介绍操作系统的基本概念、功能、发展和分类。

Windows 7操作系统的使用。 

了解操作系统的发展历史。

理解操作系统的基本概念、基本功能、发展与分类。
掌握Windows 7操作系统的基本使用和操作。
熟练掌握文件及文件夹的相关操作。
能使用控制面板对系统进行基本设置。 

操作系统概述

操作系统是计算机系统中不可缺少的重要的系统软件,了解操作系统的发展、功能及分类,才能为后续内容的学习奠定一定的基础。 

操作系统是管理计算机中各种软件和硬件资源,使其得以充分利用,方便用户使用计算机系统的程序的集合,是计算机系统中最重要且不可缺少的系统软件。

计算机操作系统位于计算机硬件和用户之间,如图2-1所示。
一方面,它采用科学合理的方法使用户方便的管理和使用计算机的各种资源,最大限度地提高资源利用率;
另一方面,它为用户提供一个良好的使用计算机的环境,将裸机变成一台功能强、服务质量高、使用灵活、安全可靠的智能机。 

目前比较常用的操作系统主要有Windows操作系统、Linux系统和UNIX系统,其中使用最为广泛的是Windows系列的操作系统。 Windows 7操作系统_数据

 操作系统的功能 

操作系统为用户提供了五种主要功能: 

1.处理机管理 

处理机管理又称“进程管理”,其功能是对中央处理器(CPU)进行管理。为了提高CPU的利用率,克服单道程序技术的缺点,操作系统采用多道程序技术。 

在内存中同时驻留若干道已经开始但又尚未结束的程序。 

当一个程序因等待某一条件而不能运行下去时,就把CPU的使用权交给另一个程序;

或者当出现了一个比当前运行的程序更重要的可执行程序时,后者应能抢占CPU的使用权。
特点:多个程序共享CPU资源,CPU的利用率较高。 

Windows 7操作系统_数据_02

在多道环境下,程序之间不再是孤立的,它们之间存在着直接或间接的联系,需要通过同步、互斥等通信手段协调它们之间的关系。

如果多道程序之间的关系失调,则可能产生“死锁”,必须采取各种手段预防、避免、检测和解决“死锁”问题。

处理机管理是操作系统的核心部分,它的管理方法决定了整个系统的运行能力和运行质量,代表着操作系统设计者的设计观念。 

操作系统的功能

2.存储管理

主要功能是管理内存资源。

需要把程序的一部分调入内存,另一部分仍留在外存中,程序可以在内、外存之间互换,为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟存储器,以保证大程序的运行。 Windows 7操作系统_计算机系统_03

存储器的管理由内存管理模块来完成。

首先为各个用户作业分配内存空间;

其次是保护已占内存空间的作业不被破坏;
最后结合硬件实现信息的物理地址至逻辑地址的变换,使用户在操作中不必担心信息究竟在哪个具体空间(实际物理地址)就可以操作,这样就方便了用户对计算机的使用和操作。 

Windows 7操作系统_数据_04

内存管理模块对内存的管理是使用一种优化算法对内存管理进行优化处理,以提高内存的利用率。

3.设备管理

主要功能:按一定策略为进程分配外设、启动外设并进行数据传送。 

当用户要求某种设备时,应马上分配给用户所要求的设备,并按用户要求驱动外部设备以供用户使用,使用户不必了解设备及其接口的技术细节就可以方便地对设备进行操作。

同时,对外部设备的中断请求,设备管理模块要及时给以响应并处理。 

在弥补CPU和外部设备速度的差异,以及提高CPU和外设之间的并行能力方面,计算机系统采用了中断技术、通道技术、缓冲技术和虚拟设备技术等,方便用户使用外部设备

4.文件管理

计算机系统中大量信息(数据)都是以文件形式保存在外存储器上。 

主要任务是有效管理文件的存储空间,合理组织和管理文件系统的目录,支持对文件的存储、检索和修改等读写操作,解决文件信息的共享、保护及访问控制等问题。 

5.作业管理

作业是完成用户任务所需要的程序、数据,以及如何对这些程序和数据进行处理的命令的集合。

主要任务根据用户的要求对作业的实际运行进行合理的组织和相应的控制,即作业的调度和控制。

标准输入/输出:当系统开始运行时,操作系统已指定了键盘为标准输入设备,显示器为标准输出设备,因此,用户使用时感觉很方便。其他的设备也可以

作为标准输入/输出设备。 

中断处理:针对可预见的异常配备好了中断处理程序及调用路径,当中断发生时暂停正在运行的程序而转去处理中断处理程序。中断处理可对当前程序的现场进行保护、执行中断处理程序,在返回当前程序之前进行现场恢复直到当前程序再次运行。 

错误处理:首先将可能出现的错误进行分类,并配备对应的错误处理程序,一旦错误发生,它就自动实现自己的纠错功能。

一方面找出问题所在,另一方面又自动保障系统的安全。正是有了错误处理功能,系统才有了更好的坚固性。 

 操作系统的发展 

操作系统的发展和计算机硬件技术的发展密切相关。 

Windows 7操作系统_中断处理_051.早期的操作系统 

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2.DOS操作系统

计算机操作系统发展的第一个阶段为单用户、单任务、字符界面的操作系统。继CP/M操作系统之后,相继出现了C-DOS,M-DOS,TRS-DOS,S-DOS和MS-DOS等磁盘操作系统。 

1980年基于8086微处理器而设计的单用户操作系统。

1981年,微软的MS-DOS1.0版与IBM的PC,第一个实际应用的16位操作系统,标志着微型计算机进入了一个新的纪元。
1987年,微软发布了MS-DOS3.3版本,非常成熟可靠的DOS版本。至此,微软取得了个人操作系统的霸主地位。 

DOS经历了七次大的版本升级,从V1.0版到最高版V8.0,不断地改进和完善。

但是,DOS的单用户、单任务、字符界面和16位的大格局却没有变化,对于内存的管理也局限在640 KB范围内。 

3.操作系统新时代

计算机操作系统发展的第二个阶段是多用户、多道作业和分时系统,并逐步进入了图形界面时代(GUI),其典型代表有UNIX,XENIX,OS/2及Windows操作系统。

1985年11月发布的第一代窗口式多任务系统,它使PC机开始进入了图形用户界面时代。——————Windows 1.x版

1987年底,Microsoft公司又推出了MS-Windows 2.x版。
1990年,Microsoft公司推出了Windows 3.0
1995年,Microsoft公司推出了Windows 95
1998年,Microsoft公司推出了Windows 98 

Windows 2000,Windows Me,Windows XP,Windows 2003,Windows 2007和Windows 2008等版本。 

4.Linux操作系统

目前全球最大的一个自由软件,是一个可与UNIX和Windows相媲美的操作系统,具有完备的网络功能

目前全球最大的一个自由软件,是一个可与UNIX和Windows相媲美的操作系统,具有完备的网络功能。

Linux被雕琢成为一个全球最稳定、最有发展前景的操作系统。 

1.批处理操作系统(Batch Processing) 也称作业处理系统

用户将作业交给系统操作员,系统操作员将多个用户的作业成批地装入计算机中,在系统中形成一个自动转接的连续的作业流,然后启动操作系统,由操作系统自动并依次执行每个作业。

特点:多道和成批处理。

操作系统在计算机中某个特定区域(一般称为“输入井”)将其组织好,并按一定算法选择其中的一个或几个作业,将其调入内存使其运行。运行结束后将结果放入“输出井”,由计算机统一输出,再由系统操作员将作业结果交给用户。 

2.分时操作系统(Time Sharing) 

指在不同的时间间隔内,不同设备可以访问(共享)同一个其他设备。

提高了系统资源的利用率,减少了系统维护人员,节省了开支,促进了计算机的普及,显著地提高了研究、检查和调试程序的效率。 

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3.实时系统(RealTimeOperatingSystem,RTOS) 

指使计算机能及时响应外部事件的请求,并在规定的时间内完成对该事件的处理,以控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的系统。

实时操作系统追求的目标是:对外部请求在严格的时间范围内做出反应,有高可靠性和完整性。 

在设计上力求简单、实用。

拥有高精度的实时时钟,具有快速地中断响应和中断处理能力;
支持多道程序设计;
任务调度算法简单、实用;
数据结构简洁、明了;
任务切换速度快,能够处理时间驱动的任务(周期性任务)和事件驱动的任务;
可靠性高;
具有较强的系统再生能力。实时系统可分为实时控制系统和实时信息处理系统。 

4.网络操作系统(Network Operating System,NOS)

可实现网络中的各台计算机相互通信和共享资源,协调各主机上任务的运行,并向用户提供统一、有效的网络接口。 

特点是与网络硬件结合来完成网络的通信任务。 Windows 7操作系统_数据_08

5.分布式操作系统(Distributed Operating System) 

通过通信网络将物理上分散且具有自制能力的计算机系统互连起来,实现信息和资源共享,协作完成任务而构成的系统。 

分布式操作是网络操作系统的更高级形式,它保持网络操作系统所拥有的全部功能,同时又具有透明性、可靠性和高性能。分布式操作系统除了需要包括单机操作系统的主要功能外,还应该包括分布式进程通信、分布式文件系统、分布式进程迁移、分布式进程同步和分布式进程死锁等功能。