操作系统概述

一、操作系统的基本概念

操作系统是连接在硬件平台上的第一层软件，操作系统是一个大型的软件，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配与回收、控制和协调工作，使整个计算机系统实现高效率和自动化。

一般来说，操作系统具有以下一些功能：

1.对CPU进行管理和调度

计算机系统中最重要的部件是中央处理器，它是计算机的心脏。在计算机的运行中，为了等待I/O（输入/输出）的操作，CPU往往空运行。为了充分利用CPU的资源，使一个或多个用户的程序能合理有效地使用CPU，操作系统能根据需要解决CPU分配给哪个用户程序使用，占用多长时间，下一个又轮到哪个程序运行等问题，以提高CPU的资源利用率，也就是对CPU进行管理和调度。

2.对存储进行管理和调度

在计算机系统中，主存储器也是主要部件之一。只有当程序在主存储器时，它才有可能到处理器上执行，操作系统的作用就是合理组织与分配存储空间，使主存储器的资源得到充分利用。

3.对输入/输出进行管理

合理组织与使用除了CPU以外的所有输入/输出设备，使用户不必具体了解设备以及接口的技术细节，就可以方便地对设备进行操作。

4.对文件系统及数据库进行管理

合理组织、管理辅助存储器中的信息，以便于存储与检索，达到保证安全、方便实用的目的。起初，计算机的运行管理和具体操作都由使用者自己承担。随着计算机速度的提高，对计算机的运行进行人工管理变得越发不可能，于是人们开始编制一些批处理系统，来取代原来的“人工干预”，从而使整个计算机系统的处理能力得到了提高。可以说这是操作系统的雏形。后来随着计算机硬件的更新换代，批处理程序变得更加复杂和庞大，并逐步演化成了现在的操作系统。

二、常见操作系统

最初的操作系统出现在IBM/704大型机上，而微型计算机的操作系统CP/M则诞生于20世纪70年代，此后，相继出现了许多不同的操作系统，其中最知名的是：DOS、Windows、UNIX、Linux、OS/2等等，下面简要介绍这几种操作系统的特点。

1.DOS操作系统

1980年，IBM推出了IBM PC新型机。为了配合这种机型的推广应用，IBM公司需要开发一种16位的操作系统，此时就出现了三家不同公司开发的DOS操作系统，分别是微软公司的MS-DOS、IBM公司的PC-DOS以及Novell的DR-DOS。由于DOS系统对硬件系统的要求较低，它既适合高档机的使用，又适合低档机的使用，所以从商业用户到家庭用户都能使用，DOS曾经在很长时间里占领了个人计算机操作系统领域的大部分。

2.Windows操作系统

1985年11月，微软公司发布了第一代窗口式多任务操作系统Windows 1.x，这标志着操作系统进入到图形界面时代。与DOS的命令行形式不同，在Windows系列的操作系统中，每一种应用软件都用一个图标表示，用户只需把鼠标移到应用软件的图标上，利用鼠标的击键功能就可以选中或运行某个软件。图形界面使用户的操作方便了很多，从而使计算机应用的普及过程大大加快。

Windows操作系统依次经历了Windows3.x、Windows95、Windows98、Windows 2000、Windows ME和Windows XP等升级过程。最近，微软公司又推出了最新的版本Windows Vista，越到后来的版本处理的数据长度越长，支持的硬件设备种类越多，采用的技术也越先进。20多年来，Windows系列的操作系统以其图形化的界面，支持多用户、多任务，良好的网络支持，出色的多媒体功能，良好的硬件支持与多样化的应用程序等特点逐渐成为各类操作系统的首选。

本章将以 Windows XP专业版为蓝本讲述操作系统的应用，如果在其他版本的Windows操作系统环境下学习本书，只要能仔细参照本书的内容学习，也能掌握Windows操作系统的基本原理和操作，本章所介绍的操作原理对于不同版本的Windows操作系统来说有一定的通用性。

3.OS/2操作系统

1987年，IBM公司在激烈的市场竞争中推出了PS/2个人电脑。PS/2系列电脑大幅度突破了PC机的体系，采用了与其他机型不兼容的通道总线。IBM公司还自行设计了占系统80%的零部件，以防其他公司仿制。OS/2操作系统是专门为PS/2系列机开发的一个新型多任务操作系统。与Windows一样，OS/2也采用图形界面，它本身是一个32位的系统，不仅可以处理32位OS/2系统的应用软件，也可以运行16位DOS和Windows软件。

4.UNIX操作系统

UNIX操作系统是1969年问世的。最初是在中小型计算机上使用，后来运用到80286微机上，称为Xenix系统。它的特点是系统比较小，对硬件的要求低，运行速度快。Xenix系统原来由微软公司开发，后来转卖给SCO。UNIX是一个多用户系统，它的变种很多，常见的UNIX变种有：Solaris、HP-UX、AIX、IRIX等，以适应不同的硬件平台。它也能提供有关的网络服务，包括浏览器、电子邮件等。

5.Minix系统

Minix就是mimi UNIX的意思，它由著名科学家Andrew S.Tenebaum所编写，设计意图是让学生了解UNIX操作系统。Minix的源代码是公开的。Minix是最精巧的操作系统之一，最早的Minix只要一张软盘就可以运行，在技术上比较领先。但Tenebaum为了保持Minix的示范作用，没有把Minix编写成适合一般人使用的操作系统，Minix最多只可支持三个用户，也没有图形界面。

6.Linux操作系统

Linux操作系统的核心部分最早是由芬兰的Linus Torvalds于1991年8月在芬兰赫尔辛基大学上学时发布的，后来经过众多世界顶尖的软件工程师的不断修改和完善，Linux得以在全球普及开来，在服务器领域及个人桌面版得到越来越多的应用，在嵌入式开发方面更是具有其他操作系统无可比拟的优势。Linux是一套免费的32位多用户、多任务的操作系统，运行方式同UNIX系统很像，但Linux系统在稳定性、多任务能力与网络功能做得更出色。Linux还有一个最大的特色，就是它的源代码完全公开，任何人皆可自由取得、散布，甚至修改源代码。

三、Windows XP 的新特性

Windows XP是本系列操作系统自Windows95以来改进最大的操作系统，具有以下一些新特性：

1.全新的桌面和窗口

与以前的Windows系列的操作系统相比，Windows XP在操作上有了较大的改变，特别是对图形用户界面作了较大的改变。当我们将操作系统升级到Windows XP时，会发现全新的界面。用户可以为操作系统定制变化多端的外观和多种多样的色彩，还可以设置滚动条的形状和透明度。最常用的资源管理器也有了新的设计。在我们选定文件后，画面会显示一些最常用的功能，如复制及重命名等。

2.更好的程序兼容性

Windows XP整合了程序兼容工具，使之可以兼容旧版本的Windows（如Windows 9x或 Windows NT）程序。Windows XP 采用了最新的 Direct X8.0 诊断工具，使以往在Windows 2000中不能运行的游戏程序都可自如运行。Windows XP还采用了一种全新的诠释方式——共享式DLL库，以解决动态链接错误或缺失的问题，所有应用程序只能动态地拷贝要用到的DLL数据，而不能进行覆盖。操作系统DLL库始终保持完整，确保了操作系统的正常运行。

3.更强的系统可靠性

Windows XP在系统性能的安全、稳定性方面有了进一步增强。主要表现在：

（1）系统还原 系统还原特性可以让用户和管理员在不丢失数据的前提下将计算机还原到以前的状态。系统还原工具会自动地创建简单的可标识还原点，用户可以根据这些还原点将系统还原到以前的状态。如果用户遇到了系统启动失败或其他的重要错误时，可以从安全模式或者正常模式使用系统还原功能，将系统恢复到以前的状态。系统还原功能不恢复用户的数据或文档文件，因此还原工作不会丢失用户的数据、电子邮件，甚至是浏览过的历史记录和收藏信息。

（2）设备驱动程序回滚 当安装了特定类型的新设备驱动程序后，Windows XP将备份以前安装的驱动程序信息，这样可以在出现问题的时候进行重新安装。如果新的设备驱动程序引起了Windows XP故障，管理员可以轻松地重新安装以前使用的驱动程序。

（3）增强的设备驱动程序检验器 Windows XP使用的是Windows 2000的设备驱动程序检验器，可以给设备驱动程序提供功能更强的负载测试。经过Windows XP测试的设备驱动程序将会是最可靠的驱动程序，它可以保证系统运行的稳定性。

（4）减少系统重新启动 Windows XP消除了大部分像Windows NT 4.0和Windows 95/98/Me中需要最终用户重新启动计算机的情况。许多工具软件安装后不再需要重新启动机器，使用户可体验到更高级别的系统运行时间。

（5）改良的代码保护 重要的内核数据结构都是只读的，因此驱动程序和应用程序都不会破坏它们。所有的设备驱动程序代码都是只读的，并且是页保护的。恶意的应用程序将不能随意地影响核心操作系统区域。

（6）防止应用程序错误 并行DLL提供了能兼容多个不同Windows组件版本的机制，并且可以并行运行。这可以使用某一种系统组件版本编写和测试的应用程序在使用别样的组件版本的情况下继续使用原来的版本，这样就可以解决“DLL hell”问题。

（7）Windows文件保护 保护核心代码不被用户自己安装的应用程序覆盖。即使某些文件被覆盖了，用户可以还原以前正确的版本。通过保护系统文件，预防了早期Windows版本中常常出现的系统错误。

（8）防病毒功能 为了更好地防止电子邮件病毒的攻击，Windows XP在缺省情况下不允许执行电子邮件附件中的程序。当然系统管理员可以远程管理（通过组策略）系统，这时就允许执行特定的文件类型或应用程序。管理员在保护系统免受电子邮件病毒攻击时，有更高一级的控制权力。

4.新奇的网络功能

Windows XP的网络整合增强了用户上网的趣味性。网络发布向导使用户能快捷地连接上互联网。

（1）网络连接与家庭联网“网络连接向导”的功能更加完善，更方便用户。拨号的用户名和密码的输入、在桌面创建连接的快捷方式等，这些操作都在向导中设置完成。

“家庭联网向导”可以使一般用户根据屏幕提示方便地设置网络连接、拨号连接、共享和客户端设置等操作。

Windows XP应用无线网“零设置”的技术，使系统自动探测到设备所处的网络覆盖区域，自动更新设置，无需用户的干预。这为无线连接上网的用户提供了方便。

（2）不同的共享方式 在Windows XP中，共享分为两种形式。一种是本地共享，也就是和使用这台计算机的其他用户共享文件夹，只要将供共享的文件移动到“共享文档”文件夹即可。另一种是网络共享，也就是为网络用户共享文件夹，只要对供共享的文件夹进行设置。

（3）内建Internet防火墙 Windows XP的网络设置比以前的版本容易得多，而且安全性也有了很大的提高。新的操作系统利用内建的防火墙，用户在上网浏览时自动保护系统。这种防火墙虽然不及那些专业级的防火墙，但同样具有服务、程序、ICMP的运行和连接控制以及相应的安全日志等。

（4）远程桌面和远程协助 Windows XP提供了远程桌面的功能。用户使用Windows XP上的远程桌面，可以从其他计算机上访问运行在自己计算机上的Windows会话。这意味着用户可以从家里连接到工作单位的计算机，并访问所有应用程序、文件和网络资源，好像正坐在工作单位的计算机前面，而回到家时可以在家庭计算机上看见正在运行该程序的工作单位计算机的桌面。

当用户在使用计算机遇到问题的时候，可以通过远程协助邀请自己所信任的人来提供帮助。使用Internet连接，让任何运行Windows XP的人都可以与你聊天，查看你的计算机屏幕，并且在你允许的情况下，在你的计算机上操作，实时解决问题。

5.娱乐性

Windows XP不仅保留了以往Windows系列操作系统的许多娱乐性功能，如Windows Media Player、CD唱机等。而且，在娱乐性方面还有所改进，例如，Windows使用了最新的DirectX8.0，对游戏有了更好的支持。

Windows XP中，媒体播放器（Media Player）升级到了8.0，通过使用 Windows Media Player，可以播放多种类型的音频和视频文件，还可以播放和制作 CD 副本、播放 DVD（如果有 DVD 硬件）、收听Internet广播站、播放电影剪辑或观赏网站中的音乐电视。另外，使用Windows Media Player还可以制作自己的音乐CD。

利用Windows Movie Maker，用户可以将录制的视频或音频从模拟便携式摄像机或数码视频相机等设备转移到计算机中。除了使用用户自己录制的内容外，还可以在所创建的电影中导入要使用的现有音频和视频文件。创建完自己的电影后，用户可以通过Windows Movie Maker直接与家人和朋友一起分享，且可将它用电子邮件发送出去或将它发布到网站上。

6.全新的用户登录与切换

Windows XP使所有使用计算机的用户设置和管理计算机帐户成为很容易的事情。现在，用户可以在不同帐户之间切换，而不必重新启动计算机，甚至不必关闭正在运行的程序。用户还可以在忘记密码时获得帮助，可以存储多个用户名和密码，并使自己机器中的Windows XP不会受到盗版侵害。