计算机软件——操作系统
一、操作系统的概述——最重要的一种系统软件
- 没有安装任何软件的计算机称为裸机, 裸机是无法使用的
- 操作系统是最重要的一种系统软件，几乎所有计算机都要安装OS
- OS为用户提供了一个操作使用计算机的友善的用户界面
- OS屏蔽了计算机中几乎所有物理设备的技术细节，为开发和运行其他软件提供了一个高效、可靠的平台。
操作系统的作用
三个主要作用：
- （1）为计算机中运行的程序管理和分配系统中的各种软硬件资源—大管家作用
- （2）为用户提供友善的人机界面（图形用户界面）
- （3）为开发和运行应用程序提供高效率的平台
- 其它辅助功能：
- 辅导用户操作（帮助功能）
- 显示系统状态
- 处理软硬件错误
- 保护系统安全
操作系统的组成——三层结构
操作系统的启动
Windows系统启动模式——BIOS和UEFI
二、操作系统的功能
（一）CPU管理——(处理器管理）
- 多任务管理
- Windows系统
- 智能手机
“任务”指的是要计算机做的一件事，计算机执行一个任务通常就对应着运行一个应用程序。
任务状态：
未运行状态
前台状态
后台状态
目的：让CPU轮流为所有任务服务
原则：公平性；优先级；负载均衡
方法：
按时间片轮转（10-20ms为1个时间片 ）
按优先级调度
（二）存储管理
操作系统运行时内存的态势
内存空间布局
存储管理的任务
- 分配内存空间
- 保护内存空间
- 内存空间共享
- 内存空间扩充
- 为每个任务分配存储空间，任务结束之后收回存储空间
- 对存储空间进行保护
- 保护操作系统所在区域不被应用程序修改
- 保护每个应用程序的私有区域不被其他程序修改
- 对存储空间进行扩充，使应用程序的存储空间不受实际存储容量大小的限制： 解决方案——虚拟存储器(Virtual Memory)
虚拟存储器
- 交换单位：页，框
- 交换策略（算法）；LRU
- 空间组成：物理主存+硬盘上交换区
- 理论存储空间大小：地址线与硬盘空间决定。如：36 根地址线，则理论上最大虚拟内存：2^36B=64GB
（三）文件管理
- 文件是存储在外存储器中的一组相关信息的集合，例如：
· 一个程序 · 一张数码相片
· 一只MP3歌曲 · 一封电子邮件
- 计算机中所有的程序和数据都组织成为文件存放在外存储器中，并使用其名字，对文件进行存取操作。操作：以文件为单位，按名进行存取操作
文件名
扩展名
常用数据文件的扩展名
- “系统”属性 表示该文件属于操作系统，删除时系统会给出警告，资源管理器若不特别设置为“显示全部文件” 时不会在文件列表中显示
- “隐藏”属性 若资源管理器设置为“不显示隐藏文件”，则不会在文件列表中显示出来
- “存档”属性 文件尚未存档的标识，“文件备份程序”通过该属性来决定是否对它进行备份，新建的或备份后又修改过的文件，其存档属性为1，执行备份操作后存档属性为0；
- “只读”属性 该文件不能修改，若进行修改必须以不同的文件名保存
- “压缩”属性 文件数据保存到外存时进行数据压缩
- “加密”属性 对文件内容进行了加密，以进行保护
文件在磁盘中的存储
- 磁盘分成两个区域：目录区和数据区
- 目录实质上是一张“文件名－存放位置”的对照表
- 从磁盘上读出一个文件时，先在目录区中找出该文件的存放位置，然后再按此位置，从磁盘的数据区中读出该文件内容
文件目录存放
Windows的文件组织
- 文件目录在Windows中称为文件夹
- 每个逻辑盘(物理盘或硬盘上的分区)是一个根文件夹
- 文件夹中既可包含文件，也可包含文件夹 (子文件夹)
- 子文件夹又可存放文件和子文件夹, 形成树状多级文件夹结构
Windows中的文件定位
- 计算机中的每个文件都有一个确定的位置
- 文件的位置由存放文件的逻辑驱动器号、文件路径以及文件名组成：
- 驱动器号(盘符) + 文件路径 + 文件名
Windows文件系统——FAT、FAT32和NTFS
(四）设备管理——对系统中的各种I/O设备进行管理
- 对系统中的各种输入输出设备进行管理
- 处理用户（或应用程序）的输入/输出请求，方便、有效、安全地完成输入/输出操作
三、操作系统类型
- 网络操作系统
- 实时操作系统
- 嵌入式操作系统
- PC机使用的操作系统一般都具有多任务处理功能
- 网络服务器上安装运行的是“网络操作系统”，特点是：
- 具有强大的多用户并发处理能力
- 支持多种网络通信功能，提供专门的网络应用服务
- 安全性强，可靠性好
- 军事指挥和武器控制系统、电网调度和工业控制系统、证券交易系统等， 安装运行的是“实时操作系统”，特点是：
- 对外部事件能在允许的时间范围内快速作出响应，
- 具有很高的可靠性和安全性
- 嵌入式计算机应用中运行的是“嵌入式操作系统”，特点是：
- 快速、高效、具有实时处理功能
- 代码非常紧凑，存储器需求小
（一）Windows操作系统
特点：
- 提供了多任务处理能力
- 在个人计算机上广泛使用
- 采用图形用户界面，简化了计算机操作
版本的演变：
（二）unix操作系统——BSD、SRV4、SCO UNIX、ALX、Solaris、HP-UX
- 美国Bell实验室开发
- 多用户分时操作系统
- 作网络操作系统使用
- 有多个厂商发行版本
（三）Linux操作系统——Red Hat、SuSE
- 荷兰人Linus原创
- 是开放源代码软件
- 有很多个发行版本
- 可用于嵌入式系统
（四）安卓Andriod系统
（五）iOS系统
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