第11章 操作系统

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微机操作系统对生活的影响
微型电脑进入千家万户，在中国的普及也已 “安迪-比尔定律”是 IT行业最基本的发展规律。安迪， 有十余年时间， windowsXP 目前仍是使用用户数 是指原英特尔公司CEO安迪格鲁夫；比尔，是微软公司 量最多的系统，在二三四线城市占有大量的市场 的创始人比尔盖茨。这个定律的意思是：软件（譬如操 份额。 作系统）在增加功能、提升用户体验的同时，也会大幅
• 具有上述特征的计算机系统称为分时系统，它允许多个用户同时联机 使用计算机。多用户分时系统是当今计算机操作系统中最普遍使
用的一类操作系统。
实时系统
• 实时系统可分成两类： • （1）实时控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时， 要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行 控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化 等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的 数据，然后控制相应的执行机构。 • （2）实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、 票价等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能 对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。此类对响应及时性的 要求稍弱于第一类。 • 实时操作系统的主要特点： • （1）及时响应。每一个信息接收、分析处理和发送的过程必须在严 格的时间限制内完成。 • （2）高可靠性。需采取冗余措施，双机系统前后台工作，也包括必 要的保密措施等。第11ຫໍສະໝຸດ 操作系统数计学院 付苏嘉
操作系统
• • • • 1、操作系统的发展历程 2、微型电脑上常见的操作系统 3、微机操作系统对生活的影响 4、手机操作系统
操作系统诞生的背景
• 常规定义：操作系统是用来控制和管理计算机 的软件、硬件资源，合理地组织计算机流程并 方便用户有效地使用计算机的各种程序的集合
微型电脑上常见的操作系统
• 1980年代前 • 第一部个人电脑并没有操作系统。这是由于早期个人电脑的建立方式 （如同建造机械算盘）与效能不足以执行如此程序。 • 到了1960年代早期，商用电脑制造商制造了批次处理系统，此系统可将 工作的建置、调度以及执行序列化。此时，厂商为每一台不同型号的电脑创 造不同的操作系统，因此为某电脑而写的程序无法移植到其他电脑上执行， 即使是同型号的电脑也不行。 • 到了1964年，IBM推出了一系列用途与价位都不同的大型电脑IBM System/360，大型主机的经典之作。而它们都共享代号为OS/360的操作系统 （而非每种产品都用量身订做的操作系统）。让单一操作系统适用于整个系 列的产品是System/360成功的关键。为System/360所写的应用程序依然可以在 现代的IBM机器上执行！ • 另一个关键是分时概念的建立：将大型电脑珍贵的时间资源适当分配到所 有使用者身上。分时也让使用者有独占整部机器的感觉；而Multics的分时系 统是此时众多新操作系统中实践此观念最成功的。 •
• Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10 台超级计算机运行的都是Linux操作系统。
• Linux得名于芬兰计算机业余爱好者Linus Torvalds。
Windows
• 由微软公司推出的视窗电脑操作系统名为windows。 是目前世界上用户最多、且兼容性最强的操作系统。 最早的Windows操作系统从1985年就推出了。改进了 微软以往的命令、代码系统MS-DOS的功能。
操作系统的功能和地位
• 操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和人机交互等。计算机系统 的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的 硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器， 显示器，键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种 数据，如文件，程序库，知识库，系统软件和应用软件等。 操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通 过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬 件设备，实现用户要求。以现代观点而言，一个标准个人电脑的OS应该提 供以下的功能： 进程管理（Processing management） 记忆空间管理（Memory management） 文件系统（File system） 网络通讯（Networking） 安全机制（Security） 使用者界面（User interface） 驱动程序（Device drivers） 操作系统的发展年代历程可通过互联网搜索获得，在此不再赘述。
Mac_OS
• 而1980年代另一个崛起的操作系统异数是Mac OS，此操 作系统紧紧与麦金塔电脑捆绑在一起。 • 一位施乐帕罗奥托研究中心员工Dominik Hagen访问了苹 果电脑的史蒂夫· 乔布斯，并且向他展示了此时施乐发展 的图形化使用者界面。乔布斯打算向施乐购买此技术，但 因帕罗奥托研究中心并非商业单位而是研究单位，因此施 乐回绝了这项买卖。在此之后苹果认为个人电脑的未来必 定属于图形使用者界面，因此也开始发展自己的图形化操 作系统。
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批处理系统
• 批处理系统：加载在计算机上的一个系 统软件，在它的控制下，计算机能够自动 地、成批地处理一个或多个用户的作业 （这作业包括程序、数据和命令）。
• 批处理系统分为：联机批处理系统、脱机 批处理系统和多道批处理系统
分时系统
• 由于CPU速度不断提高和采用分时技术，一台计算机可同时连接多个用 户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好象自己独 占机器一样。 • 分时技术：把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把 处理机分配给各联机作业使用。 • 若某个作业在分配给它的时间片内不能完成其计算，则该作业暂时中 断，把处理机让给另一作业使用，等待下一轮时再继续其运行。由于 计算机速度很快，作业运行轮转得很快，给每个用户的印象是，好象 他独占了一台计算机。而每个用户可以通过自己的终端向系统发出各 种操作控制命令，在充分的人机交互情况下，完成作业的运行。 •
提升运算要求（最新版Chrome浏览器在打开多个网页 时会占用1G多的内存），这就要求硬件设备（譬如英特 与2009 年诞生的Win7相比，2001年上市的 尔处理器、希捷的硬盘）保持同样的进步速度。 从宏观角度上，软件和游戏不断生成使用需求，硬件 XP更适合老电脑。 XP赶上了中国人的电脑购买 则通过技术创新来消化这些需求，这个过程会刺激用户 潮，很多国人的第一台电脑就是 XP系统的。时 在电脑上不断消费，电脑行业也由此繁荣 ……但是，如 果当软件产品无法产生需求了，又会是怎么样的景象？ 至今日，那些老机器运行 Win7可能已有困难，
而XP却可以流畅运行。
以中国用户最常用的QQ软件为例：早期的旧版本只能使用一 些较为平面的表情，保存到本地机器上的聊天记录条数也不多。 随着硬件如CPU、显卡的运行速度加快，QQ程序在新版本中 也添加了大量动态表情，色彩非常丰富，动态效果也动感十足； 再加上网络设备的飞速发展，传输速度和储存的信息数目也得到 了极大的提高。 这就是安迪-比尔定律的一个非常典型的体现。
思考，是否应该更换一个操作系统了？
由于移动互联技术的发展，电脑在人性化方面的延伸需 求其实已经被移动设备满足了。 当大部分人都习惯在睡觉前玩手机的时候，移动设备已 经凭借其天生的便携性与私密性取代了电脑的部分功能。这 是电脑行业面临的瓶颈，也是移动互联繁荣的原因。 微软公司希望通过在2014年，终结对XP系统的技术支持， 推广自己的win7和win8操作系统，但对于一般用户来说， 似乎并没有收到满意的结果。 但是停止对XP的技术支持，显然对用户来说，存在着巨 大的威胁，如果用户继续使用XP系统电脑，将可能会受到 木马、病毒等威胁和冲击，并造成信息泄露、系统瘫痪、财 产损失等风险。
• 操作系统并不是与计算机硬件一起诞生的，它 是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大 需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能， 伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展， 而逐步地形成和完善起来的。
• 操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件 及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其 它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最 大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、 友善的服务界面。 • 许多操作系统制造者对OS的定义也不大一致， 例如有些OS集成了图形用户界面，而有些OS仅使用 文本接口，而将图形界面视为一种非必要的应用程 序。 • 操作系统理论在计算机科学中为历史悠久而又 活跃的分支，而操作系统的设计与实现则是软件工 业的基础与内核。
• Microsoft Windows是彩色界面的操作系统。支持键鼠 功能。目前最新发布的是windows 8操作系统。 • 默认的平台是由任务栏和桌面图标组成的。默认系统 图标有“我的电脑”、“我的文档”、“回收站”， 另外，还会显示出系统自带的“IE浏览器”图标。
windows操作系统(按时间顺序)
MS_DOS
• 最早的磁盘操作系统是CP/M，它支持许多早期的微电脑，且被 MS-DOS大量抄袭其功能。 • 1980年微软公司利用骗术取得了与IBM的合约，并且收购了一 家公司出产的操作系统，在将之修改后以MS-DOS的名义出品， 此操作系统可以直接让程序操作BIOS与文件系统。到了Intel80286处理器的时代，才开始实作基本的储存设备保护措施。 • MS-DOS的架构并不足以满足所有需求，因为它同时只能执行最 多一个程序。虽然如此，但MS-DOS还是变成了IBM PC上面最常 用的操作系统。MS-DOS的成功使得微软成为地球上最赚钱的公 司之一。
• 现今许多我们认为是基本要件的图形化接口技术与规则， 都是由苹果电脑打下的基础（例如下拉式菜单、桌面图标、 拖曳式操作与双点击等）。但正确来说，图形化使用者界 面的确是施乐创始的。
Linux
• Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。是 在Unix的基础上修改而成的。目前存在着许多不同 的Linux,但它们都使用了Linux内核。 • Linux可安装在各种计算机硬件设备中，从手机、平 板电脑、路由器和视频游戏控制台，到台式计算机、 大型机和超级计算机。
对于中国大多数普通用户来说，安装一 个像360安全卫士这样的免费杀毒软件， 普通用户可能会在应用软件上不断升级，如大家常用的浏览 是一个常见的选择，定期对电脑进行杀 器，QQ，微博，微信等等社交类软件。 毒，在4月8号以后减少网上购物输入账 但是搭载这些软件的平台 ——操作系统，就没有经常升级的 户密码的次数，只使用浏览网页和办公 必要，因为只要使用稳定，用户不会去想是否更新的问题。 软件、图形图像、动画软件等功能，在 短期内应该是不会有恶劣的影响的。 当某个特定软件需要对操作系统有更高要求时，用户才会去
UNIX
• 1963年，奇异公司与贝尔实验室合作以PL/I语 言建立的Multics，是激发1970年代众多操作 系统建立的灵感来源，由AT&T贝尔实验室的 丹尼斯· 里奇与肯· 汤普逊所建立的Unix系统， 就是在Multics的基础上诞生的一个分时操作 系统，为了实践平台移植能力，此操作系统 在1969年由C语言重写；另一个广为市场采用 的小型电脑操作系统是VMS。
手工操作（无操作系统）
• 1946年第一台计算机诞生——20世纪50年代中期，还未出现操作系 统，计算机工作采用手工操作方式。 • 手工操作 • 程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机， 然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启 动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果 并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。 手工操作方式两个特点： （1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的 现象，但资源的利用率低。 （2）CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。 20世纪50年代后期，出现人机矛盾：手工操作的慢速度和计算机 的高速度之间形成了尖锐矛盾，手工操作方式已严重损害了系统资源的 利用率（使资源利用率降为百分之几，甚至更低），不能容忍。唯一的 解决办法：只有摆脱人的手工操作，实现作业的自动过渡。这样就出现 了成批处理。