《計算機導論》課件第10章 操作系統(tǒng)初步

第10章操作系統(tǒng)初步10.1操作系統(tǒng)基本概念10.2其他常見微機操作系統(tǒng)10.1操作系統(tǒng)基本概念任務1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位任務2操作系統(tǒng)的基本功能任務1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位[任務描述]了解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位，理解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中扮演的角色。[相關知識與技能]1946年誕生的第一臺計算機沒有操作系統(tǒng)，甚至沒有任何軟件。計算機發(fā)展到今天，已經離不開操作系統(tǒng)。從微型計算機到巨型計算機，計算機系統(tǒng)一般都配置了一種或多種操作系統(tǒng)。如果一臺計算機沒有操作系統(tǒng)，用戶將無法操作。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)軟件中最重要的組成部分，是控制和管理計算機系統(tǒng)資源，合理地組織計算機工作流程，為用戶有效地使用計算機系統(tǒng)提供一個功能強大、使用方便和可擴展的工作環(huán)境。任務1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位操作系統(tǒng)是計算機用戶與計算機之間進行通信的一個接口，計算機用戶通過操作系統(tǒng)與計算機資源打交道。操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中占有重要的位置，所有其他軟件都建立在操作系統(tǒng)基礎上，并得到其支持和服務；操作系統(tǒng)是支撐各種應用軟件的平臺。用戶利用操作系統(tǒng)提供的命令和服務操縱和使用計算機。操作系統(tǒng)實際上是一個計算機系統(tǒng)中硬件、軟件資源的總指揮部。操作系統(tǒng)的性能決定了計算機系統(tǒng)的安全性和可靠性。若一個計算機系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)，猶如一個人沒有大腦思維一樣，將一事無成。任務1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位[知識拓展]一個完整的計算機系統(tǒng)，無論大型機、小型機、微型機，都由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件是軟件建立與活動的基礎，軟件是對硬件功能的擴充。硬件與軟件有機地結合在一起，相輔相成，推動了計算機技術飛速發(fā)展，并且在當今信息時代占據(jù)了舉足輕重的地位。按照在計算機系統(tǒng)中起的作用和需要的運行環(huán)境，計算機軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件用于計算機系統(tǒng)的控制、管理和維護，并為用戶使用和其他程序的運行提供服務，包括操作系統(tǒng)、程序設計語言處理程序（匯編程序和編譯程序等）、連接裝配程序等；應用軟件是為解決某一方面應用需要或某個特定問題而設計的程序，如財務軟件、信息管理系統(tǒng)、游戲軟件等，是應用范圍很廣的一類軟件。任務1操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位計算機系統(tǒng)中硬件和軟件是按層次結構組織的，如圖10-1所示。由圖可見，計算機的硬件、軟件以及應用之間是一種層次結構的關系。裸機（硬件）在最里層，其外層是操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)提供資源管理功能和服務功能，把裸機改造成為功能更強、使用更方便的機器。各種實用程序和應用程序運行在操作系統(tǒng)之上，它們以操作系統(tǒng)作為支撐環(huán)境，同時又向用戶提供完成其進程所需的各種服務。操作系統(tǒng)是裸機上面第一層軟件，是最基本的系統(tǒng)軟件，是對硬件系統(tǒng)功能的首次擴充。操作系統(tǒng)密切地依賴于計算機硬件，直接管理系統(tǒng)中各種硬件和軟件資源。操作系統(tǒng)由五個部分組成：進程管理、存儲管理、設備管理、文件管理和用戶接口。操作系統(tǒng)的對外界面是系統(tǒng)調用。系統(tǒng)實用程序以及各種應用軟件通過系統(tǒng)調用訪問計算機系統(tǒng)的軟、硬件資源。圖10-1操作系統(tǒng)與硬件的關系示意圖任務2操作系統(tǒng)的基本功能[任務描述]學習操作系統(tǒng)的基本功能，進而理解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中扮演的重要角色。[相關知識與技能]為使系統(tǒng)中的程序能夠有條不紊地運行，從資源管理的角度出發(fā)，操作系統(tǒng)應具有以下五個方面的功能。1.存儲器管理對主存（內存）的管理。內存是程序運行的舞臺，程序要在處理機上運行，其代碼和數(shù)據(jù)要全部或部分地駐留內存。除操作系統(tǒng)占相當大的內存空間外，多道程序系統(tǒng)中，并發(fā)運行的程序都要占有自己的內存空間。內存總是一種緊張的系統(tǒng)資源。存儲器管理的主要功能包括：內存的分配和回收、存儲保護、地址變換、地址擴充。任務2操作系統(tǒng)的基本功能2.處理機管理處理機管理又稱進程管理。所謂進程，是指程序的一次執(zhí)行。在多道程序環(huán)境下，處理機的分配和運行以進程為基本單位進行。進程管理的主要功能包括：進程控制、進程同步、進程通信和進程調度。3.設備管理計算機系統(tǒng)一般都配置多種類型的輸入/輸出設備，這些設備的操作性能有很大的差異（尤其在信息傳輸和處理速度方面）。由于輸入/輸出設備種類很多，使用方法各不相同，因此，設備管理應為用戶提供一個良好的界面，使用戶不必涉及具體的設備特性，可以方便、靈活地使用這些設備。設備管理的主要任務包括：為用戶程序分配輸入/輸出設備；完成用戶程序請求的輸入/輸出操作；提高CPU和輸入/輸出設備的利用率；改善人機界面。任務2操作系統(tǒng)的基本功能4.文件管理計算機系統(tǒng)一般把大量信息（程序和數(shù)據(jù)）以文件的形式存放在外部存儲器中，供用戶使用。文件管理是對系統(tǒng)軟件資源的管理。文件管理系統(tǒng)的主要功能包括：文件存儲空間的管理、目錄管理、文件的讀寫管理、文件保護、提供接口。5.用戶接口操作系統(tǒng)的重要目標是方便用戶使用計算機。操作系統(tǒng)內核通過系統(tǒng)調用向應用程序提供接口，方便用戶進程對文件和目錄的操作，申請和釋放內存，對各類設備進行I/O操作，以及對進程進行控制。操作系統(tǒng)還通過命令接口向用戶提供操作系統(tǒng)命令，使用戶方便地與系統(tǒng)交互。在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，命令接口可分為命令行接口和圖形接口任務2操作系統(tǒng)的基本功能操作系統(tǒng)通過用戶接口提供對文件系統(tǒng)的操作命令，提供系統(tǒng)維護、系統(tǒng)開發(fā)接口，以及向用戶提供有關信息。操作系統(tǒng)的用戶接口有三類：程序接口、命令行接口和圖形接口。在操作系統(tǒng)的總體設計過程中，把這些功能劃分成許多小的單一功能，每個功能由一個或幾個程序模塊完成。設計和編制這些程序模塊后，按一定結構原則組織模塊間的相互調用關系，從而有效地完成操作系統(tǒng)的各種功能。10.2其他常見微機操作系統(tǒng)任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用任務4Linux操作系統(tǒng)初步任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用[任務描述]學習磁盤操作系統(tǒng)DOS的基本組成、文件格式與命令格式，了解DOS命令的使用方法，認識不同類型操作系統(tǒng)在使用上的不同，進而對操作系統(tǒng)有一個更深入的認識。[相關知識與技能]MS-DOS是MicrosoftDiskOperatingSystem的縮寫，是Microsoft公司為個人計算機開發(fā)的操作系統(tǒng)。由于存放在磁盤（硬盤、軟盤）上，主要功能又是對磁盤文件進行管理，因而稱為磁盤操作系統(tǒng)。1.磁盤操作系統(tǒng)的基本組成DOS操作系統(tǒng)由一個引導程序（BOOT）、三個程序模塊以及若干實用程序組成。其中，引導程序和三個程序模塊是DOS的基本成分。三個程序模塊分別是命令處理模塊OMMAND.COM、文件處理模塊MSDOS.SYS、I/O接口模塊IO.SYS，它們以文件形式駐留在磁盤上，系統(tǒng)啟動時，由啟動程序將其裝入內存。其中，MSDOS.SYS、IO.SYS是隱含文件。事實上，裝有這三個文件的磁盤稱為系統(tǒng)盤，可以用來啟動計算機。任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用2.DOS的文件結構DOS文件系統(tǒng)的最大優(yōu)點是可以按文件名進行文件操作。⑴文件的命名為了區(qū)別不同的文件，每個文件必須有文件名。DOS文件名的格式：filename[.ext]其中：[]內的內容表示可省略項目。Filename：文件名，由1—8個字符組成，可以是英文字母、數(shù)字、特殊符號，如$,#,@,%,!等。不允許出現(xiàn)“”，“，”，“、”，“/”，“*”等字符。.ext：文件擴展名，由1—3字符組成，允許使用的字符同文件名。擴展名用來說明一些文件的特性，任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用在DOS中查找文件時，可以使用通配符“*”或“？”。字符“？”可代替所在處的任一個字符?！?”可代替任意字符串。例如，ADDR.*指文件名為ADDR，擴展名為任意的所有文件。A*.BAS指以A開頭的所有的擴展名為BAS的文件。注意：文件名不能和常用設備名重名。⑵文件目錄和路徑DOS的文件目錄組織成樹形結構。樹中的每個節(jié)點都有名稱以供訪問。

文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構后，將樹的節(jié)點分為三類，其中，根節(jié)點表示根目錄，樹枝節(jié)點表示子目錄，樹葉表示普通文件。每張磁盤只有一個根目錄，是盤片格式化時自動建立的。圖10-2是一硬盤的樹形目錄結構。圖10-2磁盤的目錄結構任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用路徑是一串用反斜杠“\”相互隔開的目錄名。若包含文件名，該文件名必須用反斜杠與最后一個目錄分開。若一個路徑以“\”開始，表示從根目錄開始的路徑，稱為絕對路徑。例如：\QB\wang\addr.bas是絕對路徑，表示從根目錄開始，經多級子目錄尋找文件。若當前目錄是子目錄QB，要顯示book.bas文件，可以用以下兩種方法：絕對路徑：C:\QB\chen\book.bas，從根目錄開始找尋文件book.bas。相對路徑：chen\book.bas或..\chen\book.bas，表示從當前目錄QB開始找尋文件book.bas。任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用3.DOS命令的格式多數(shù)DOS命令由命令動詞、參數(shù)和選項三部分組成。格式：<命令動詞>[參數(shù)][選項]。其中：●命令動詞表示要執(zhí)行的功能?！駞?shù)表示需要的附加信息，指定實施操作涉及的具體對象?！襁x項用來進一步描述或修改一條命令實施操作的方式。選項前要用一個斜杠“/”?！衩畹妮斎肟梢源笮懟煊谩OS命令一般分為內部命令和外部命令。●內部命令是包含在DOS基本模塊內的命令處理程序。DOS啟動時，這些命令隨系統(tǒng)文件裝入內存，在操作系統(tǒng)提示符下可直接執(zhí)行的命令?！裢獠棵钜晕募问酱娣旁诖疟P上，執(zhí)行時必須由磁盤調入內存，執(zhí)行后把所占用的內存釋放。執(zhí)行一個外部命令時，應先了解該命令是否存放在指定盤和路徑下。任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用[知識拓展]對MS-DOS下的應用程序，中文WindowsXP采用模擬MS-DOS環(huán)境運行，可以運行大多數(shù)基于MS-DOS的程序。系統(tǒng)允許在MS-DOS程序和中文WindowsXP之間切換，可以通過剪貼板共享數(shù)據(jù)。Windows下的MS-DOS窗口（或命令提示符窗口）如圖10-3所示。圖10-3MS-DOS方式任務3磁盤操作系統(tǒng)（DOS）的使用在WindowsXP中運行MS-DOS應用程序，可以有三種方法：⑴在“我的電腦”或“Windows資源管理器”中，逐級打開驅動器和文件夾，直到找到所要運行的MS-DOS應用程序，雙擊該程序文件。⑵在“開始”菜單中選擇“運行”選項，在“運行”對話框中鍵入要運行的應用程序路徑和文件名，單擊“確定”按鈕。⑶在“開始”菜單中選擇“程序→附件→命令提示符”選項，在打開的命令窗口中運行MS-DOS程序。輸入EXIT命令可以退出“命令提示符”環(huán)境。任務4Linux操作系統(tǒng)初步[任務描述]本任務將學習Linux操作系統(tǒng)的相關知識，對Linux操作系統(tǒng)有一個初步的認識，進而對操作系統(tǒng)有一個更全面的了解。[相關知識與技能]1.Linux的起源與發(fā)展Linux是一種類似Unix風格的操作系統(tǒng)，在源代碼級上兼容絕大部分Unix標準（指IEEEPOSIX、SystemV、BSD），是一個支持多用戶、多進程、多線程、實時性較好的功能強大而且穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。Linux可以運行在x86PC、SunSparc、DigitalAlpha、680x0、PowerPC、MIPS等硬件平臺上，是目前運行硬件平臺最多的操作系統(tǒng)。任務4Linux操作系統(tǒng)初步Linux誕生于1990年。當時，芬蘭赫爾辛基大學的學生LinusTorvalds用匯編語言編寫了一個在80386保護模式下處理多任務切換的程序，后來從Minix（AndyTanenbaum教授設計的很小的Unix操作系統(tǒng)，主要用于操作系統(tǒng)教學）得到靈感，編寫了一些硬件的設備驅動程序，一個小的文件系統(tǒng)，誕生了0.0.1版本的Linux。該系統(tǒng)只具有操作系統(tǒng)內核的雛形，甚至不能運行，必須在有Minix的機器上編譯后才能運行。到1993年底1994年初，誕生了Linux1.0。該版本已經是一個功能完備的操作系統(tǒng)，而且內核寫得緊湊高效，可以充分發(fā)揮硬件的性能，在4MB內存的80386機器上也表現(xiàn)得非常好。由于硬件的高速發(fā)展，自2.1.xx系列的內核以來，Linux開始走高端的路子。Linux具有良好的兼容性和可移植性，大約在1.3版本后，開始向其他硬件平臺上移植，包括當前最快的CPU。Linux既能應用于低檔硬件平臺，將硬件的性能充分發(fā)揮出來，也在高端平臺上得到越來越廣泛的應用。任務4Linux操作系統(tǒng)初步2.Linux的版本Linux有兩種類型的版本，一種是內核（Kernel）版本，另一種是發(fā)行（Distribution）版本。⑴內核版本內核版本主要是Linux的內核，由LinusTorvalds等人在不斷地開發(fā)和推出新的內核。Linux內核的官方版本由LinusTorvalds本人維護。核心版本的序號由三部分數(shù)字構成，形式為：主版本號.次版本號.對當前版本的修訂次數(shù)或：major.minor.patchlevel其中，主版本號與次版本號共同構成當前內核版本號。例如：2.2.6表示對內核2.2版本的第6次修訂。任務4Linux操作系統(tǒng)初步根據(jù)約定，次版本號為奇數(shù)時，表示該版本中加入新的內容，但不一定很穩(wěn)定，相當于測試版；次版本號為偶數(shù)時，表示這是一個可以使用的穩(wěn)定版本。Linux內核的開發(fā)工作連續(xù)性，內核穩(wěn)定版本與在此基礎上進一步開發(fā)的不穩(wěn)定版本總是同時存在。一般用戶建議采用穩(wěn)定的內核版本。⑵發(fā)行版本發(fā)行版本是各公司推出的版本，發(fā)行版本與內核版本各自獨立發(fā)展。一個基本的Linux系統(tǒng)（自由軟件）只是包含Linux內核和GNU（自由軟件體系）軟件的一些基層系統(tǒng)軟件和實用工具，這樣的系統(tǒng)僅能讓那些Linux專家完成一些很基本的系統(tǒng)管理任務，若是要滿足普通用戶辦公或基于視窗的應用開發(fā)等需要，還須在加入XFree86視窗系統(tǒng)、GNOME或KDE桌面環(huán)境及相應辦公應用軟件（如OpenOffice）、以及很多針對不同硬件設備的內核映像等。發(fā)行版本是一些基于Linux內核的軟件包。任務4Linux操作系統(tǒng)初步4.Linux系統(tǒng)的圖形用戶界面與桌面環(huán)境Linux