第三章 操作系统

操作系统3.1操作系统概述操作系统是最基本，最主要的系统软件，协助计算机完成基本的硬件操作，同时也和外面一层的应用软件进行交互，完成一系列的应用任务。

操作系统是计算机硬件与其他软件的接口，也是用户和计算机的接口是计算机系统中发生的所有活动的总控制器，而且是决定计算机兼容性和平台的因素之一。

操作系统能做什么？提供了运行软件和控制外设的环境。

操作系统处理多进程，管理进程的方式有多任务、多线程以及多重处理。

多任务允许多个任务、作业、程序同时运行。

多线程允许多个部分或线程同时运行。

多重处理能力将任务平均分配给所有处理单元。

3.2操作系统的分类用户界面类型划分：①命令行界面的操作系统②图形用户界面（GUI graphical user interface）按操作系统的使用对象来分①桌面操作系统（客户端操作系统或个人操作系统）：是专门为单用户微机设计的②服务器操作系统（网络操作系统）是专门为网络中作为服务器的计算机设计使用的，用来管理分布式网络、电子邮件服务器和虚拟主机托管网站的工具。

Mac OS X server ③嵌入式操作系统，是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。

它把操作系统嵌入到电子设备中，以控制设备的运转。

在系统的实用性、硬件的相关依赖性、软件的固化以及专用性方面具有突出的特点。

a.面向控制、通信等领域的实时操作系统b.面向消费电子产品的非实时操作系统（PDA,机顶盒）④手持操作系统（移动操作系统）为智能手机和平板电脑这样的设备设计的。

⑤单用户操作系统（Single-user operating system）DOS⑥多用户操作系统（Multiuser operating system）IBM的z/OS就是最常见的多用户操作系统之一。

常用计算机操作系统，《计算机文化》p127-137操作系统的大部分内容都存储在硬盘上。

在引导过程中，操作系统内核（提供的是操作系统中非常重要的服务，如内存管理和文件访问）会加载到内存中。

计算及运行时，内核会一直驻留在内存中。

什么是引导过程？引导过程内置于（ROM）中。

有六个主要步骤1 通电2 启动引导程序3 开机自检4 识别外围设备5 加载操作系统6 检查配置文件并对操作系统进行定制。

3.1.3操作系统的主要组成部分①驱动程序：这是最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分。

功能是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。

②内核：操作系统最核心的部分，通常运行在最高特级，负责提供基础性、结构性的功能。

③支撑库（接口库）：一系列特殊的程序库。

功能是把系统提供的基本服务包装秤应用程序所能够使用的应用编程接口(application program interface API)④外围：指操作系统中除以上三部分以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。

操作系统储存在哪里？操作系统小的一般存在只读存储器上；其他的大部分存在硬盘上。

在引导过程中，操作系统内核会加载到内存中。

内核提供的是操作系统中非常重要的服务（如内存管理和文件访问）什么是引导过程？从开启计算机直到计算机准备完毕并能接受用户发出的命令，这段时间内发生的一系列事件称为引导过程。

计算机的小型引导程序内置于计算机系统单元内的专门的ROM电路中。

开启计算机时，ROM电路通电并通过执行引导程序启动引导过程。

有以下6个步骤：1.通电2.启动引导程序3.开机自检4.识别外围设备5.加载OS，计算机将操作系统从硬盘读取并复制到RAM中6.检查配置文件并对操作系统进行定制3．2操作系统的功能主要功能是对系统中所有软、硬件资源进行有效的管理和调度，以提高计算机系统的整体性能。

处理机管理、存储管理、设备管理以及文件管理1.处理机管理主要任务是把CPU的时间有效、合理地分配给各个正在运行的程序。

在某种程度上可以说是进程管理或线程管理2.存储管理操作系统的存储管理主要体现在四个方面:①虚拟内存。

当计算机执行程序时，只把某些页存储在实际的RAM中；当需要其他页的内容时，计算机会从虚拟内存中找到这些页，然后改写那些不再需要的内存页。

这个过程就叫页面调度②存储器分配③地址的转换④信息的保护3.设备管理负责对以下设备管理：①设备驱动程序设备驱动程序是操作系统管理和驱动设备的程序，是操作系统的核心之一②即插即用PnP是指把设备连接到计算机上后，不需要手动配置就可以立即使用。

不仅需要设备支持，还需要操作系统支持。

③通用即插即用Universal plug and play, UPnP可以使计算机自动发现和使用基于网络的硬件设备，自动发现和控制来自不同厂商的各种网络设备。

是针对网络设备提出的技术，面向重点是未来社会中的信息家电④集中管理：设备管理器和控制面板⑤文件管理：文件可分为程序文件和数据文件两类。

负责管理和存储文件信息的部分成为文件系统。

为了跟踪所有文件，在硬盘中会创建一个硬盘内容的清单，成为文件分配表（File allocation table, FAT），一旦文件被创建、移动、重命名或删除，FAT就会更新。

组织文件：树状目录结构。

格式为[盘符名：][路径]<文件名>[.扩展名]3.3常用操作系统1.DOS(Disk Operating System)【命令性界面】两种主要形式PC-DOS(为IBM微机设计的)，MS-DOS(为IBM兼容机设计的)2.Windows【基于图形用户界面的操作系统】3.Macintosh操作系统（Mac OS）是专为苹果公司生产的计算机，尤其在图形处理和内置网络支持等方面超过Windows，常用语广告、印刷出版、多媒体开发、图形艺术、科学和可视化计算等等。

4.Unix 和LinuxUnix可运用于所有计算机。

Linux是一个开源免费软件。

5.OS/2:由IBM公司专为高级用户终端设计的操作系统。

3.4文件与文件系统3.4.1文件概述1 文件的概念：文件是一种抽象机制，它提供了一种把信息保存在存储介质上，便于以后存取的方法，而用户不必关心实现细节。

文件格式是存储在文件中的数据的组织的排列。

2 文件的命名与文件名通配符每种操作系统都有自己的文件命名规范：Windows: 文件名+扩展名不超过255个字符DOS:文件名1-8，扩展名不多于3个字符Unix:14-256 取决版本文件名通配符（文件名替代符）*号和?号3 文件的类型与文件扩展名（一般分为通用扩展名和特定扩展名）通用意味着可以用多种应用软件打开，特定则相反。

常见的扩展名表：3.4.2文件的共享和保护1.文件的共享不同系统实现文件共享的方法各不相同，主要有绕道法、链接法、和基本文件目录法三种：（1）绕道法：该方法要求被访问的共享文件处在当前目录下，访问速度较慢（2）链接法：将一个目录中的指针直接指向共享文件所在的目录。

（3）基本文件目录法：该方法是在文件系统中设置一个基本目录。

每个文件占用一个目录项，每个基本目录项包括一个系统内部识别符和除文件名之外的有关文件的说明信息；再由文件名和系统内部标识符组成符号文件目录。

每位用户都有一个符号文件目录，两者组成文件目录内容。

利用基本文件目录组成的多级目录结构，可以方便地实现文件共享。

2.文件的保护文件的保护可以从两方面来考虑：①文件的存取控制②文件的分级安全管理文件的存取控制：①对于拥有读、写或执行权限的用户，应使其对文件进行相应操作②对于没有，禁止其操作③防止一个用户冒充其他用户对文件进行存取④防止拥有存取权限的用户误用文件文件的分级管理分为系统级、用户级、目录级和文件级。

3.4.3文件系统1.文件系统的概念：文件系统是操作系统中统一管理信息资源的一种软件，管理文件的存储、检索和更新，提供安全、可靠的共享和保护手段，并且方便用户使用。

文件系统包括文件管理程序（文件与目录的集合）所管理的全部文件，是用户与外村的借口。

2.文件系统的功能。

从系统角度看，是对文件存储器的存储空间进行组织和分配，负责文件的存储并对存入的文件实施保护和检索。

（1）统一管理文件的存储空间，实施存储空间的分配与回收；（2）实现文件的“按名存取”，完成从名字空间到存储空间的映射（3）实现文件信息的共享，并提供文件的保护和保密措施（4）向用户提供一个便于使用的借口，提供对文件系统的操作命令以及对文件的操作命令（如信息存取、加工等）（5）进行系统维护并行用户提供有关信息（6）提供与输入输出设备的统一接口。

常见的文件系统。

柱形图柱形图主要用于表示一段时间内数据的变化或者描述各个项目之间数据的比较。

折线图折线图是将一系列的数据点用直线连接起来的，以等间隔显示数据的变化趋势。

饼图饼图能够反映出统计数据中各项所占的百分比，或者某个单项占总体的比例。

使用该类图表便于查看整体与个体之间的关系。

条形图使用条形图可以显示出各个分类项目之间数据的差异。

条形图主要强调在特定的时间点上进行水平轴与垂直轴的比较。

面积图面积图用于显示某个时间阶段总数与数据系列的关系。

散点图XY散点图通过此用于显示两个变量之间的关系，可以利用散点图绘制函数曲线。