第11章 操作系统

1、第第1111章章 操作系统操作系统数计学院 付苏嘉操作系统操作系统 1、操作系统的发展历程 2、微型电脑上常见的操作系统 3、微机操作系统对生活的影响 4、手机操作系统操作系统诞生的背景 常规定义：操作系统是用来控制和管理计算机的软件、硬件资源，合理地组织计算机流程并方便用户有效地使用计算机的各种程序的集合 操作系统并不是与计算机硬件一起诞生的，它是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能，伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展，而逐步地形成和完善起来的。 操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提

2、供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。 许多操作系统制造者对OS的定义也不大一致，例如有些OS集成了图形用户界面，而有些OS仅使用文本接口，而将图形界面视为一种非必要的应用程序。 操作系统理论在计算机科学中为历史悠久而又活跃的分支，而操作系统的设计与实现则是软件工业的基础与内核。手工操作（无操作系统）手工操作（无操作系统）1946年第一台计算机诞生20世纪50年代中期，还未出现操作系统，计算机工作采用手工操作方式。 手工操作程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开

3、关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。 手工操作方式两个特点： （1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。 （2）CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。 20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。唯一的解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。这样就出现了成批处理。批处理系统批处理系统 批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控

4、制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程序、数据和命令）。 批处理系统分为：联机批处理系统、脱机批处理系统分为：联机批处理系统、脱机批处理系统和多道批处理系统批处理系统和多道批处理系统分时系统分时系统由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独占机器一样。 分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。 若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于计算机速度很快，作业运行

5、轮转得很快，给每个用户的印象是，好象他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各种操作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。 具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时联机使用计算机。多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使用的一类操作系统。实时系统实时系统实时系统可分成两类： （1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，然后控制相应的执行机构

6、。 （2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的要求稍弱于第一类。 实时操作系统的主要特点： （1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严格的时间限制内完成。 （2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必要的保密措施等。微型电脑上常见的操作系统1980年代前年代前第一部个人电脑并没有操作系统。这是由于早期个人电脑的建立方式（如同建造机械算盘）与效能不足以执行如此程序。 到了1960年代早期，商用电脑制造商制造了批次处理系统

7、，此系统可将工作的建置、调度以及执行序列化。此时，厂商为每一台不同型号的电脑创造不同的操作系统，因此为某电脑而写的程序无法移植到其他电脑上执行，即使是同型号的电脑也不行。 到了1964年，IBM推出了一系列用途与价位都不同的大型电脑IBM System/360，大型主机的经典之作。而它们都共享代号为OS/360的操作系统（而非每种产品都用量身订做的操作系统）。让单一操作系统适用于整个系列的产品是System/360成功的关键。为System/360所写的应用程序依然可以在现代的IBM机器上执行！ 另一个关键是分时概念的建立：将大型电脑珍贵的时间资源适当分配到所有使用者身上。分时也让使用者有独占

8、整部机器的感觉；而Multics的分时系统是此时众多新操作系统中实践此观念最成功的。 UNIX 1963年，奇异公司与贝尔实验室合作以PL/I语言建立的Multics，是激发1970年代众多操作系统建立的灵感来源，由AT&T贝尔实验室的丹尼斯里奇与肯汤普逊所建立的Unix系统，就是在Multics的基础上诞生的一个分时操作系统，为了实践平台移植能力，此操作系统在1969年由C语言重写；另一个广为市场采用的小型电脑操作系统是VMS。MS_DOS 最早的磁盘操作系统是CP/M，它支持许多早期的微电脑，且被MS-DOS大量抄袭其功能。 1980年微软公司利用骗术取得了与IBM的合约，并且收购

9、了一家公司出产的操作系统，在将之修改后以MS-DOS的名义出品，此操作系统可以直接让程序操作BIOS与文件系统。到了Intel-80286处理器的时代，才开始实作基本的储存设备保护措施。 MS-DOS的架构并不足以满足所有需求，因为它同时只能执行最多一个程序。虽然如此，但MS-DOS还是变成了IBM PC上面最常用的操作系统。MS-DOS的成功使得微软成为地球上最赚钱的公司之一。 Mac_OS 而1980年代另一个崛起的操作系统异数是Mac OS，此操作系统紧紧与麦金塔电脑捆绑在一起。 一位施乐帕罗奥托研究中心员工Dominik Hagen访问了苹果电脑的史蒂夫乔布斯，并且向他展示了此时施乐发

10、展的图形化使用者界面。乔布斯打算向施乐购买此技术，但因帕罗奥托研究中心并非商业单位而是研究单位，因此施乐回绝了这项买卖。在此之后苹果认为个人电脑的未来必定属于图形使用者界面，因此也开始发展自己的图形化操作系统。 现今许多我们认为是基本要件的图形化接口技术与规则，都是由苹果电脑打下的基础（例如下拉式菜单、桌面图标、拖曳式操作与双点击等）。但正确来说，图形化使用者界面的确是施乐创始的。Linux Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。是在Unix的基础上修改而成的。目前存在着许多不同的Linux,但它们都使用了Linux内核。 Linux可安装在各种计算机硬件设备中，从手机、平板电脑

11、、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、大型机和超级计算机。 Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。 Linux得名于芬兰计算机业余爱好者Linus Torvalds。Windows 由微软公司推出的视窗电脑操作系统名为windows。是目前世界上用户最多、且兼容性最强的操作系统。最早的Windows操作系统从1985年就推出了。改进了微软以往的命令、代码系统MS-DOS的功能。 Microsoft Windows是彩色界面的操作系统。支持键鼠功能。目前最新发布的是windows 8操作系统。 默认的平台是由任务栏和桌面图标组成的。默认系

12、统图标有“我的电脑”、“我的文档”、“回收站”，另外，还会显示出系统自带的“IE浏览器”图标。windows操作系统(按时间顺序)操作系统的功能和地位操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器，显示器，键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如文件，程序库，知识库，系统软件和应用软件等。 操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户

13、要求。以现代观点而言，一个标准个人电脑的OS应该提供以下的功能： 进程管理（Processing management） 记忆空间管理（Memory management） 文件系统（File system） 网络通讯（Networking） 安全机制（Security） 使用者界面（User interface） 驱动程序（Device drivers）操作系统的发展年代历程可通过互联网搜索获得，在此不再赘述。微机操作系统对生活的影响微型电脑进入千家万户，在中国的普及也已有十余年时间，windowsXP目前仍是使用用户数量最多的系统，在二三四线城市占有大量的市场份额。与2009年诞生的Win

14、7相比，2001年上市的XP更适合老电脑。XP赶上了中国人的电脑购买潮，很多国人的第一台电脑就是XP系统的。时至今日，那些老机器运行Win7可能已有困难，而XP却可以流畅运行。“安迪-比尔定律”是IT行业最基本的发展规律。安迪，是指原英特尔公司CEO安迪格鲁夫；比尔，是微软公司的创始人比尔盖茨。这个定律的意思是：软件（譬如操作系统）在增加功能、提升用户体验的同时，也会大幅提升运算要求（最新版Chrome浏览器在打开多个网页时会占用1G多的内存），这就要求硬件设备（譬如英特尔处理器、希捷的硬盘）保持同样的进步速度。 从宏观角度上，软件和游戏不断生成使用需求，硬件则通过技术创新来消化这些需求，这个

15、过程会刺激用户在电脑上不断消费，电脑行业也由此繁荣但是，如果当软件产品无法产生需求了，又会是怎么样的景象？以中国用户最常用的QQ软件为例：早期的旧版本只能使用一些较为平面的表情，保存到本地机器上的聊天记录条数也不多。随着硬件如CPU、显卡的运行速度加快，QQ程序在新版本中也添加了大量动态表情，色彩非常丰富，动态效果也动感十足；再加上网络设备的飞速发展，传输速度和储存的信息数目也得到了极大的提高。这就是安迪-比尔定律的一个非常典型的体现。普通用户可能会在应用软件上不断升级，如大家常用的浏览器，QQ，微博，微信等等社交类软件。但是搭载这些软件的平台操作系统，就没有经常升级的必要，因为只要使用稳定，

16、用户不会去想是否更新的问题。当某个特定软件需要对操作系统有更高要求时，用户才会去思考，是否应该更换一个操作系统了？对于中国大多数普通用户来说，安装一个像360安全卫士这样的免费杀毒软件，是一个常见的选择，定期对电脑进行杀毒，在4月8号以后减少网上购物输入账户密码的次数，只使用浏览网页和办公软件、图形图像、动画软件等功能，在短期内应该是不会有恶劣的影响的。由于移动互联技术的发展，电脑在人性化方面的延伸需求其实已经被移动设备满足了。当大部分人都习惯在睡觉前玩手机的时候，移动设备已经凭借其天生的便携性与私密性取代了电脑的部分功能。这是电脑行业面临的瓶颈，也是移动互联繁荣的原因。微软公司希望通过在20

17、14年，终结对XP系统的技术支持，推广自己的win7和win8操作系统，但对于一般用户来说，似乎并没有收到满意的结果。但是停止对XP的技术支持，显然对用户来说，存在着巨大的威胁，如果用户继续使用XP系统电脑，将可能会受到木马、病毒等威胁和冲击，并造成信息泄露、系统瘫痪、财产损失等风险。一、企业用户：由于软件兼容和成本等问题，一、企业用户：由于软件兼容和成本等问题，Windows XP在企业用户中在企业用户中的装机率超过了的装机率超过了70%，由于企业用户对安全性的要求更高，所以微软停止，由于企业用户对安全性的要求更高，所以微软停止XP服务后，企业用户对于后续安全方案和服务更加迫切。服务后，企业

18、用户对于后续安全方案和服务更加迫切。二、政府和行业用户：虽然二、政府和行业用户：虽然XP在政府和行业用户装机率更高，但是出于国在政府和行业用户装机率更高，但是出于国家和行业安全方面的考虑，在一些核心业务部门，之前这些用户对于微软家和行业安全方面的考虑，在一些核心业务部门，之前这些用户对于微软的依赖度就很低，大都建立了自己独立的安全防护系统，所以微软停止服的依赖度就很低，大都建立了自己独立的安全防护系统，所以微软停止服务对他们核心业务的影响并不大。务对他们核心业务的影响并不大。 三、三、ATM机：机：目前全球目前全球95%的的ATM机都使用机都使用XP系统系统，而该系统淘汰后，相，而该系统淘汰后

19、，相关银行面临在升级操作系统的巨大压力以及一些安全威胁。关银行面临在升级操作系统的巨大压力以及一些安全威胁。ATM机的用户登录和操作模块可能存在机的用户登录和操作模块可能存在BUG，黑客通过异常操作能够调出，黑客通过异常操作能够调出系统桌面，查看系统桌面，查看ATM机内存储的文件数据，甚至尝试对机内存储的文件数据，甚至尝试对ATM机连接的专用机连接的专用网络实施渗透。但是国内网络实施渗透。但是国内ATM机本来就不打操作系统补丁，机本来就不打操作系统补丁，Windows XP是否停止支持对国内是否停止支持对国内ATM机的安全性并无影响。机的安全性并无影响。 由于国内的由于国内的ATM机封禁了机封禁了USB等输入接口，无法通过外接设备植入木马病等输入接口，无法通过外接设备植入木马病毒或篡改系统配置，因此也不会像国外黑客大会演示的那样，被黑客攻破毒或篡改系统配置，因此也不会像国外黑客大会演示的那样，被黑客攻破而自动吐钱，而且由于而自动吐钱，而且由于ATM专用网络与外网隔离，无法直接通过网络植入专用网络与外网隔离，无法直接通过网络植入木马病毒，其安全性还是相对较高的。木马病毒，其安全性还是相对较高的。手机上常见的操作系统 智能手机和电脑一样，拥有CPU、内存和操作系统，具有了完全类似电脑的各种功能。 现在市场上，常见的、已有一定数量用户群的手机操作系统有以下7