特点是将CPU的时间划分成时间片，轮流接受和处理各个用户从终端输入的命令。例如Linux，UNIXc) 实时操作系统：主要特点是对信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成。实时系统分为：实时控制系统（导弹反射系统、飞机自动导航系统）和实时信息处理系统（机票订票系统、联机检索系统）。常用的实时系统有RDOS等。d) 网络操作系统：是在单机操作系统的基础上发展起来的，能够管理网络通信和网络上的共享资源，协调各个主机上任务的运行，并向用户提供统一、高效、方便易用的网络接口的一种操作系统，例如Windows NT/Server、Novell Netware3) 常用操作系统简介 DOS命令行界面操作系统，特点：简单易学，硬件要求低，但是存储能力有限。 Windows基于图形用户界面的操作系统。 UNIX优点：具有较好的可移植性，可运行与许多不同类型的计算机上，具有较好的可靠性和安全性，支持多任务、多处理、多用户、网络管理和网络应用。缺点：缺乏统一的标准，应用程序不够丰富，并且不易学习。 LinuxLinux继承了UNIX以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统，能支持多任务、多任务和多CPU。 OS/2OS/2整体技术超过了Windows 3.X，但因缺乏大量应用软件的支持而失败。 Mac OS最早成功的基于图形用户界面的操作系统。 Novell NetWare是基于文件服务和目录服务的网络操作系统，主要用于构建局域网。4.1.2 处理机管理单道程序系统：任意时刻只允许一个程序在系统中执行，正在执行的程序控制了整个系统的资源，一个程序执行结束后才能执行下一个从程序。多道程序系统：同时多个程序加载到内存中执行，宏观上看，系统中多道程序同时执行，微观上，任意时刻仅能执行一道程序，系统中个程序是交替执行的。多道程序系统的特点： 多道：计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 宏观上并行：同时存在与内存中的几道程序处于运行过程中，从宏观上看是并行运行的。 微观上串行：内存中的多道程序轮流地占有CPU，交替执行。处理机管理主要的功能是把CPU的时间有效地、合理地分配给各个正在运行的程序。在许多操作系统中，包括CPU在内的系统资源是以进程为单位分配的，因此处理机管理在某种程度上也可以说是进程管理。进程是一个程序与其数据一道在计算机上顺序执行时所发生的活动。1) 进程的特征进程与程序是两个不同的概念，进程的四个基本特征是进程和程序的区别所在： 动态性进程是程序的一次执行过程，是一个动态的概念，而程序是计算机的指令的集合，是一个静态的概念。动态性还表现在：它由创建而产生，由调度而执行，而得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡。因而进程有一定的生命周期。 并发性并发性是指系统中可以同时有几个进程在活动，即同时存在几个程序的执行过程。并发性是进程的重要特征之一，也是操作系统的重要特征。引入进程就是为了描述操作系统的并发特征，并发性提高了计算机系统资源的利用率。 独立性进程是一个能够独立运行的基本单位，也是系统资源分配和调度的基本单位。进程得到资源后执行，失去资源后暂停执行。 异步性进程按各自独立的、不可预知的速度前进，也就是说，进程是按异步方式运行的。操作系统需要负责各个进程之间的协调运行。2) 进程的状态和调度进程的执行是间歇的、不确定的。进程在它的整个生命周期中有三个基本状态：就绪、运行和挂起。 就绪状态：进程已获得了除CPU之外的所有资源，做好了运行的准备，一旦得到CPU便立即执行，即转入执行状态。 运行状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。在单CPU系统中，只能有一个进程处于执行状态，而多CPU系统中，则可能有多个进程处于执行状态。 挂起状态：进程因等待某个时间而暂停执行时的状态，也称为等待状态或睡眠状态。进程的状态转换：3) 线程 为了提高CPU的利用率，操作系统把进程在细分成线程（Threads）。 线程又被称为轻量级的进程，描述进程内的执行，是某些操作系统分配CPU时间的基本单位。一个进程可以有多个线程，它们共享许多资源。 线程可以分为核心级线程（Kernel Thread）和用户级线程（User Thread）。核心级线程由操作系统支持，直接有操作系统产生，在核心空间运行。用户级线程由用户创建。一般来说，核心级线程比用户级线程具有更高的优先级，能优先获得CPU时间。 线程作为CPU的分配单位的好处：充分共享资源，减少内存开销，提高并发性，加快切换速度。4.1.3 存储管理操作系统的存储管理主要功能有四个方面：虚拟内存、存储器分配、地址的转换、信息的保护。1) 虚拟内存 计算机系统中，操作系统使用硬盘空间模拟内存，为用户提供了一个比实际内存大得多的内存空间，即虚拟内存。 虚拟内存的最大容量与CPU的寻址能力有关。即CPU的地址线为X位，则虚拟内存最大为2XB。 虚拟内存在windows中又称为页面文件。2) 存储器分配存储器分配是存储管理的重要部分，主要是因为： 在任何时候，存储器都是被多个进程所共享的。当一个进程创建时分配存储器，消亡时释放包括存储器在内的所有资源。 在运行过程中，进程需要的存储空间会随时变化。 有些进程放在内存中，有些进程放在外存中。进程需要在内存与外存之间调进调出，涉及内存存储器的分配和释放问题。 为了充分利用存储器，系统有时需要在存储器中移动进程。3) 地址的转换程序中使用的是逻辑地址，当程序被调入内存时，操作系统将程序中的逻辑地址转换成存储空间中的真实物理地址，即绝对地址。4) 信息的保护内存中有多个进程，为了防止一个进程的存储空间被其他的进程破坏，操作系统要采取软件和硬件结合的保护措施。4.1.4 文件系统文件是有名的一组相关信息的集合。操作系统中，负责管理和存取文件信息的部分称为文件系统或信息管理系统。文件系统为用户提供了一个简单、统一的访问文件的方法，因此它也被称为用户与外存储器的接口。1) 文件的基本概念 文件名 计算机中任何文件都有文件名。文件名是存取文件的依据，即按名存取。 文件名分为文件主名和扩展名两部分。 Windows不区分文件名的大小写，而UNIX区分。 文件类型 文件的扩展名表示文件的类型。 文件属性 文件除了文件名外，还有文件大小、占用空间、所有者等信息，这些信息都是文件属性。 文件操作 一个文件所存储的可能是数据，也可能是程序的代码，不同格式的文件通常都有不同的应用和操作。 文件常有的操作有：建立文件、打开文件、写入文件、删除文件、属性更改等。 右击打开相应的快捷菜单就可以进行操作。2) 目录结构 磁盘分区 对磁盘进行分区的目的有两个：磁盘容量很大，为了便于管理安装不同的操作系统，例如windows，linux等 在Windows中，一个硬盘可以分为磁盘主分区和磁盘扩展分区（可以只有一个主分区），扩展分区还可以细分为几个逻辑分区。 每一个主分区或逻辑分区就是一个逻辑驱动器，它们各有盘符。Windows中，一个卷是指一个主分区或一个逻辑分区。 磁盘分区后还不能直接使用，还要格式化。目的是把磁道划分成一个个扇区，每个扇区展512B；安装文件系统，建立根目录。 目录结构 目录结构是树状结构。 树状结构中：用户可以将同一个项目有关的文件放在同一个子目录中；按文件类型或用途将文件分类存放；同名文件可以存放在不同的目录中；可以将访问权限相同的文件放在同一目录，集中管理。 系统专用文件夹（例如“我的文档”“我的电脑”“网上邻居”“回收站”等），不能改名，称为系统文件夹。 目录路径若要访问的文件不在同一个目录中，就必须加上目录路径，以便文件系统可以查找到所需要的文件。 绝对路径：从根目录开始，依序到该文件之前的名称。 相对路径：从当前目录开始到某个文件之前的名称。3) Windows 文件系统目前，Windows支持三种文件系统：FAT、FAT32、NTFS。 FAT：在MS DOS采用的文件系统，因为只能支持512MB以下的卷，因此用在软盘和移动硬盘上 FAT32：与FAT相比，可以支持容量达2TB的卷，但是不能支持512MB以下的卷，因此用在硬盘分区上。 NTFS：一种兼顾了磁盘空间的使用与访问效率，提供了高性能、安全性、可靠性和许多FAT或FAT32没有的高级功能的高级文件系统。4) 文件系统实例格式化软盘时，在软盘上建立4个区域：引导记录、文件分配表、文件目录表和数据区。 引导记录：又被称为引导扇区，位于磁盘的0面0道1扇区，有引导程序和磁盘信息两部分组成。扇区是读/写磁盘的基本单位，也就是说即使需要1个字节的数据，计算机也会把该数据所在的扇区的全部数据读入内存。在文件分配存储空间时，FAT文件系统不是以扇区为单位分配的，而是以簇为基本单位的。簇是连续的若干个扇区组成，大小与磁盘的容量有关。1.44MB软盘每簇1个扇区，而硬盘或硬盘分区每簇则有4、8、16个或更多的扇区。 文件目录表（File Directory Table，FDT）：记录了文件的有关信息，如文件名、起始簇号、文件长度等。 文件分配表（File Allocation Table，FAT）：记录了文件占用的各个簇之间的连接信息。FAT表中的每一项对应数据区中的一簇，都有编号和值，编号的意义是该项在数据区中对应簇的簇号，值表示下一簇的簇号（如果值是FFF，表示该项对应的簇是文件中的最后一簇）。FAT是磁盘上最重要的区域，为了安全起见，磁盘上FAT表一式两份，内容完全一样。 数据区：存放文件数据的地方，占据磁盘上绝大部分空间。数据区被分成一个个簇，簇号从002开始。当用户访问文件Test.txt时，操作系统首先读出FDT表可知，文件的起始簇号为100，占用了3个簇（因为软盘每簇1个扇区，每个扇区512B），然后读出FAT表，第100簇后继簇为第120簇，第120簇后继簇为第150簇，第150簇是文件的最后一簇。最后操作系统从数据区中读出文件占用的第100、120、150簇中的数据，即读出了Test.txt的所有数据。这里FAT的每一项都是12位，如果FAT表中的每一项都是16位则被称为FAT16，如果是32位，则为FAT324.1.5 设备管理操作系统的设备管理就是对负责对外部设备进行有效的管理。设备管理为用户提供以下功能：1) 设备驱动程序 设备驱动程序是操作系统设备管理和驱动设备的程序，是操作系统的核心之一，不可或缺。 用户在使用设备之前，该设备必须安装驱动程序。 操作系统提供一套设备驱动程序的标准框架，由硬件厂商根据标准编写设备驱动程序并随同设备一起提交给用户。2) 即插即用（Plug and Play，PnP） 即插即用是指把设备连接到计算机上后无需手动配置可立即使用。 即插即用并不是说不需要安装设备驱动程序，而是意味着操作系统能自动检测到设备并自动安装驱动程序3) 通用即插即用（Universal Plug and Play，UPnP） UPnP让计算机自动发现和使用基于网络的硬件设备，实现一种“零配置”和“隐性”的联网过程，自动发现和控制来自各家厂商的各种网络设备，如网络打印机、Internet网关和消费类电子设备。 PnP是针对传统的单机设备的一种技术，UPnP是针对网络设备提出的技术。 UPnP基于IP协议以获得最广泛的设备支持。4) 集中管理在Windows中，对设备进行集中统一的管理系统是设备管理器和控制面板。5) 提高使用效率提高外部设备和CPU以及各种外设之间的工作的并行性，与此相关的技术主要有两种：通道和缓冲。缓冲区：是一个介于两个设备或设备与应用程序之间传递数据的内存区域。主要作用是为不同速度的设备之间传递数据。高速缓存：是一种先将数据复制到速度较快的内存中再访问的做法，高速缓存的访问速度比一般的内存快很多。4.2 中文 Windows XP4.2.1 基本知识和基本操作1) Windows的发展史2) Windows XP的特点 Windows XP Professional有以下特点：3) Windows XP的桌面4) 中文输入5) 剪贴板和剪贴薄查看器 剪贴板是一个在Windows程序和文件之间用于传递信息的临时存储区。 剪贴板查看器的主要功能是：查看剪贴板的信息，打开和保存剪贴板文件。（开始-运行-“clipbrd”）6) Windows XP帮助系统 开始-帮助和支持4.2.2 程序管理在Windows XP中，绝大多数应用程序的扩展名为.exe，少部分具有命令行提示符界面的程序文件扩展名为.com。1) 应用程序的运行和退出启动与退出应用程序的途径说明启动“开始”菜单双击桌面上的应用程序图标“我的电脑”或“Windows资源管理器”需要浏览应用程序文件（我的电脑、我的文档、回收站、网上邻居是系统文件夹，打开他们意味着启动“Windows资源管理器”）“开始|运行”需要知道应用程序名称打开文档文件文档是指已经于某个应用程序建立了关联的文件，打开文档自动启动相应的程序。退出“文件|关闭”文件菜单的关闭命令界面右上角的“关闭”按钮“Windows任务管理器”2) 创建和使用应用程序的快捷方式快捷方式提供了一种简便的工作捷径。一个快捷方式是一种特殊的文件，它与用户界面中的某个对象相连。每个快捷方式用一个左下角带户型箭头的图标表示，称之快捷图标。快捷图标是一个连接对象的图标，它不是这个对象本身，而是指向这个对象的指针。打开快捷方式便意味着打开了相应的对象，删除快捷方式却不会影响相应的对象。4.2.3 文件和文件夹的管理 在Windows XP的文件夹树形结构中，处于顶层（树根）的文件夹是桌面。 像“我的电脑”、“控制面板”这样的文件夹是系统专用的文件夹，不能改名，不可以在其中存放文件，我们称之为系统文件夹。 Windows XP安装后，会在所安装的驱动器上创建4个系统文件夹： Windows：存放windows xp的核心内容 Documents and Setting：存放用户的文档和设置 Program Files：存放windows xp中安装的应用程序文件 Inetpub：存放有关IIS文档 “我的电脑”和“Windows资源管理器”是Windows XP提供的用于管理文件和文件夹的工具，利用它们可以显示文件夹的结构和文件的详细信息、启动应用程序、打开文件、查找文件、复制文件以及直接访问Internet等。1) 文件和文件的命名文件和文件夹的命名规则： 不能出现以下字符： / : * ? “ | 不能区分英文字母的大小写 查找和显示时可以使用通配符？和*。?代表任意字符、*代表任意一个字符串 可以使用多分隔符的名字 2) “我的电脑”与“Windows资源管理器” “Windows资源管理器”在界面的左侧有“文件夹”这一浏览栏，而“我的电脑”中没有。点击任务栏上的“文件夹”图标，就可以在“我的电脑”与“Windows资源管理器”之间切换。 从本质上说，“Windows资源管理器”是一个应用程序，而“我的电脑”是一个系统文件夹。3) 管理文件和文件夹 管理文件和文件夹是Windows XP的主要功能。由于采用树形结构组织计算机中的本地资源和网络资源，因此操作起来非常方便。 以下三类文件被删除以后是不能被恢复的：删除移动磁盘（软盘、硬盘）上的文件；网络上的文件；在MS-DOS方式中被删除的文件；shift+Del（自己加的） 磁盘可以被格式化的条件是：磁盘不能处于写保护状态；磁盘上不能有打开的文件。 磁盘格式化的对话框： 容量：只有格式化软盘时才能选择磁盘的容量 文件系统：XP支持FAT、FAT32、NTFS文件系统 分配单元大小：文件占用磁盘空间的基本单位。只有当文件系统采用NTFS时才可以选择，否则只能使用默认值。 卷标：一个软盘为一个卷，硬盘可以划分为一个或者多个逻辑驱动器，每个逻辑驱动器盘也称为一个卷。每个卷都可以有自己的名称。 快速格式化：仅删除磁盘上的文件和文件夹，而不检测磁盘的损坏情况。快速格式化只适用于曾经格式化过的磁盘并且磁盘没有损坏的情况。4.2.4 控制面板控制面板使用来进行系统设置和设备管理的工具。在控制面板中，用户可以根据自己的爱好对鼠标、键盘、桌面等进行设置和管理，也可以进行添加和删除应用程序等操作。1) 显示属性设置显示属性共有5个选项卡：主题、桌面、屏幕保护程序、外观、设置。主题决定桌面的总体外观，主题的扩展名为.Theme桌面设置桌面的颜色、桌面背景屏幕保护程序是在一段指定的时间内没有使用计算机时，屏幕上出现的移动的位图或图片。使用屏幕保护程序可以减少屏幕的损耗并保障系统安全，屏保还可以设置密码保护。外观：修改外观方案中各个项目的颜色、大小和字体等属性。设置：用户可以对显示器进行设置。显示器的颜色质量和屏幕分辨率的设置依据显示适配器类型的不同而不同。2) 添加硬件（包括打印机）设备连接到计算机后，Windows XP会自动检测到设备，并尝试按照下列顺序查找和安装该设备的正确