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1、,计算机导论Fundamentals of Computer Science,中原工学院计算机学院,College of Computer Science & Technology, Zhongyuan University of Technology,Contents,第1章绪论第2章计算机的基础知识第3章计算机的硬件系统第4章计算机的软件系统第5章计算机的应用第6章计算机领域杰出人物及重大事件介绍第7章学习与就业,计算机的软件系统,第4章, 计算机操作系统 程序设计语言翻译系统 常用应用软件 常用工具软件,计算机软件系统是指在计算机硬件系统上运行的程序、相关的文档资料和数据的集合。计算机软
2、件用于扩充计算机系统的功能、提高计算机系统的效率。,4.1 计算机的软件系统概述,系统软件是为整个计算机系统配置、不依赖特定应用领域的通用软件。这些软件对计算机系统资源进行控制和管理，并为用户使用和其他程序的运行提供服务。系统软件分类：操作系统、程序设计语言翻译系统、数据库管理系统、网络软件等。应用软件是指为某类应用需要或解决某个特定问题而设计的程序，如图形软件、财务软件、软件包等，这是范围很广的一类软件。实用工具软件：个头较小、功能单一，却是解决特定问题的有力工具，如下载软件、播放器、阅读器、防毒软件等。,4.1 计算机的软件系统概述,操作系统是计算机系统软件的核心， 是计算机系统的灵魂，
3、是计算机系统的管家， 是软件和硬件资源的协调大师。,如果没有操作系统，计算机就是一堆废铜烂铁；如果掌握了操作系统，也就掌握了计算机的精髓。,4.2 操作系统,操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行以及方便用户使用的程序的集合。,资源管理观点看，操作系统是计算机系统资源的管理者。在资源管理的同时，通过合理的组织和调度，使多道程序在系统中能够有效地运行，并提高系统的处理能力。从用户观点看，操作系统是处于用户与计算机硬件系统之间，为用户提供使用计算机系统的接口。,4.2 操作系统 4.2.1 操作系统的概念,处理器管理存储器管理设备管理文件管理用户接口,4.2 操作系统
4、 4.2.2 操作系统的功能,进程是程序的一次执行。进程调度则解决处理器的分配问题，它决定在多个进程请求运行时，选择或调度哪个进程，将处理器分配给它，并使它运行。进程控制是指对进程活动进行控制，包括创建进程、撤销进程、阻塞进程、唤醒进程等。进程通信是指进程之间的信息交换。在同一个系统中运行着的多个进程，它们之间存在有相互制约的关系，为保证进程能有条不紊地执行，须设置进程同步机制。相互合作的进程之间往往需要交换信息，于是，系统要提供进程通信机制。,又叫进程管理：解决程序在处理器上的有效执行问题,进程管理的功能：进程调度、进程控制、进程通信,4.2 操作系统 4.2.2 操作系统的功能,1. 处理
5、机管理,为程序和数据分配所需的内存空间，且保证它们的存储区不发生冲突，程序都在自己的存储区中访内而互不干扰。减少内存浪费、提高内存利用率，甚至从逻辑上实现对内存的扩充。,存储器管理的任务是解决内存空间的分配问题,4.2 操作系统 4.2.2 操作系统的功能,2. 存储器管理,完成用户进程提出的I/O请求；为用户进程分配所需的I/O设备；提高CPU和I/O设备的利用率；提高I/O速度；方便用户使用I/O设备。,设备管理用于管理计算机系统中所有的外围设备,为完成上述任务，设备管理应具有缓冲管理、设备分配和设备处理，以及虚拟设备等功能。,4.2 操作系统 4.2.2 操作系统的功能,3. 设备管理,
6、具有对文件存储空间的管理、目录管理、文件的共享和保护、以及实现对文件的各种操作等功能。例如，可向用户提供创建文件、删除文件、读写文件、打开和关闭文件等操作。有了文件管理，用户可以按名存取文件而不必指定文件的存储位置。这不仅便于用户的操作，而且还有利于文件共享。另外，文件管理可通过用户在创建文件时规定文件的使用权限，来保证文件的安全性。,文件管理功能就是对存放在计算机中的所有文件进行管理，以方便用户的使用，并保证文件的安全。,4.2 操作系统 4.2.2 操作系统的功能,4. 文件管理,为了方便用户使用计算机，操作系统提供有用户接口。用户通过接口使用操作系统的功能，从而达到方便使用计算机的目的。
7、用户接口有两种类型：联机用户接口和程序接口。,4.2 操作系统 4.2.2 操作系统的功能,5. 用户接口,按计算机硬件的规模划分：大型机操作系统、小型机操作系统和微型机操作系统。按照操作系统的性能来划分：多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网络操作系统。,4.2 操作系统 4.2.3 操作系统的分类,多道程序设计是指在主存储器中同时存放多道程序，使其按照一定的策略插空在CPU上运行，共享CPU和输入输出设备等系统资源。多道批处理操作系统负责把用户作业成批地接受进外存储器，形成作业队列，然后按一定的策略将作业队列中的一些作业调入内存，并使得这些作业在调度下轮流使用CPU和外部设备等
8、资源。多道批处理操作系统目标：提高系统资源的利用率。,4.2 操作系统 4.2.3 操作系统的分类,1. 多道批处理操作系统,分时系统是指在同一台主机上连接了多台终端，同时允许多个用户通过自己的终端联机地使用计算机，共享主机的资源。所谓分时，是指系统将CPU的时间划分成一个一个的时间片，并轮流把每个时间片分给每个用户程序，每个程序一次只可运行一个时间片。当时间片用完时，操作系统便选择下一道程序、分给它一个时间片并将其投入运行，如此反复。效果：相对人的感觉来说，时间片很短，往往在几秒钟内系统就能对用户命令做出响应，系统中的用户并不感觉其他用户的存在，从而认为整个系统被他独占。,4.2 操作系统
9、4.2.3 操作系统的分类,2. 分时操作系统,实时控制系统主要用于生产过程的自动控制、实验数据的自动采集、武器的控制（包括火炮自动控制、飞机自动驾驶、导弹的制导系统）。这类系统中随机发生的外部事件并非是由人工启动和直接干预引起的。系统的响应时间是由外部事件所决定，可以快到毫秒数量级。实时信息处理系统主要用于实时信息处理，像飞机（或火车）订票系统、情报检索系统等。这类随机发生的事件是由人工通过终端启动，并通过连续对话引起的。系统的响应时间往往是用户所能接受的秒数量级。,实时即及时的意思，而实时系统是指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，并控制所有实事任务协调一致地运行
10、。,实时系统分类:实时控制系统、实时信息处理系统,4.2 操作系统 4.2.3 操作系统的分类,3. 实时操作系统,计算机网络是通过通信线路将地理上分散的自主计算机、终端、外部设备等连接在一起，以达到数据通信和资源共享目的的一种计算机系统。由于在网络上的计算机的硬件特征、数据表示格式等的不同，为了在相互通信时能够彼此理解，必须共同遵守某些约定，这些约定称为协议。网络操作系统是使网络上各计算机方便有效地共享网络资源、为网络用户提供所需的各种服务和通信协议的集合。网络操作系统功能：除了具有通常操作系统所具有的功能外，还应该提供高效、可靠的网络通信以及多种网络服务功能。其中，网络通信按照网络协议来进
11、行；网络服务包括文件传输、远程登录、电子邮件、信息检索等，能使网络用户方便、有效地利用网络上的各种资源。,4.2 操作系统 4.2.3 操作系统的分类,4. 网络操作系统,1MS-DOS2Microsoft Windows3UNIX及Linux,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,(1) 磁盘文件管理：对建立在磁盘上的文件进行管理是MS-DOS最主要的一项功能。由文件管理模块（MSDOS.SYS）实现对磁盘文件的建立、打印、读/写、修改、查找、删除等操作的控制与管理。(2)输入输出管理：实现对标准输入输出设备(包括键盘、显示器、打印机、串行通信接口等)的控制与管理，该项功能由
12、输入输出模块(IO.SYS)来完成。(3)命令处理：提供人机界面，使用户能够通过DOS命令对计算机进行操作。在MS-DOS中，由命令处理模块(COMMAND.COM)负责对用户输入的命令进行接收、识别、解释和执行。,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,1. MS-DOS,Microsoft Windows是由微软公司开发的基于图形界面的多任务操作系统，也称为视窗操作系统。Windows正如它的名字一样，它在计算机和用户之间打开了一个窗口，用户通过这个窗口直接使用、控制和管理计算机。从而使操作计算机的使用方法和软件的开发方法产生了巨大的变化。,4.2 操作系统 4.2.4 几种
13、常见的微机操作系统,2. Microsoft Windows,Windows的历史,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,直观、高效的面向对象的图形用户界面，易学易用用户界面统一、友好、美观丰富的设备无关的图形操作 Windows的图形设备接口(GDI)提供了丰富的图形操作函数。多任务 每个程序在屏幕上占据一个矩形区域，这个矩形区域称为窗口。窗口可以重叠、移动、在不同应用程序之间切换，甚至可以在程序之间进行手工和自动的数据交换和通信。同一时刻仅有一个处于活动状态，其标题栏呈现高亮颜色。一个活动的程序是指当前能够接受用户键盘输入的程序。,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微
14、机操作系统,Windows的特点,（1）UNIX,UNIX的发展UNIX是当代最著名的多用户、多进程、多任务分时操作系统。它最初是在19691971年由美国贝尔实验室的Ken L.Thompson和Dennis M.Ritchie研制的，其最初的目的是创建一个较好的程序开发环境。由于上述两位学者对UNIX操作系统的卓越贡献，双双获得了1983年的图灵奖。1974年美国电话电报公司（AT&T）允许教育机构免费使用UNIX系统，促进了UNIX技术的发展，各种不同版本的UNIX操作系统相继出现，其中最值得一提的是加州大学伯克利(Berkley)分校的BSD版。20世纪70年代末，市场上出现了UNIX
15、的商品化版本，代表产品有AT&T公司的UNIX SYSTEM V、UNIX SVR 4X、SUN公司的SUNOS、Microsoft 公司的XENIX和SCO UNIX等。到了20世纪90年代，不同的UNIX版本已有100多种，比较主流的产品有SUN Solaris、SCO的Unix Ware等。,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,3. UNIX与Linux,Unix的组成,Shell内核硬件Kernel实用程序应用程序,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,（1）UNIX,开放性多用户、 多任务环境 功能强大， 实现高效 提供了丰富的网络功能支持多处理器功
16、能,4.2 操作系统 4.2.4 几种常见的微机操作系统,3. UNIX与Linux,（1）UNIX,UNIX的特征,Linux是可以运行在PC机上的免费的UNIX操作系统。它被称为是一匹自由而奔放的黑马。它诞生于学生之手，成长于Internet，壮大于自由而开放的文化。 Linus Torvalds是自由软件Linux操作系统的创始人和主要设计者。在1991年，年轻的芬兰赫尔辛基大学计算机科学系的学生Linus Torvalds做出了一个在当时、甚至现在看起来也是不可思议的决定，就是把UNIX操作系统移植到Intel构架的个人计算机上，设计一个比MS-DOS功能更强，并能自由下载的新操作系统Linux。在开始设计Linux时，Linus Torvalds的目的只不过是想看一看Intel386存储管理硬件是怎样工作的，而绝没想到这一举动会在计算机界产生如此重大的影响。经过短短几个月时间，Linus Torvalds在一台Intel386 微机上完成了一个类似于UNIX的操作系统内核，这就是最早的Linux版本。,
