操作系统及应用

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1、操作系统及应用,3.1 操作系统概述,操作系统是管理计算机资源的系统软件，是用户使用计算机的重要人-机接口，它是随着计算机硬件技术的不断发展，而产生并逐渐得到完善的。,3.1.1 操作系统的定义,操作系统负责有效而安全地管理计算机系统的一切软、硬件资源，合理组织计算机的工作流程，并方便用户使用计算机的一组程序的集合。 操作系统通过文件系统管理软件资源 操作系统提供二类接口：命令方式（用户级）、系统调用方式（程序员级）,3.1.2 操作系统的目标,操作系统的目标：不类型的操作系统目标各有侧重。 （1）方便性：方便用户使用计算机。 （2）有效性：提高系统资源的利用率。 （3）可扩充性：具有适应计算

2、机硬件与体系结构不断发展的能力。 （4）开放性：不同计算机硬件与体系结构的操作系统之间可以相互进行数据通信。,3.1.2 操作系统的作用,操作系统的作用：从三个侧面进行观察 （1）操作系统是用户与计算机硬件系统之间的（软件）接口，共有两类接口： 命令方式：面向普通用户，操作系统提供一组联机命令或图形界面。 系统调用方式：面向程序员，提供一组系统调用功能，在应用程序中调用相应系统功能来操作计算机硬件。,操作系统的接口示意,3.1.2 操作系统的作用,（2）计算机系统资源的管理者：管理着计算机系统中的一切资源，包括硬件资源和软件资源 处理器管理：把CPU的运行时间有效、全理地分配给各个正在运行的程

3、序，它是通过进程来实施管理的。进程是程序的一次运行活动，是系统进行资源分配和CPU调度的基本单位。线程是轻量级进程。 存储器管理：虚拟内存管理、存储器分配、地址转换、信息保护。,3.1.2 操作系统的作用,I/O设备管理：对除CPU、内存以外的所有输入、输出设备的管理，提供五方面的功能：设备驱动程序；即插即用；通用即插即用；集中管理，动态更新设备驱动程序；提高设备的使用效率。 文件管理：实现对软件资源的管理，专门负责管理数据信息，为用户提供一个简单、统一的访问文件的方法，用户可以按照文件名高效、快速、透明和方便地存取信息。,3.1.2 操作系统的作用,（3）机器的扩充者 通常把覆盖了软件的机器

4、称为扩充机器或虚拟机器。 操作系统是最接近硬件的软件，是对硬件的首次扩充 当裸机上覆盖上操作系统后，便可获得一台功能显著增强，使用极为方便的多层扩充机器或多层虚拟机器,3.1.3 操作系统的分类及其特点,1、批处理操作系统 是早期的操作系统，具有成批处理作业的能力，可解决人工操作严重降低计算机资源利用率的问题，分为单道与多道批处理系统。 单道批处理系统：是一种独占式批处理系统，每次只允许一道作业进入内存运行。 多道批处理系统：允许多道程序同时装入内存中运行，轮流使用CPU。“多道”是指同时在内存中的作业有多个，宏观上多道并以操作（同时处于运行与结束的过程当中），但微观上某一时刻CPU却只能处理

5、一个作业。,3.1.3 操作系统的分类及其特点,多道批处理操作系统的主要优点 （1）资源利用率高：可实现CPU与I/O设备并行工作，即某一作业在CPU上运行，另一作业可同时使用I/O设备进行输入/输出操作。 （2）系统吞吐量大：可提高系统在单位时间内处理作业的数量（吞吐量）。 缺点 （1）无交互能力：用户一旦将作业将提交给系统后就失去了对作业的控制。 （2）作业的平均响应时间长。,3.1.3 操作系统的分类及其特点,2、分时操作系统 是一种联机的多用户交互式操作系统，其典型的工作方式为多个用户使用终端同时使用一台主机。 将CPU的处理时间按一定的单位（毫秒级）划分成若干相等的时间片 多个用户作

6、业按时间片轮流使用CPU 每一个用户作业只在其规定的时间片内运行，时间片到后，系统将强行中断其运行，并调度下一个作业运行,分时系统,3.1.3 操作系统的分类及其特点,分时操作系统的特点 （1）交互性：用户可使用键盘、鼠标与显示器（终端）和计算机系统进行人机对话。 （2）及时性：用户请求能够在要求时间内得到响应，通常在23秒钟之内。 （3）独立性：用户相互间无影响，每个用户感觉独自使用一台计算机 （4）同时性(多路性)：多个用户同时在各自的终端上机。,3.1.3 操作系统的分类及其特点,3、实时操作系统 能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对事件的处理。分为实时控制系统和实时信息处理系

7、统。其特点为： （1）较弱的交互性：只允许访问系统中某些特定的专用服务程序。 （2）实时性：不同用途的实时系统有不同的实时性要求，实时控制系统对外部事件的反应要快于实时信息处理系统。 （3）高可靠性：防止软、硬件故障给系统带来的严重后果，可采用双机或多机容错系统。,3.1.3 操作系统的分类及其特点,4、网络操作系统 在计算机原有操作系统的基础之上，用于管理网络通信和共享资源，协调计算机上任务的运行，并向用户提供统一、有效的网络接口的软件集合。其特点为： （1）硬件独立；（2）桥/路由连接； （3）多用户支持；（4）网络管理； （5）安全性和存取控制；（6）用户界面。,3.1.3 操作系统的分

8、类及其特点,5、分布式操作系统 能直接对系统中的各类资源进行动态分配和管理，有效控制和协调任务的并行执行，允许系统中的处理单元无主次之分，并向用户提供统一、有效的网络接口的软件集合。其特点为： （1）分布性； （2）并行性； （3）透明性； （4）可靠性。,3.1.3 操作系统的分类及其特点,6、嵌入式操作系统 嵌入式系统是面向特定应用的嵌入式CPU，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强。目前嵌入式系统已经渗透到我们生活中的每个角落，工业、服务业、消费电子，例如一个手持的mp3就是一种嵌入式系统 。其特点为： （1）体积小；

9、（2）实时性；（3）特殊的开发调试环境。,3.1.4操作系统的发展与演变,手工操作操作系统的史前“文明” 监督程序（早期批处理）：操作系统的雏形 多道批处理：现代意义上的操作系统 分时与实时系统的出现标志操作系统步入实用化 用高级语言书写的可移植操作系统：UNIX 面向各种用户群的通用操作系统：大众化的趋势 当代操作系统的两大发展方向：宏观应用与微观应用,3.1.5常用操作系统简介,1、UNIX操作系统 UNIX是现代操作系统的代表，是首个使用C语言编写的操作系统，它有许多种变种，许多公司都有有自己的版本，移植到80286微机上的UNIX系统称为Xenix。其特点： （1）是一个分时、多用户、

10、多任务的操作系统。 （2）良好的用户界面。 （3）内核和核外程序有机结合。 （4）树形结构的文件系统。 （5）文件和设备统一处理。 （6）丰富的核外程序。 （7）系统用高级语言编写，可移植性好。,3.1.5常用操作系统简介,2、Windows 2000操作系统 是由微软公司于2000年发行的基于Windows NT技术的32体图形商业化性质的操作系统。加强了系统的稳定性、安全性和用户管理，进一步提高了对网络功能的支持。有四种版本，家用为Professional(专业) 版。其特点为： （1）新型的文件系统NTFS （2）加密文件系统EFS （3）标准的驱动程序模型WDM （4）Plug and

11、 Play(即插即用；PnP),3.1.5常用操作系统简介,3、 Windows XP操作系统 是微软继Windows 2000和Windows ME后推出的一款操作系统，是基于Windows 2000核心代码，继承了Windows 2000的可靠性和高性能，同时继承了面向家用与娱乐的Windows ME许多特色。 Windows XP的目标是全面取代Windows 2000和Windows 98，在商业应用和家庭娱乐两个方面占据主导地位。,3.1.5常用操作系统简介,4、Linux操作系统 是目前全球最大的一个自由免费软件，其功能与Unix相似，其内核源程序完全开放，并可被用户自行修改。其特

12、点为： （1）是一个免费软件，可以自由安装并可任意修改源代码。 （2）与主流的Unix兼容。 （3）支持几乎所有硬件平台。 （4）目前， Linux正在全球各地迅速普及推广，各大软件商都发布了Linux版的产品。,3.2 文件与文件管理,文件是一组相关信息的集合，计算机上的一切软件信息都是以文件的形式存储的，包括数据与程序。 在操作系统中，负责管理和存取文件信息的部分称为文件系统或信息管理系统。 文件系统为用户提供了一个简单、统一的访问文件的方法，也被称为用户与外存储器的接口。,3.2.1 文件的基本概念,1、文件名：分为文件主名与扩展名两部分，二者用句号“.”分开，不同的操作系统有不同的命名

13、规则（P61：表3.2.1）： （1）DOS和Windows3.1：主名不超过8个字符，扩展名不超过3个字符，不区分大小写，不允许包含空格。 （2）Windows系列操作系统：主名不超过255个字符，扩展名不超过3个字符，不区分大小写，可以包含空格。 （3）Unix/Linux：主名为14256个字符（视版本而定），扩展名为任意长度字符，区分大小写，不允许包含空格。,3.2.1 文件的基本概念,2、文件类型：通常将文件扩展名称为文件类型名，以区分不同类型的文件。文件扩展名取法通常有着特殊的约定与习惯。,2. 文件分类,文本文件,Word文档文件,Excel电子表格,Access数据库文件,3.

14、2.1 文件的基本概念,3、文件通配符：在文件系统的命令中，通常使用文件通配符来实现在一个文件表达式中表示多个文件。有二类通配符：“*”代表任意一串字符，“？”代表任意一个字符，例如： *.EXE：表示以EXE为扩展名的所有文件 *.*：表示所有文件 A*.DOC：表示文件名以A开头，以DOC为扩展名的文件 A？.MP3：表示文件名共有二个字符，并以A开头，第二个符为任意字符，扩展名为MP3的文件,3.2.1 文件的基本概念,4、文件属性 反映文件特征的一组信息，如文件大小、类型、所占用的磁盘空间、创建的时间、所有者信息等。重要的与文件访问相关的属性有： （1）只读：表示文件只能读，不能被修改

15、或随意删除（删除该类文件时系统会提示）。 （2）隐藏：表明文件在一般情况下是不能被显示的。 （3）存档：该属性并不是直接提供给用户使用的，而是提供给备份软件使用（例如WINRAR），当你新建或者修改一个文件后，该文件就会被自动赋予“存档”属性，以提示备份软件该文件尚未备份。,3.2.2 文件的目录结构,1、磁盘分区 一个新硬盘只有进行分区与格式化后，才能用于保存文件。 分区的二个目的：一是将大容量的硬盘划分成若干个小空间，以便于管理；二是便于在不同的分区中安装不同的操作系统。 分区的过程：首先将硬盘分为一个主分区与一个扩展分区，然后再将扩展分区细分为若个逻辑分区，每一个分区被赋予一个盘符从C：

16、开始（对应主分区），必须将主分区设定为活动分区才能够通过该硬盘启动系统。 格式化：在磁盘上划分磁道和扇区，并建立根目录。每个分区只有经过格式化后才能使用。,3.2.2 文件的目录结构,按照约定：软盘驱动器使用标识符“A:”或“B:”；第一个硬盘驱动器一定命名为“C:”。若有多个硬盘或一个硬盘上划分几个分区，则依次命名为“D:”、”E:”;依次类推，接着是光驱的命名，最后是U盘或移动硬盘的命名。,3.2.2 文件的目录结构,2、目录结构 操作系统通常采用树型结构目录来管理磁盘上的文件，每个硬盘分区、软盘、光盘、可移动U盘都有而且只有一个根目录，在格式化时建立，用“”表示。树型结构目录的优点： （1）解决了重名问题。 （2）有利于文件分类。 （3）提高检索文件的速度。 （4）能进行存取权限的控制。,树型结构目录,3.2.2 文件的目录结构,3、目录路径 路径：从当前（或根）目录开始到达文件所经过的目录序列。从根目录开始的路径称为绝对路径，从当前工作目录开始的路径称为相对路径。例： 绝对路径：C:WindowsSysytem32Notepad.exe 相对路径：WindowsSysytem32Notepad.exe,