计算机发展概述 3

1、第三部分第三部分3.1 3.1 操作系统理论操作系统理论3.2 3.2 国外操作系统介绍国外操作系统介绍3.3 3.3 国内操作系统介绍国内操作系统介绍&3.1.1 3.1.1 操作系统的概念与定义操作系统的概念与定义&3.1.2 3.1.2 操作系统的发展操作系统的发展&3.1.3 3.1.3 操作体统的类型操作体统的类型&3.1.4 3.1.4 操作系统的基本功能操作系统的基本功能&3.1.5 3.1.5 操作系统的一般运行过程操作系统的一般运行过程3.1 3.1 操作系统理论操作系统理论3.1.1 操作系统的概念与定义操作系统的概念与定义n在早期的

2、计算机系统里面是没有操作系统的。在早期的计算机系统里面是没有操作系统的。n最早的最早的ENIACENIAC没有键盘显示器等等的外部设备，所没有键盘显示器等等的外部设备，所有的输入操作都是通过对开关的通断来实现的，输有的输入操作都是通过对开关的通断来实现的，输出是通过灯泡的亮灭显示的。出是通过灯泡的亮灭显示的。n在没有操作系统的年代，裸机也是可以使用的，但在没有操作系统的年代，裸机也是可以使用的，但是使用起来很不方便。是使用起来很不方便。n为了给应用程序提供一个良好的运行环境，操作系为了给应用程序提供一个良好的运行环境，操作系统应运而生。统应运而生。引入操作系统的目的引入操作系统的目的n从系统管

3、理人员的观点来看：操作系统是计算机资从系统管理人员的观点来看：操作系统是计算机资源的管理者。源的管理者。n从用户的观点来看：引入操作系统是为了给用户使从用户的观点来看：引入操作系统是为了给用户使用计算机提供一个良好的界面，以使用户无需了解用计算机提供一个良好的界面，以使用户无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地许多有关硬件和系统软件的细节，就能方便灵活地使用计算机使用计算机 。n从发展的观点看：引入操作系统是为了给计算机系从发展的观点看：引入操作系统是为了给计算机系统的功能扩展提供支撑平台，使之在追加新的服务统的功能扩展提供支撑平台，使之在追加新的服务和功能时更加容易和不影响原有

4、的服务与功能。和功能时更加容易和不影响原有的服务与功能。定义定义n操作系统管理和控制计算机系统中的所有软、硬件资源，操作系统管理和控制计算机系统中的所有软、硬件资源，是计算机系统的灵魂和核心。是计算机系统的灵魂和核心。n为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作环境。环境。n定义：定义： 是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合些程序模块的集合它们管理和控制计算机系统中的它们管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程以便有效硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程

5、以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。口的作用。一、手工操作一、手工操作n操作过程：先把程序纸带（或卡片）装上计算机，然操作过程：先把程序纸带（或卡片）装上计算机，然后启动输入机把程序和送入计算机，接着通过控制台后启动输入机把程序和送入计算机，接着通过控制台开关启动程序运行。计算完毕，打印机输出计算结果，开关启动程序运行。计算完毕，打印机输出计算结果，用户卸下并取走纸带（或卡片）。然后第二个用户上用户卸下并取走纸带（或卡片）

6、。然后第二个用户上机，重复同样的步骤。机，重复同样的步骤。n存在问题：上机完全是手工操作，手工操作的慢速度存在问题：上机完全是手工操作，手工操作的慢速度和计算机的高速度之间形成矛盾。和计算机的高速度之间形成矛盾。3.1.2 3.1.2 操作系统的发展操作系统的发展n计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的计算机发展的早期，没有任何用于管理的软件，所有的运行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错运行管理和具体操作都由用户自己承担，任何操作出错都要重做作业，都要重做作业，CPUCPU的利用率甚低。的利用率甚低。n解决方法之一：首先配备专门的计算机操作员，程序员解决方法之一：首先配备专

7、门的计算机操作员，程序员不再直接操作机器，减少操作机器的错误。不再直接操作机器，减少操作机器的错误。n解决方法之二：进行批处理，操作员把用户提交的作业解决方法之二：进行批处理，操作员把用户提交的作业分类，把一批中的作业编成一个作业执行序列。每一批分类，把一批中的作业编成一个作业执行序列。每一批作业将有专门编制的监督程序自动依次处理。作业将有专门编制的监督程序自动依次处理。二、单道批处理系统二、单道批处理系统n单道运行：每次只调用一个用户作业程序进入内存并单道运行：每次只调用一个用户作业程序进入内存并运行。运行。n存在问题：存在问题：n（1 1）对于以计算为主的作业，输入输出量少，外围设）对于以

8、计算为主的作业，输入输出量少，外围设备空闲；备空闲；n（2 2）对于以输入输出为主的作业，主机空闲。）对于以输入输出为主的作业，主机空闲。n多道程序合理搭配：输入输出为主，与计算为主程序多道程序合理搭配：输入输出为主，与计算为主程序交替运行，充分利用资源，提高系统效率。交替运行，充分利用资源，提高系统效率。n运行特点：运行特点：n多道多道：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。：计算机内存中同时存放多道相互独立的程序。n宏观上并行运行宏观上并行运行：同时进入系统的几道程序都处于运：同时进入系统的几道程序都处于运行状态，但都未运行完。行状态，但都未运行完。n微观上串行运行微观上串行运行：各作业

9、轮流使用：各作业轮流使用CPUCPU，交替执行。，交替执行。三、多道程序系统三、多道程序系统n并行程序的运行需要共享软件硬件资源，需要同步和并行程序的运行需要共享软件硬件资源，需要同步和互斥机制。互斥机制。n多道程序需要提高内存的使用效率，需要覆盖技术、多道程序需要提高内存的使用效率，需要覆盖技术、对换技术、虚拟存储等技术。对换技术、虚拟存储等技术。n多道程序在内存中要保证系统程序存储区和用户程序多道程序在内存中要保证系统程序存储区和用户程序存储区的安全可靠，需要内存保护。存储区的安全可靠，需要内存保护。n分时技术：把处理机的运行时间分为很短的分时技术：把处理机的运行时间分为很短的时间片时间片

10、，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。n分时的含义：多个用户利用分时技术分享使用同一台分时的含义：多个用户利用分时技术分享使用同一台计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源。计算机。多个程序分时共享硬件和软件资源。n分时系统：一般采用时间片轮转的方式，使一台计算分时系统：一般采用时间片轮转的方式，使一台计算机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力。时间，并提供交互会话能力。四、分时系统四、分时系统n实时系统是一种联机系统，主要用于工业过程控制、军实时系统是一种联机系统，主要

11、用于工业过程控制、军事实时控制、金融等领域。事实时控制、金融等领域。n包括实时控制、实时信息处理两个方面。包括实时控制、实时信息处理两个方面。n主要特点是提供即时响应和高可靠性。主要特点是提供即时响应和高可靠性。n要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高。要求：响应时间短，在一定范围之内；系统可靠性高。五、实时系统五、实时系统n目前的操作系统，通常具有分时、实时和批处理两种目前的操作系统，通常具有分时、实时和批处理两种以上的功能，又称作通用操作系统。以上的功能，又称作通用操作系统。n通常把实时任务称为前台作业，批作业称为后台作业。通常把实时任务称为前台作业，批作业称为后台作业。将批处理和

12、分时处理相结合可构成分时批处理系统。将批处理和分时处理相结合可构成分时批处理系统。 n例如：例如：UNIXUNIX操作系统、操作系统、WindowsWindows操作系统和操作系统和LinuxLinux操作操作系统等。系统等。 六、通用操作系统六、通用操作系统3.1.3 3.1.3 操作系统的类型操作系统的类型n根据其使用环境和对作业的处理方式分类：根据其使用环境和对作业的处理方式分类：n批处理操作系统（批处理操作系统（Batch Processing Operation SystemBatch Processing Operation System）n分时操作系统（分时操作系统（Time S

13、haring Operating SystemTime Sharing Operating System）n实时操作系统（实时操作系统（Real Time Operating SystemReal Time Operating System）n个人操作系统（个人操作系统（Personal Operating SystemPersonal Operating System）n网络操作系统（网络操作系统（Network Operating SystemNetwork Operating System）n分布式操作系统（分布式操作系统（Distributed Operating SystemDist

14、ributed Operating System）n按其按其运行的环境运行的环境分为：分为：实时实时操作系统、操作系统、分时分时操作系统操作系统 和和批处理批处理操作系统。操作系统。n按其按其管理用户的数量管理用户的数量可分为：可分为：单用户单用户操作系统和操作系统和多用多用 户户操作系统。操作系统。n按按同时管理的作业数同时管理的作业数又可分为：又可分为：单用户单任务单用户单任务操作系操作系 统、统、单用户多任务单用户多任务操作系统和操作系统和多用户多任务多用户多任务操作系统。操作系统。n处理机管理处理机管理n存储管理存储管理n设备管理设备管理n文件管理文件管理n用户接口用户接口3.1.4

15、操作系统的基本功能操作系统的基本功能处理机管理处理机管理n在多道程序或多用户的情况下，要组织多个作在多道程序或多用户的情况下，要组织多个作业同时运行，就要解决对处理机分配调度策略，业同时运行，就要解决对处理机分配调度策略，分配实施和资源回收等问题。分配实施和资源回收等问题。n相关算法：先来先服务算法；优先级调度算法；相关算法：先来先服务算法；优先级调度算法；短作业优先算法；轮转法算法；响应比高优先短作业优先算法；轮转法算法；响应比高优先算法等。算法等。存储管理存储管理n主要工作：对内部存储器进行分配，保护和扩充。主要工作：对内部存储器进行分配，保护和扩充。n存储分配与回收：内存分配所要解决的问

16、题。存储分配与回收：内存分配所要解决的问题。n存储保护：保证进程间互不干扰、相互保密；如：访问存储保护：保证进程间互不干扰、相互保密；如：访问合法性检查、甚至要防止从合法性检查、甚至要防止从“垃圾垃圾”中窃取其他进程的中窃取其他进程的信息。信息。n地址映射（变换）：进程逻辑地址到内存物理地址的映地址映射（变换）：进程逻辑地址到内存物理地址的映射。射。n内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利用率、内存扩充（覆盖、交换和虚拟存储）：提高内存利用率、扩大进程的内存空间。扩大进程的内存空间。设备管理设备管理n负责分配和回收外部设备，以及控制外部设备按用户负责分配和回收外部设备，以及控制外部设备按

17、用户程序的要求进行操作。程序的要求进行操作。文件管理文件管理n负责向用户提供数据的存储与读取功能，包括创建文负责向用户提供数据的存储与读取功能，包括创建文件、撤消文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。件、撤消文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。接口管理接口管理n操作系统提供的两种接口：操作系统提供的两种接口：n程序级接口程序级接口：提供一组广义指令（或称系统调用、程序：提供一组广义指令（或称系统调用、程序请求）供用户程序和其他系统程序调用。当这些程序要请求）供用户程序和其他系统程序调用。当这些程序要求进行数据传输、文件操作或有其他资源要求时，通过求进行数据传输、文件操作或有其他资源要求时，通

18、过这些广义指令向操作系统提出申请，并由操作系统代为这些广义指令向操作系统提出申请，并由操作系统代为完成。完成。n作业级接口作业级接口：提供一组控制操作命令（或称作业控制语：提供一组控制操作命令（或称作业控制语言，或象言，或象UNIXUNIX中的中的shellshell命令语言）供用户去组织相控命令语言）供用户去组织相控制自己作业的运行。制自己作业的运行。3.1.5 操作系统的一般运行过程操作系统的一般运行过程n硬盘引导硬盘引导 n操作系统引导操作系统引导 n载入基本操作系统载入基本操作系统 n定义临时目录定义临时目录 n定义虚拟内存盘定义虚拟内存盘 n载入系统服务载入系统服务 n载入自定义服务

19、载入自定义服务 n定义定义GUI GUI &3.2.1 DOS3.2.1 DOS&3.2.2 3.2.2 苹果操作系统苹果操作系统&3.2.3 Windows3.2.3 Windows操作系统操作系统&3.2.4 Linux3.2.4 Linux与与UNIXUNIX3.2 国外操作系统介绍国外操作系统介绍3.2.1 DOSnDOSDOS是是Disk Operation SystemDisk Operation System（磁盘操作系统）的简（磁盘操作系统）的简称。顾名思义，是一个基于磁盘管理的操作系统。称。顾名思义，是一个基于磁盘管理的操作系统。n早期的早期的

20、DOSDOS系统是由微软公司为系统是由微软公司为IBMIBM的个人电脑开发的，的个人电脑开发的，称为称为MS-DOSMS-DOS，因此后来其他公司生产的与，因此后来其他公司生产的与MS-DOSMS-DOS兼容兼容的操作系统，也延用了这个称呼，如的操作系统，也延用了这个称呼，如PC-DOSPC-DOS等。等。n与现在使用的操作系统最大的区别在于：与现在使用的操作系统最大的区别在于： 它是它是命令行形式命令行形式的，的，非图形界面非图形界面。n1981年，年，MS-DOS 1.0发行，作为发行，作为IBM PC的操作的操作系统进行捆绑式发售系统进行捆绑式发售，支持，支持16k内存及内存及160k的

21、的5寸寸软盘。软盘。n1982年，支持双面磁盘。年，支持双面磁盘。 n1986年，年，MS-DOS 3.2 支持了支持了720K 的的5寸软盘。寸软盘。 n1987年，年，MS-DOS 3.3 支持了支持了IBM PS/2设备及设备及1.44M的的3寸软盘，并支持其他语言的字符集。寸软盘，并支持其他语言的字符集。 n1988年，年，MS-DOS 4.0 增加了增加了DOS Shell 操作环操作环境，并且有一些其他增强功能及更新境，并且有一些其他增强功能及更新。 1991年，年，MS-DOS 5.0发行，增加了发行，增加了DOS Shell功能，增功能，增强了内存管理和宏功能强了内存管理和宏功

22、能。 1993年，年，MS-DOS 6.x 增加很多增加很多GUI程序，如程序，如Scandisk等，等，增加了磁盘压缩功能，增强了对增加了磁盘压缩功能，增强了对Windows 的支持的支持。 1995年，年，MS-DOS 7.0 增加了长文件名支持、大硬盘支持。增加了长文件名支持、大硬盘支持。这个版本的这个版本的DOS并不是独立发售的，而是在并不是独立发售的，而是在Windows 95中内嵌的。之后的中内嵌的。之后的MS-DOS 7.1全面支持全面支持FAT 32分区、大分区、大硬盘、大内存支持等，对四位年份支持解决了千年虫问题。硬盘、大内存支持等，对四位年份支持解决了千年虫问题。两个概念n

23、FAT32分区nNTFS分区3.2.2 苹果操作系统苹果操作系统n苹果操作系统是美国苹果公司开发的一种在苹果公司自苹果操作系统是美国苹果公司开发的一种在苹果公司自己的机器上（又称苹果机）运行的操作系统己的机器上（又称苹果机）运行的操作系统。n和微和微软的软的WindowsWindows操作系统一样，都可以进行文档编辑，操作系统一样，都可以进行文档编辑，上网，游戏，作图等功能上网，游戏，作图等功能。n稳定性好，稳定性好，图形和视频处理能力超强图形和视频处理能力超强，外观华丽外观华丽。 3.2.3 Windows操作系统操作系统n微软公司生产的微软公司生产的“视窗视窗”系统。系统。n领袖人物：比尔

24、盖茨。领袖人物：比尔盖茨。n基于基于OS/2 NTOS/2 NT的基础编制。纯的基础编制。纯3232位操作位操作系统，采用先进的系统，采用先进的NTNT核心技术。核心技术。n主要面向工作站、网络服务器和大型计主要面向工作站、网络服务器和大型计算机。算机。n与通信服务紧密集成，提供文件和打印与通信服务紧密集成，提供文件和打印服务，能运行客户机服务器应用程序。服务，能运行客户机服务器应用程序。n第一次抛弃了对前一代第一次抛弃了对前一代1616位位x86x86的支持，要求英特尔的支持，要求英特尔公司的公司的8038680386以上的处理器条件。以上的处理器条件。n以对以对GUIGUI的重要的改进和底

25、层工作为特征，整合了新的重要的改进和底层工作为特征，整合了新版本的版本的MS-DOS 7.0MS-DOS 7.0。n战略意义：战略意义：n保持由视窗保持由视窗3.x3.x建立起来的建立起来的GUIGUI市场的统治地位。市场的统治地位。 你存在，我深深的脑海里。n开机n关机nMore。n网上自行搜索“历代Windows开机声音”n是一个可靠的网络操作系统，可迅速方便地提供企是一个可靠的网络操作系统，可迅速方便地提供企业解决方案。业解决方案。n服务器架构灵活，是小型企业和部门应用的理想选服务器架构灵活，是小型企业和部门应用的理想选择。择。n支持文件和打印机共享，提供安全的支持文件和打印机共享，提供

26、安全的 Internet Internet 连连接，允许集中化的桌面应用程序部署。接，允许集中化的桌面应用程序部署。 3.2. Linux与与UNIXn一种计算机操作系统，是自由软件和开放源代码发展一种计算机操作系统，是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。中最著名的例子。 n19911991年，芬兰赫尔辛基大学的学生年，芬兰赫尔辛基大学的学生LinusLinus Torvalds Torvalds（计算机业余爱好者）出于对一个叫（计算机业余爱好者）出于对一个叫MinixMinix操作系统的操作系统的不满，自己编写了一个小型操作系统，可用于不满，自己编写了一个小型操作系统，可用于386386

27、、486486或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有UnixUnix操作操作系统的全部功能。系统的全部功能。n随后，将其发布在互联网上，宣称其是免费、开源的。随后，将其发布在互联网上，宣称其是免费、开源的。一、一、Linuxn是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，属于分时操作系统。属于分时操作系统。n最早由最早由Ken ThompsonKen Thompson、Dennis RitchieDennis Ritchie和和Douglas McIlroyDouglas McIlroy于于19691969年在年在AT&TAT&T的贝尔实验室开发。经过长期的发展和完善，已成为一的贝尔实验室开发。经过长期的发展和完善，已成为一种主流的操作系统技术和基于这种技术的产品大家族。种主流的操作系统技术和基于这种技术的产品大家族。n技术成熟、可靠性高、网络和数据库功能强、伸缩性突出和开放技术成熟、可靠性高、网络和数据库功能强、伸缩性突出和开放性好，可满足各行各业的实际需要，特别能满足企业重要业务的性好，可满足各行各业的实际需要，特别能满足企业重要业务的需要。需要。n曾经是服务器操作系统的首选，占据最大市场份额。曾经是服务器操作系统的首选，占据最