有关操作系统介绍

1、第二部分 操作系统与Windows 之一 操操 作作 系系 统统 概概 述述 操作系统的概念 操作系统的功能 操作系统的分类 微机常用的操作系统 现代计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的。硬件系统是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合，是系统赖以工作的基础；软件系统是由各种程序和数据组成，用于指挥全系统按指定的要求进行工作。 计算机能够得到广泛的应用，除了硬件功能不断提高之外，与软件的发展也是分不开的。特别是配置了操作系统，把计算机的应用水平提高到一个崭新的阶段。 操作系统的概念n定 义 操作系统是现代计算机系统中必不可少的、最重要的一种系统软件系统软件，它对计算机系统的全

2、部软、硬件和数据资源进行统一控制控制(Control)、 调度调度(Dispatch)和管理和管理(Manage)。其主要作用及目的就是提高系统资源的利用率；提供友好的用户界面；创造良好的工作环境，从而使用户能够灵活、方便地使用计算机，使整个使整个计算机系统能高效地运行。计算机系统能高效地运行。 n地 位 没有任何软件支持的计算机称为裸机(bare-computer)，而现在的计算机系统是经过若干层软件改造的计算机， 操作系统就位于各种软件的最底层，是计算机硬件关系 最为密切的系统软件。如下图所示： n 历 史 操作系统是由于需要而产生的，它随着计算机技术本身及其计算机应用的日益发展而逐渐发展

3、和不断完善。它的功能由弱到强，现已成为计算机系统的核心组成。 经历了手工操作、早期批处理阶段、执行系统阶段、多道程序系统阶段、分时系统、实时系统、通用操作系统。 进入80年代，硬件技术飞速发展以及微处理机的出现和发展，操作系统有了进一步发展，如单用户操作系统、网络操作系统、分布式操作系统及智能化操作系统。操作系统的功能 计算机系统资源常被分为四类：中央处理器（CPU）、内外存储器、外部设备、程序和数据。 因此，从资源管理的观点出发，操作系统的功能可归纳为处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理。但由于处理器管理复杂，可分为静态管理和动态管理，所以一般将中央处理器管理又分为作业管理和进程管理两

4、个部分。 n 进程管理（Process Management) 主要是对中央处理机 (CPU) 进行动态管理。由于CPU的工作速度要比其它硬件快得多，而且任何程序只有占有了CPU才能运行。因此，CPU是计算机系统中最重要、最宝贵、竞争最激烈硬件资源。 为了提高CPU的利用率，采用多道程序设计技术(multiprogramming)。当多道程序并发(erupt simultaneously) 运行时, 引进进程的概念(将一个程序分为多个处理模块，进程是程序运行的动态过程)。通过进程管理，协调(coordinate)多道程序之间的CPU分配调度、冲突处理及资源回收等关系。n 存储管理 ( Memo

5、ry Management ) 主要管理内存资源。只有被装入主存储器的程序才有可能去竞争中央处理机。因此，有效地利用主存储器可保证多道程序设计技术的实现，也就保证了中央处理机的使用效率。 存储管理就是要根据用户程序的要求为用户分配主存储区域。当多个程序共享有限的内存资源时，操作系统就按某种分配原则，为每个程序分配内存空间，使各用户的程序和数据彼此隔离 (segregate) ，互不干扰(interfere)及破坏；当某个用户程序工作结束时，要及时收回它所占的主存区域，以便再装入其它程序。另外，操作系统利用虚拟内存技术，把内、外存结合起来，共同管理。n 设备管理 (Device Manageme

6、nt) 设备管理负责管理计算机系统中除了中央处理机和主存储器以外的其它硬件资源，是系统中最具有多样性和变化性的部分，也是系统重要资源。 操作系统对设备的管理主要体现在两个方面： 一方面它提供了用户和外设的接口。用户只需通过键盘命令或程序向操作系统提出申请，则操作系统中设备管理程序实现外部设备的分配、启动、回收和故障处理；另一方面，为了提高设备的效率和利用率，操作系统还采取了缓冲技术和虚拟设备技术，尽可能使外设与处理器并行工作，以解决快速CPU与慢速外设的矛盾。n 文件管理 (File Management ） 将逻辑上有完整意义的信息资源（程序和数据）以文件的形式存放在外存储器（磁盘、磁带）上

7、的，并赋予一个名字，称为文件。 文件管理是操作系统对计算机系统中软件资源的管理。通常由操作系统中的文件系统来完成这一功能。文件系统是由文件、管理文件的软件和相应的数据结构组成。 文件管理有效地支持文件的存储、检索和修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，并提供方便的用户界面，使用户能实现按名存取，一方面，使得用户不必考虑文件如何保存以及存放的位置，但同时也要求用户按照操作系统规定的步骤使用文件。n 作业管理 (Job Management) 计算机系统的软硬件资源是由前述四种管理功能负责，建立起操作系统与计算机系统的联系。那么，用户怎样通过操作系统来使用计算机系统，以便完成自己的任务呢？也

8、就是用户程序和数据如何提交系统，系统又如何执行用户的计划？为此，操作系统还必须提供自身与用户间的接口，这部分工作就由作业管理来承担。 作业管理的任务是为用户提供一个使用系统的良好环境，使用户能有效地组织自己的工作流程。用户要求计算机处理某项工作称为一个作业，一个作业包括程序、数据以及解题的控制步骤。用户一方面使用作业管理提供“作业控制语言”来书写自己控制作业执行的操作说明书；另一方面使用作业管理提供的“命令语言”与计算机资源进行交互活动，请求系统服务。操作系统的分类 目前操作系统种类繁多，很难用单一标准统一分类。 根据操作系统的使用环境和对作业处理方式来考虑，可分为批处理系统(MVX、DOS/

9、VSE)、分时系统(UNIX、XENIX)、实时系统(iEMX、VRTX)；根据所支持的用户数目，可分为单用户(MSDOS、 OS/2、Windows )、多用户系统(UNIX、MVS)；根据硬件结构，可分为网络操作系统(Netware、Windows NT、 OS/2 warp)、分布式系统(Amoeba)、多媒体系统(Amiga)等。 下面对各类操作系统的性能给予简单的介绍。n 批处理操作系统(Batch OS) 支持多个用户程序同时执行，属于多任务作业流处理系统。用户一般不直接操作计算机，而把作业提交给系统操作员，由操作员将用户作业成批地装入计算机系统的辅助存储器，然后由操作系统按照一定

10、策略让这一批作业按一定组合和次序进入主存储器去执行，最后，由操作员将作业运行结果交给用户。 主要特点： 多道(可容纳多个作业)； 成批(系统运行时，用户不能直接干预)： 高效(提高系统资源利用率以及作业流程自动化)。n 分时系统(Time-sharing System) 分时操作系统支持多个终端（terminal）用户同时使用计算机系统。用户在自己的终端上既可以输入命令请求系统服务, 同时也能在终端上编辑、修改、运行程序等操作。分时操作系统接收用户的命令，采用时间片轮转(time-sharing polling) 的方式处理用户的服务请求，同时保证各用户彼此独立，各不干扰。 主要特点： 多路性

11、(多个用户同时使用一台计算机)； 交互性(用户可与系统进行人-机对话)； 独立性(用户之间可相互独立操作,互不干涉); 及时性(系统对用户输入的命令及时作出响应)。 由于此系统具有上述特点，使得各终端用户都感到满 意，好象只有自己单独在使用计算机系统一样。 n 实时系统(Real-time System) 实时操作系统能够及时响应随机发生的外部事件 (external event)，并在严格的时间范围内完成对 该事件的处理。这个“时间范围“对不同的应用有 不同的限制。可分为实时控制系统(飞机飞行、 导弹发射)和实时信息处理系统(飞机订票系统、 信息检索系统）。 主要特点： 外部事件驱动 及时响

12、应(信息的接收、处理和发送必须在严格的时间限制 内完成)； 可靠性高(high reliability )。n 个人计算机操作系统(PC-OS) 是一种联机交互式的操作系统，主要特征是一个计 算机系统每次只能支持一个用户程序执行。由于是 个人专用计算机系统的软、硬件资源，因此功能简 单，管理方便。大多数微机的操作系统都属于这种 操作系统。 主要特点： 单用户单任务(一个计算机系统内一次只能支持运行一个用 户程序，如MS-DOS); 单用户多任务(一个计算机系统内一次能支持一 个用户多个 程序，如普通Windows) 联机操作、人机交互(interactivity)n 网络操作系统(Networ

13、k OS) 计算机网络计算机网络就是通过通信设备和线路将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统。 网络操作系统网络操作系统适合多用户多任务环境，支持网间通信和计算，网络资源共享、管理以及系统容错、安全保护等功能。可由工作站操作系统(工作站成为独立计算机系统)、通信协议软件(工作站OS与服务器OS间通信)、服务器操作系统(处理网络请求，并发运行用户程序)和网络实用程序(为工作站和服务器提供开发工具和各种应用服务)四部分软件组成。主要特点： 多种型号计算机连接、多个操作系统共存(coexist) 各个子系统(子网)间用标准协议进行通信。n

14、分布式操作系统(Distributed OS)也是通过通信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，但计算机无主次之分，均分任务负荷，提供特定功能以实现信息交换和资源共享，协作完成一个共同任务。分布式操作系统是在物理上分散的计算机上实现逻辑上集中的操作系统，它更强调分布式计算和处理，对多机合作和系统重构、坚强性及容错能力有更高的要求。主要特点： 统一管理、分配和调度全系统的资源，为用户提供 统一的界面，实现操作的统一性； 响应时间短，吞吐量大，可靠性高。微机上常用的操作系统 70年代中期出现微机操作系统，支持高级语言，方便了普通用户。因此得到广泛应用和推广。当前操作系统

15、的主流是Windows 98 / Me 和Windows NT，Windows 98 / Me技术先进，Windows NT性能稳定、安全。 微机上常用的操作系统n MS-DOS操作系统 是美国Microsoft公司为IBM-PC机开发的磁盘操作 系统，是单用户、单任务的微机操作系统，主要是进行文件管理和设 备管理。81年首次推出 PC-DOS 1.00 版本，此后， DOS版本不断更新，功能不断完善和增强。目前比较流行的有DOS 6.0, DOS 6.2, DOS6.22。 其主要特点是可靠易懂、兼容性开放性强。 以前微机上使用的汉字系统，如CCDOS、UCDOS、TWAY、SPDOS都是将

16、DOS操作系统的功能加以扩充，可以进行汉字信息处理。nUNIX 操作系统 美国Bell 实验室在69-70年首先用汇编语言推出UNIX操作系统，73年又用C 语言重写该系统。它提供多用户，多任务的操作环境，其X-Windows系统涵盖了传统的DOS命令行和苹果机的视窗系统的优点，主要适用于大中、小型机和工作站。其网络工具使计算机远程通讯，并行处理，资源分配等有了更广阔的应用前景被认为是一种很有发展前途的著名操作系统之一，是目前32、64位机的主要操作系统。 特点：简单(强调最基本的功能，操作使用方便);； 可靠(统一的文本体系、文件与外设统一)； 易移植(transportability)易扩

17、充(expandability)； UNIX汉化版本通常称做XENIX。 nLINUX 操作系统 Linux是一套PC版的UNIX系统，由芬兰大学生（Linus B. Torvalds）于1991年在改良微型UNIX-Minix时发表。此系统性能十分稳定，提供完整的多用户、多任务及多进程环境。目前它正成为网络环境下的操作系统的最佳选择，同时在个人工作环境，也深具成为主流操作系统的潜力。 主要特点： 此操作系统完全免费，源代码也完全公开，可任意开发 、修改和下载； 提供视窗界面、X-Window、CLE整合中文环境； 是以网络环境为基础的操作系统，具备完整的网络环境 已开发出类似于Office的

18、StarOffice软件和许多应用程序nMacintosh 操作系统 1983年美国苹果公司出售Macintosh微机上首创采用窗口式的操作系统Mac OS。它的出现是软件的一次重大变革，大大增强了人机交互的功能，简化了操作。而后苹果公司又推出了Apple Talk个人电脑网络系统，首次具有SCSI接口。目前苹果公司在图形界面技术和多媒体集成技术方面始终保持领先，拥有几千万用户。n Windows家族 Windows家族是微软的核心产品线之一，包括Windows 98等9x系列、Windows CE等超小型系列，以及Windows NT/ Windows 2000这一个企业操作系统系列。由于微

19、软的不断研发开拓和OEM伙伴的支持，Windows家族产品已经达到很高的市场占有率。PC操作系统基于Windows家族的统一，给用户和应用软件开发商带来了多样化选择性和成本急剧降低的好处。 Windows 9x系列 Microsoft 公司85年首次推出具有图形窗口的软件支撑环境 Windows1.0。它增强了DOS操作系统的功能，吸收了多媒体、网络等技术，扩充各种应用程序的功能，将大量的功能转移成系统功能，供用户直接使用。但由于当时硬件设备的限制，直到90年代，Windows才得到广泛的应用。90年5月推出Win3.0, 92年推出Win3.1 / 3.2, 增加了多媒体；95年后才推出了真

20、正独立的多任务操作系统的Windows95、Windows98 SE (Second Edition 第二版)、Windows Me (Millennium 千禧版)。 Windows 9x系列主打家庭与消费性市场，所以强调的是让计算机走入家庭与网络应用，让计算机变得易学好用。 2000年10月14日，微软公司发布了主要是以Windows 95/98为基础的 9x 家族的最新成员Windows Me（Windows98第三版）简体中文正式版。它提供带有友好界面的功能，在个人电脑维护、数字媒体、家庭网络连接和网上体验4个方面进行了专门设计，有助于不熟悉电脑专业知识的普通家庭用户方便、轻松地使用电

21、脑。 Windows Me比Windows 98 SE兼容性和稳定性都有所提高，上网的速度也要快，整合的IE5.5也改进了原来IE5的众多Bug，使上网更加安全和稳定。在家庭的多媒体应用方面也有了长足的进步，加入了MS Media Player7.0和Windows Moive Maker，更好地支持了数码相机等外设的安装和使用，非常适合家庭用户。总之，Windows Me的整体性能要高于Windows 98 SE，普遍认为它完全可以取代Windows 98 SE成为目前最理想的桌面操作系统。 Windows NT / 2000系列 Windows NT是微软公司在90年代推出的面向工作站、网

22、络服务器和大型计算机的多任务、多用户操作系统。其“NT”代表“New Technology”。它主要面向商业用户，有服务器版和工作版之分，即分为NT Workstation 和 NT Server两个产品。 Workstation是直接面向用户的，它比Win95/98的效率更好，而且更少出错。Server用于服务器端，它对LAN内的计算机提供各种系统服务和安全保障。Server 上如果加上IIS就可以提供Web服务。 Windows NT凭借其良好的兼容性及与 Windows 操作系统类似的良好的图形界面，在网络操作系统市场上已经牢牢地站稳了脚跟。目前广大用户使用最多的网络操作系统版本为Windows NT 4.0 和 NT 5.0。 Windows 2000 (Windows NT 5.0)中文版已于2000年3月发布，是专为电子商务时代而设计的软件平台，被业内分析家称为“一个软件新世纪的开端”。它结合了Windows 98和Windows NT 4.0的很多优良的功能性能于一身，是Windows家族之集大成者，超越了Windows NT的原来含义。 Windows2000是在商业软件开发历史上迄今为止投入最大的一个产品，它可分成四个系列产品：Professional / Server / Advanced Server / Datacente