第二章 Liunx概述与基本原理教学教案

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1、第2章 Linux 概述,计算机系统由硬件和软件两部分组成，操作系统(Operating System，简称OS)是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源；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。而其它的诸如汇编程序、编译程序、数据库管理系统等系统软件，以及大量的应用软件，都将依赖于操作系统的支持，取得它的服务。操作系统已成为现代计算机系统（大、中、小及微型机）中都必须配置的软件。,2.1 操作系统的功能和分类 2.2 Linux操作系统概述 2.3 Linux的应用现状与前景 2.4

2、Red Hat Fedora Core 4 简介 小结,2.1 操作系统的功能和分类,2.1.1 推动操作系统发展的主要动力 在出现OS后的短短40年中，操作系统取得了重大的发展，其主要动力可归纳为以下4个方面。 1. 不断提高计算机资源利用率 在计算机发展的初期，计算机系统特别昂贵，用户必须想尽办法提高计算机系统中各种资源的利用率，这样就成为最初发展的动力。由此形成了批处理系统。 2. 方便用户 当资源利用率不高的问题得到基本解决后，用户使用电脑和调试程序时的不方便性成为了主要问题。于是用户又想法设法改善这方面的条件，这也成为继续推动操作系统发展的主要动力。随之而来的便是分时系统，或称为多用

3、户系统。,2.1.2 操作系统的功能 操作系统的主要任务时为多道程序的运行提供良好的运行机制，已保证程序能够有条不紊地、高效地运行，并能最大程度地提高系统中各种资源的利用率和方便用户的使用。为实现上述任务，操作系统提供以下功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户接口。 1. 处理机管理 在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行，都是以进程为基本单位，因而对处理机的管理，可归纳为对进程的管理；在引入了线程的操作系统中，也包括对线程的管理。处理机管理的主要功能：创建和撤销进程（线程），对诸进程（线程）的运行进行协调，实现进程（线程）之间的信息交换，以及按照一定的算法把处理机分配给进

4、程（线程）。 2. 存储器管理 存储器管理的主要任务：是为多道程序的运行提供良好的环境，方便用户使用存储器，提高存储器的利用率以及能聪逻辑上扩充内存，因此，存储器管理应具有内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等功能。,3. 设备管理 实质是对硬件设备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、启动、完成和回收。操作系统中含有许多设备驱动程序，用户和应用程序使用外部设备时并不需要知道外部设备的具体特性，不需要对设备的使用专门编程，对设备的具体操作都由设备驱动程序完成。这样不但简化了程序设计，而且程序运行不依赖于具体硬件配置，做到“硬件无关”。 4. 文件管理 在现代计算机管理中，总是把程序和数据以文

5、件的形式存储在磁盘和磁带上，供所有的或者指定的用户使用。因此，在操作系统中必须配置文件管理机构。文件管理的主要任务：是对用户文件和系统文件进行管理，以便用户使用，并保证文件的安全性。因此，文件管理应具有对文件存储空间的管理、目录管理、文件的读/写管理以及文件的共享与保护等功能。 5. 用户接口 为了方便用户直接使用操作系统，操作系统向用户提供了“用户与操作系统的接口”。该接口通常是以命令或系统调用的形式出现在用户面前的，前者提供给用户在键盘终端上使用；后者提供给用户在编程时使用。现在的操作系统中，出现了新的形式，那就是图形接口。,2.1.3 操作系统的分类 1. 批处理操作系统 在早期的计算机

6、系统中，程序的每一次运行都需要人工干预，操作过程繁琐，占用很多人工等待的时间，也很容易产生错误，可真正执行程序的时间却。而且程序在执行的过程中，要独占系统的全部硬件资源，利用率很低，为此引入了批处理操作系统。批处理操作系统分为单道批处理和多道批处理。 2. 分时操作系统 分时操作系统是将CPU的工作时间划分为许多很短的时间片，轮流为各个终端的用户服务。例如一个带50个终端的分时系统，若每个用户每次分配一个20ms的时间片，则每隔1秒钟即可为所有的用户服务一遍。因此，尽管各个终端上的作业是断续地运行的，但由于操作系统每次都能对用户程序做出及时响应，在用户的感觉上似乎整个系统归一个人占有。 3.

7、实时操作系统 实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反映。实时系统对交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。为了提高系统的响应时间，对随机发生的外部事件应及时做出响应并进行处理。,4. 网络操作系统 网络操作系统是使联网的计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务的软件和有关协议的集合。因此网络操作系统的功能主要包括高效、可靠的网络通讯；对网络中共享资源的有效管理；提供电子邮件、文件传输、共享硬盘、打印机等服务；进行网络安全管理；提供互操作能力。 5. 分布式操作系统 分布式计算机系统是由多个分散的计算机经网络连接而成的计算机

8、系统，系统中的计算机无主次之分，任意两台计算机可以通过通信交换信息。为分布计算机配置的操作系统称分布式操作系统。,6. 微机操作系统 微机计算机的出现犹如一颗重邦炸弹，导致了计算机产业革命，拥有巨大的使用量和广泛的用户。将配置在微型计算机上的操作系统称为微机操作系统。常用的微机操作系统有DOS、Windows、OS/2、SCO UNIX、Linux等。其中，Microsoft公司开发的单用户单任务DOS是首先在IBMPC机上使用的微机操作系统。MSDOS操作系统现在成了事实上的16位微机单用户单任务操作系统的标准。 7. 嵌入式操作系统 嵌入式操作系统运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片

9、及其控制的各种部件和装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制的系统软件。,2.2 Linux操作系统概述,2.2.1 Linux的起源 Linux是一种类似于UNIX风格的多用户、多任务操作系统。Linux最早是由芬兰人托瓦兹（Linus Torvalds）设计的。取名为Linuss unix，并将其源代码上传到Internet，供其他计算机爱好者下载使用和研究。 Linux得出现，打破了微软在PC操作系统上的长期垄断地位，使得用户在选用操作系统时有了更多的选择。目前，许多供应商也开始提供配备Linux平台的计算机。与完全封闭源代码软件相比，Linux是一种开放源代码的自由软件，从而得到社会各

10、界广泛关注，随着Linux操作协调的不断发展，市场上出现多种版本的Linux操作系统，而Red Hat Linux就是其中的佼佼者。 Linux是一个优秀的操作系统，它具有开放性，支持多用户、多进程（多线程），实时性较好，功能强大而稳定，并具有良好的兼容性和可移植性。因此，被广泛使用，可以说是目前运行硬件平台最多的操作系统。,2.2.2 Linux的基本特点 Linux操作系统近年来得到了非常迅猛的发展，受到广大计算机爱好者的喜爱。这与Linux具有的良好特性是分不开的。Linux具有以下主要特点。 1. 自由软件，源代码公开 Linux项目从一开始就与GNU项目紧密结合共同发展，它有许多主要

11、组成部分是直接来自GNU项目。任何人只要遵守GPL（GNU General Pubic License）条款，就可以自由使用Linux源代码。这样就激发了世界范围内广大计算机爱好者的创造力。通过Internet，Linux迅速向全球传播并得到广泛使用。,2. 多用户，多任务 多用户是指系统资源可以同时被多个不同互使用，即每个用户对自己的资源有特定的权限，互不影响。多任务是现代计算机的最主要的一个特点。它是指计算机可以同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。Linux系统调度每一个进程平等地访问微处理器。由于CPU的处理速度非常快，所以看起来程序是在并行运行。 3. 良好的用户界面 Lin

12、ux既可以在纯文本模式下运行，也可以在图形界面模式下运行；同时还可以在两种模式共存的状态下运行。 Linux的传统用户界面是基于文本的命令行界面，即Shell，既可以在命令行直接使用Shell命令，也可以将命令存为文件，然后运行文件。Shell有很强的程序的设计能力，用户可以方便地用它编制程序，从而为用户扩充系统功能提供了比较高级的手段。可编程Shell是指将多条命令组合起来，形成一个Shell程序，这个程序可以单独运行，也可以与其他程序同时运行。系统通过这个界面为用户程序提供低级、高效率的服务。,Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条文等设施，向用户呈现一个直观

13、、容易操作、交互性强的友好的图形化界面。 4. 设备独立性 设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当成文件来看待，只要安装了设备的驱动程序，任何友好都可以像使用文件一样操作和使用这些设备，而不必知道设备的具体存在形式。具有设备独立性的操作系统，通过把每一个外围设备看作是一个独立文件来简化增加新设备的工作。Linux是具有设备独立性的操作系统，它的内核具有高度适应能力，随着更多的程序员加入Linux编程，会有更多硬件设备加入到各种Linux内核和发行版本中。另外，由于友好可以免费得到Linux的内核源代码，因此，友好可以修改内核源代码，以便适应新增加的外部设备。,5. 提供丰富的网络功能 Li

14、nux在通讯和网络功能方面优于其他操作系统。其他操作系统不包含如此紧密地和内核结合在一起的连接网络的能力，也没有内置这些联网特性的灵活性。而Linux为用户提供了完善的、强大的网络功能。 支持Internet。Linux免费提供了大量支持Internet的软件，Internet是在Unix领域中建立并繁荣起来的，用户能用Linux与世界上的其他人通过Internet网络进行通讯。 文件传输。用户能通过一些Linux命令来完成内部信息或文件的传输。 远程访问。Linux不仅允许进行文件和程序的传输，它还为系统管理员和技术人员提供了访问其他系统的窗口。,6. 可靠的系统安全 Linux采取了许多安

15、全技术措施，包括对读写权限的控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。 7. 良好的可移植性 可移植性是指将操作系统从一个硬件平台转到另一个硬件平台时仍然能按其自身方式的能力。Linux时一种可移植的操作系统，能够在微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。可移植性为运行Linux的不同计算机平台与其他任何机器进行准确而有效的通讯提供了手段，不需要另外增加特殊和昂贵的通信接口。,2.2.3 Linux的构成 Linux系统是由Linux内核、Shell和应用程序等软件构成。 1. Linux内核 Linux的内核是系统最重要的部分，内

16、核有700多万行代码，是运行程序和管理硬件设备的核心程序。Linux内核实现进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动和网络系统等功能。内核的版本号格式通常为x.y.z。内核的版本分为2类：开发版和稳定版。开发版是指正在开发和试用的版本，其发行版本号中的y是奇数，如2.7.5。稳定版是指通过试用后，协调能够稳定运行的版本，其发行版本号中的y是偶数，如2.8.8。,2. Linux Shell Shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它也是一个命令解释器，负责接收用户输入的命令，并送入内核去执行。同时，Shell有自己的编程语言，用于对命令进行编辑，并允许用户编写有Shell命令组成的程序。Shell编程语言具有普通编程语言的很多特点。 3. 应用程序 Linux操作系统的应用程序有很多，其中包括文本编辑器、X Windows、编程语言和开发工具、Internet工具软件和数据库等。,2.2.4 Linux与其他操作系统的区别 Linux可以与MS-DOS、OS/2、Windows等其他操作系统共存于同一台机器上。它们均为操