計(jì)算機(jī)導(dǎo)論-6-操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第6講操作系統(tǒng)定義、分類及功能 操作系統(tǒng)的定義 操作系統(tǒng)的分類 操作系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)的基本概念典型操作系統(tǒng)介紹

DOS、Windows

UNIX、Linux

MacOS操作系統(tǒng)1、操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)（OS，OperatingSystem）：控制和管理計(jì)算機(jī)硬件、軟件資源，方便用戶使用計(jì)算機(jī)的程序的集合。操作系統(tǒng)的任務(wù)：（1）有效管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各種資源。（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“總管家”）（2）方便用戶使用計(jì)算機(jī)。 操作界面——如GUI（圖形用戶接口，GraphicalUserInterface） 編程接口——API（應(yīng)用編程接口，ApplicationProgrammingInterface）定義、分類及功能1、操作系統(tǒng)的定義

操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位：（1）操作系統(tǒng)已是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的部分。

（2）商業(yè)軟件也只能在操作系統(tǒng)下運(yùn)行。（3）操作系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。定義、分類及功能計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)其他系統(tǒng)軟件、支撐軟件應(yīng)用軟件用戶操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)者系統(tǒng)軟件編程人員應(yīng)用軟件編程人員2、操作系統(tǒng)的分類

批處理系統(tǒng)（BatchProcessingSystem）：按作業(yè)（job）性質(zhì)分批，成批提交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理。

CPU利用率高、交互性極差。分時(shí)系統(tǒng)（TimeSharingSystem）將時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間片（slot）輪流分配給多個(gè)聯(lián)機(jī)作業(yè)使用。分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)：（1）多路性：宏觀上看，多用戶（user）同時(shí)工作，共享系統(tǒng)資源（resource）。（2）獨(dú)立性：各用戶彼此獨(dú)立操作，互不干擾，就像個(gè)人獨(dú)占主機(jī)。（3）及時(shí)性：用戶的請(qǐng)求（request）能在很短時(shí)間內(nèi)獲得響應(yīng)（response）。（4）交互性：用戶通過終端與系統(tǒng)進(jìn)行交互（interaction）。定義、分類及功能2、操作系統(tǒng)的分類

實(shí)時(shí)系統(tǒng)（Real-TimeSystem）：能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，同時(shí)完成對(duì)該事件的處理。

主要特點(diǎn)：及時(shí)響應(yīng)、高可靠性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS，NetworkOperatingSystem）：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源共享。特別強(qiáng)調(diào)：網(wǎng)絡(luò)管理。分布式操作系統(tǒng)（DistributedOperatingSystem）：在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，特別突出并行處理、協(xié)同計(jì)算。⊙目前實(shí)際使用的操作系統(tǒng)往往兼有批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)特點(diǎn)。定義、分類及功能幾類操作系統(tǒng)的對(duì)比定義、分類及功能批處理操作系統(tǒng)對(duì)用戶的服務(wù)有點(diǎn)像批發(fā)商店，顧客購(gòu)置一大批商品，當(dāng)然不能著急，允許等一段時(shí)間辦完分時(shí)操作系統(tǒng)有點(diǎn)像零售商店，交互性很強(qiáng)，交易時(shí)間不能太長(zhǎng)，以顧客能忍受的時(shí)間為限實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有點(diǎn)像24小時(shí)“全天候服務(wù)”的飯店或商店，顧客隨時(shí)想吃飯或購(gòu)物都能及時(shí)得到滿足網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)像“電視購(gòu)物”或網(wǎng)上“電子商務(wù)”購(gòu)物，只要知道電話號(hào)碼或“網(wǎng)址”，就能得到服務(wù)分布式操作系統(tǒng)有點(diǎn)像新興的社區(qū)服務(wù)公司或咨詢公司，客戶只要提出服務(wù)要求。例如，顧客要購(gòu)買某一商品，而不必知道在哪里能買到，而由社區(qū)服務(wù)公司去安排查詢后告訴顧客或幫顧客辦到3、微機(jī)的操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù) 一個(gè)用戶執(zhí)行一個(gè)程序

典型代表：CP/M、MS-DOS單用戶多任務(wù) 一個(gè)用戶可以執(zhí)行多個(gè)程序

典型代表：Windows2000,WindowsXP多用戶多任務(wù) 多個(gè)用戶可以分別執(zhí)行多個(gè)程序 典型代表：微機(jī)版UNIX和Linux定義、分類及功能外殼（Shell）4、操作系統(tǒng)的功能內(nèi)核（kernel）：隨系統(tǒng)的運(yùn)行而駐留內(nèi)存的系統(tǒng)功能程序。操作系統(tǒng)的功能定義、分類及功能裸機(jī)處理機(jī)管理存儲(chǔ)管理文件管理設(shè)備管理人機(jī)接口4、操作系統(tǒng)的功能作業(yè)與進(jìn)程作業(yè)（job）： 用戶在一次計(jì)算過程或在一次事務(wù)處理過程中，要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 所做工作的集合（一次任務(wù)——task）。程序（program）： 指令序列（靜態(tài)概念）。進(jìn)程（process）： 指程序在數(shù)據(jù)對(duì)象上的一次執(zhí)行過程（動(dòng)態(tài)概念）。定義、分類及功能4、操作系統(tǒng)的功能功能1：處理機(jī)管理（processormanagement）（1）如何把CPU分配給系統(tǒng)的眾多進(jìn)程？（2）管理層次：作業(yè)調(diào)度（jobscheduling） 進(jìn)程調(diào)度（processscheduling）（3）作業(yè)調(diào)度：確定系統(tǒng)中哪些作業(yè)將獲得CPU。（4）進(jìn)程調(diào)度：確定系統(tǒng)中哪個(gè)作業(yè)中的哪個(gè)進(jìn)程將獲得CPU。定義、分類及功能等待的事件已發(fā)生等待某事件發(fā)生時(shí)間片用完進(jìn)程被調(diào)度程序選中就緒狀態(tài)等待狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)4、操作系統(tǒng)的功能功能2：存儲(chǔ)管理（memorymanagement）

（1）內(nèi)存分配（memoryallocation）：給系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)進(jìn)程分配和回收內(nèi)存空間。

（2）內(nèi)存保護(hù)（memoryprotection）：保證各進(jìn)程只能在屬于自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，彼此互不沖突且不被其他進(jìn)程破壞。

（3）地址映射（addressmapping）：邏輯地址（logicaladdress）到物理地址（physicaladdress）的映射。

（4）內(nèi)存擴(kuò)充（memoryexpanding）：利用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，從邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存容量。定義、分類及功能4、操作系統(tǒng)的功能功能3：文件管理（filemanagement）

★對(duì)外存數(shù)據(jù)組織進(jìn)行管理，是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件、數(shù)據(jù)資源的管理。（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的分配、回收。（2）文件目錄的結(jié)構(gòu)和管理，實(shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)和檢索等。（3）為用戶提供方便靈活的文件操作以及實(shí)現(xiàn)文件的共享。（4）提供文件的安全、保密等措施。定義、分類及功能4、操作系統(tǒng)的功能功能4：設(shè)備管理（devicemanagement）

★對(duì)所有輸入輸出設(shè)備的管理，給系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)進(jìn)程分配和回收外設(shè)，完成輸入輸出操作。（1）對(duì)輸入輸出設(shè)備的分配、啟動(dòng)、完成和回收等。（2）協(xié)調(diào)處理機(jī)與設(shè)備操作間的速度差異。（3）屏蔽各種設(shè)備的物理特性。定義、分類及功能4、操作系統(tǒng)的功能功能5：人機(jī)接口（human-computerinterface）★用戶接口(userinterface)+編程接口(programminginterface)（1）用戶接口：用戶直接或間接控制自己作業(yè)的界面。 聯(lián)機(jī)用戶接口：一組鍵盤操作命令。 脫機(jī)用戶接口：為批處理作業(yè)用戶提供的接口。 圖形用戶接口：采用圖形化的操作界面。（2）編程接口：為應(yīng)用軟件或支撐軟件在執(zhí)行過程中訪問系統(tǒng)各種資源提供的接口。定義、分類及功能1、文件（file）： 把程序和數(shù)據(jù)保存在外存中的組織形式。2、文件的邏輯構(gòu)造 流式文件（streamfile）：字節(jié)數(shù)據(jù)序列。 記錄式文件（recordfile）：元素序列，每個(gè)元素包含若干成員。3、文件的存取模式： 順序方式、隨機(jī)方式4、文件之間的關(guān)系 文件之間沒有結(jié)構(gòu)上的關(guān)系——孤立式結(jié)構(gòu)。 文件之間語義上的聯(lián)系由相關(guān)程序的運(yùn)行邏輯來體現(xiàn)。文件系統(tǒng)的基本概念5、文件主要操作（1）打開、關(guān)閉（2）定位（3）讀取、寫入（4）新建、刪除、改名、復(fù)制、移動(dòng)（5）屬性操作（只讀、隱藏）6、文件名（filename）

（1）

“文件名”是文件的標(biāo)識(shí)。（2）文件系統(tǒng)按“文件名”來完成文件的定義、訪問、管理、控制等操作。（3）文件名的形式：主文件名.擴(kuò)展名文件系統(tǒng)的基本概念7、常用文件擴(kuò)展名(1)文本文件：.txt(2)源程序文件：.c、.cpp、.java、.prg、……(3)標(biāo)記語言文檔及相關(guān)：.htm、.html、.css、.xml、xsl、……(4)可執(zhí)行程序類：.exe、.com、.dll、……(5)Office文檔：.doc、.xls、.ppt、.pdf、……(6)圖像：.jpeg、.jpg、.gif、.png、.bmp、.tif、.ico、……(7)視音頻：.mp3、.wma、.avi、.rm、.rmvb、.mpg、.wav、……(8)壓縮文件：.rar、.zip、.arj、.cab、……(9)腳本文檔：.js、.vbs、.asp、.jsp、.php、.aspx、……文件系統(tǒng)的基本概念8、目錄（directory）——文件夾（folder）

目錄組織的樹形結(jié)構(gòu)示例文件系統(tǒng)的基本概念\abcb.txt123.ct.doc123.cbfb.xlsea.cppt.doc9、目錄之間的關(guān)系根目錄（DOS及Windows中表示為\）父目錄與子目錄10、路徑（path）

★確定文件或目錄在目錄樹中的位置，以便訪問。

①絕對(duì)路徑（absolutepath）：從根開始的路徑表示形式。 例如（以上頁幻燈片目錄示意圖為例）：

\a\b \a\b\t.doc \123.c \b\e\t.doc

②相對(duì)路徑（relativepath）：從當(dāng)前目錄開始的路徑表示形式。 例如（以上頁幻燈片目錄示意圖為例，假設(shè)\b為當(dāng)前目錄）：

e\t.doc ..\123.c f ..\a\b.txt文件系統(tǒng)的基本概念1、DOS（磁盤操作系統(tǒng)，DiskOperatingSystem）單用戶單任務(wù)，有MS-DOS、PC-DOS兩類版本。

MS-DOS是比爾·蓋茨花2.5萬從蒂姆·佩特森QDOS購(gòu)買改寫的。

1981年8月DOS1.0--2000年9月MS-DOS8.0。擁有fdisk、format、dir、cd

、del、debug、copy、……等命令。典型操作系統(tǒng)介紹2、UNIX多用戶多任務(wù)。1969年KenThompson、DennisRitchie和Douglas

Mcllroy在貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。技術(shù)成熟、可靠性高、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)、伸縮性突出和開放性好等特色，可滿足各行各業(yè)的實(shí)際需要。加州大學(xué)Berkeley分校開發(fā)的BSD產(chǎn)品：FreeBSD、OpenBSD和

NetBSD；很多公司開發(fā)了自己的Unix，比如IBM的AIX、HP的HPUX、SUN的Solaris、SGI的IRIX。典型操作系統(tǒng)介紹3、Linux

1991年4月芬蘭赫爾辛基大學(xué)的學(xué)生Linus

Torvalds想設(shè)計(jì)一個(gè)代替

Minix的操作系統(tǒng)。

自由軟件，源碼開放。與UNIX兼容。常見版本：FedoraCore、RedHatLinux、UbuntuLinux、RedFlagLinux、FreeBSD、veket、……典型操作系統(tǒng)介紹4、Windows單用戶多任務(wù)。Microsoft主打產(chǎn)品。1985年誕生Windows1.0，1990年Windows3.0確定了壟斷地位。

1993年WindowsNT，1995年Windows95，2000年Windows2000，2001年WindowsXP，2007年WindowsVista，2009年Windows7。界面非常友好，易學(xué)易用。典型操作系統(tǒng)介紹5、MacOS

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