[理学]第四章 操作系统.ppt

引言 计算机的普及与操作系统息息相关，操作系统的易用性，使得“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。当我们把计算机主机箱打开，此时只能看到一堆硬件：主板、布线、接口卡等，而这些硬件并不会告诉我们太多有关计算机运转的信息。如果真的想知道计算机是怎么运转的，就得学操作系统。 主要内容 操作系统概述 常用操作系统简介 图形用户界面 磁盘与文件系统 Windows XP的基本操作 4.1操作系统概述 4.1.2操作系统的定义和作用 没有安装软件的计算机被称为“裸机” 1.操作系统的定义 操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源，为用户提供便捷使用计算机的程序的集合。操作系统在整个计算机系统中具有极其重要的特殊地位。 2.操作系统的作用 有效地管理计算机资源 操作系统要合理地组织计算机的工作流程，使软件和硬件之间、用户和计算机之间、系统软件和应用软件之间的信息传输和处理流程准确畅通；有效地管理和分配计算机系统的硬件和软件资源，使得有限的系统资源能够发挥更大的作用。 方便用户使用计算机 操作系统通过内部极其复杂的综合处理，为用户提供友好、便捷的操作界面，以便用户无需了解计算机硬件或系统软件的有关细节就能方便地使用计算机。 4.1.3操作系统的功能 操作系统的主要任务是有效管理系统资源、提供友好便捷的用户接口。为实现其主要任务，操作系统具有以下4大功能： 处理机管理 内存管理 文件管理 设备管理 1.处理机管理 处理机（CPU）是计算机系统中最重要、最宝贵的硬件资源，所有程序都需要CPU来为其工作，因此，CPU也是计算机系统中争夺最激烈的资源。 下图为单个CPU运行多个程序示例 程序与进程的关系 2.内存管理 内存也称存储器，就像一个物流中心，CPU从内存读取数据，处理后在写入内存。外部设备的读写数据也是通过内存。 现代操作系统的一个重要功能是实现了“虚拟存储器”。即大于物理内存规模的程序可以运行，同时内存中可以同时保存多个正在运行的程序。 在Winodws操作系统中，系统盘（一般是C盘）要留足够空闲空间，作为虚拟内存使用。 3.文件管理 操作系统对文件的管理就是根据用户要求实现按文件名存取。用户可以把在逻辑上有完整意义的信息集合以文件的形式存储在计算机的存储介质中，每个文件有一个文件名。 用户不必考虑如何保存文件的内容以及文件存放的实际位置，而由操作系统把文件保存到一个合适的位置，在用户给出其文件名时，操作系统就能把该文件调出以供用户使用。 实际上打开一个文档的操作涉及很多底层的操作，包括硬件中断和硬盘磁头移动等，操作系统负责处理这些底层的工作，用户只需要通过界面方便的操作文件。 4.设备管理 每台计算机都配置了很多外部设备，它们的性能和操作方式都不一样，操作系统的设备管理就是负责对设备进行有效的管理，也称作I/O管理。 设备管理的主要任务是方便用户使用外部设备，提高CPU和设备的利用率。 实现设备管理的软件中，设备驱动程序是非常重要的组成部分，设备驱动程序一般是由设备生产商编写，给上层的操作系统软件提供统一的使用接口。当一个物理设备被更换，只需要升级一下驱动程序，就可以直接使用了，操作系统不用做大的改动。 4.1.4操作系统的演变 操作系统的不断发展和改善由两个因素驱动：硬件成本的不断下降和计算机复杂性的不断增加。本节给出的有关操作系统的发展主要是按照时间线索叙述的，且在时间上是有重叠的。操作系统与其所运行的计算机体系结构的联系非常密切。 1.第一代（1945-1955）真空管与操作系统发展萌芽期 第二次世界大战刺激了计算机的研究，这个时代的计算机都非常原始，硬件多为晶体管或继电器，实现原理也不仅相同，只能进行简单的数字运算，根本没有操作系统，人就是操作系统。程序员们将机器语言编写的程序写到穿孔卡片上，然后读入计算机运行。 2.第二代（1955-1965）晶体管与批处理系统 在没有操作系统的时代里，计算机总是等待人的下一步动作，而人的动作很慢，系统效率低下。人们考虑，让所有人先想好自己要运行的程序，列成一个清单，打印在纸带上，然后交给一个计算机管理员来一批一批的处理，效率就会有所提高。批处理操作系统通过去除人机交互达到CPU效率的改善。 3.第三代（1965-1980）多道程序设计 人们想到一种让CPU和I/O设备并行工作的方法：在一个程序输入输出操作时，来让另外一个程序继续执行，也就是将多个程序同时加载到计算机内存里，从而出现了所谓的多道批处理操作系统。 分时系统是可以为多个用户提供服务。 4.第四代（1980年至今）个人计算机与现代操作系统 4.2 常用操作系统简介 4.2.1 PC操作系统 MS-DOS MS-DOS