第
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章
操作系统概述
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第
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章 操作系统概述
随着计算机技术的迅速发展,以软件为核心的信息产业对人类经济,政治和文化产生了深刻 的影响. 在众多的软件系统中有一类非常重要的软件,它为我们建立更加丰富的应用环境奠定了重要 的基础,这就是操作系统.
1.1 计算机系统概观
1.1.1 计算机的发展与分类 1. 计算机的过去和未来 自从1946年世界上第一台电子数字计算机问世以来,计算机的发展大致经历了四代的变化. 1) 第一代,电子管计算机( 1 9 4 6～1 9 5 7) .这一代计算机的运算速度约为每秒几千次至几万 次,体积大,成本高,可靠性低.在此期间,开始形成计算机的基本体系,确定了程序设计的基 本方法,数据处理器开始得到应用.支撑软件是机器语言和汇编语言. 2) 第二代,晶体管计算机( 1 9 5 8～1 9 6 4) .这一代计算机的运算速度提高到每秒几万次至几 十万次,可靠性提高,体积缩小,成本降低.在此期间,工业控制机开始得到应用.支撑软件是 算法语言和管理程序. 3) 第三代,集成电路计算机( 1 9 6 5～1 9 7 0) .这一代计算机的运算速度是每秒几十万次至几 百万次,可靠性进一步提高,体积进一步缩小,成本进一步下降.在此期间形成机种多样化,生 产系列化和使用系统化的趋势.小型计算机开始出现.支撑软件是操作系统. 4) 第四代,大规模集成电路计算机( 1 9 7 1～至今) .这一代计算机的运算速度提高到每秒几 百万次,几千万次至每秒几千亿次甚至更高,可靠性更进一步提高,体积更进一步缩小,成本更 进一步降低. 5) 第五代,可能是智能计算机.智能计算机现正在研究之中,其运算速度将有极大提高.支 撑软件将是新一代操作系统与智能软件. 2. 计算机分类 电子计算机分数字和模拟两类.通常所说的计算机均指数字计算机,其运算处理的数据是用 离散数字量表示的.历史上的模拟机和数字机相比较,其速度快,与物理设备接口简单;但精度
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第1章第操作系统概述
低,使用困难,稳定性和可靠性差,价格昂贵.因此,模拟机已趋于被淘汰,仅在要求响应速度 快但精度低的场合尚有应用.把二者优点巧妙结合而构成的混合型计算机,尚有一定的生命力. 1.1.2 计算机系统 计算机系统就是按人的要求接收和存储信息,自动进行数据处理和计算,并输出结果信息的 机器系统.计算机系统由硬件(子)系统和软件(子)系统组成.前者是借助电,磁,光和机械 等原理构成的各种物理设备的有机组合,是系统赖以工作的实体.后者是各种程序和文件,用于 指挥全系统按指定的要求进行工作. 1. 计算机系统的特点 计算机系统的特点是能进行精确,快速的计算和判断,通用性好,使用容易,能联成网络. 下面分别说明计算机系统的特点. 1) 计算:一切复杂的计算,几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现. 2) 判断:计算机有判别和选择的能力,因此可用于管理,控制,决策和推理等领域. 3) 存储:计算机能存储巨量信息. 4) 精确:只要字长足够,计算精度在理论上不受限制. 5) 快速:计算机依次操作所需时间已小到以纳秒计算. 6) 通用:计算机是可编程的,不同程序可实现不同的应用. 7) 易用:丰富的高性能软件及智能化的人机接口,大大方便了使用. 8) 联网:多个计算机系统能超越地理界限,借助通信网络,共享远程信息与软件资源. 2. 计算机系统的组成 现代计算机是一个十分复杂的硬件和软件结合而成 的整体. 图1 - 1是一般的计算机系统的层次结构.内核是硬 件系统,它是进行信息处理的实际物理装置.最外层 是使用计算机的人,即用户.人与硬件系统之间的接 口界面是软件系统,它大致可分为系统软件,支撑软 件和应用软件三层. (1) 计算机的硬件 计算机硬件是指计算机系统中由电子, 机械,电气, 光学和磁学等元器件组成的各种部件和设备.这些部 件和设备依据计算机系统结构的要求构成一个有机整 体,称为计算机硬件系统.硬件系统是计算机系统快 图1-1 计算机系统组成 速,可靠和自动工作的基础.计算机硬件就其逻辑功 能来说,主要是完成信息变换,信息存储,信息传送和信息处理等功能,它为软件提供具体实现 的基础.计算机硬件系统主要由运算器,主存储器,控制器,输入输出设备和辅助存储器等功能 部件组成.
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Windows操作系统原理
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1) 运算器:它的主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算.操作时,运算器从主存储器取 得运算数据,经过指令指定的运算处理,所得运算结果或留在运算器内以备下次运算时使用,或 写入主存储器.整个运算过程是在控制器控制下自动进行的. 2) 主存储器:主要功能是存储二进制信息.主存储器与运算器,控制器等快速部件直接交换 信息.从主存储器中应能快速读出信息,并送到其他功能部件中去,或将其他功能部件处理过的 信息快速写入主存储器. 3) 控制器:控制器的主要功能是按照机器代码程序的要求,控制计算机各功能部件协调一致 地动作,即从主存储器取出程序中的指令,对该指令进行分析和解释,并向其他功能部件发出执 行该指令所需要的各种时序控制信号.然后再从主存储器取出下一条指令执行,如此连续运行下 去,直到程序执行完为止.计算机自动工作的过程就是逐条执行程序中指令的过程.控制器与运 算器一起构成中央处理器;中央处理器与主存储器一起构成处理器. 4) 输入设备:它的主要功能是将用户信息(数据,程序等)变换为计算机能识别和处理的信 息形式.输入设备种类很多,如键盘,鼠标,软磁盘机等.它们的工作特点是将各种信息,在某 种介质上以二进制编码形式来表现.载有信息的介质通过相应的输入设备,将信息变换为电信号 被计算机接收,并存入存储器.字符,文字,图像,影像,音响,语音等信息,都可以通过相关 的输入设备,输入计算机存储,加工和处理. 5) 输出设备:它们的工作特点与输入设备正好相反,主要是将计算机中二进制信息变换为用 户所需要并能识别的信息形式.输出设备种类很多,如打印机,绘图仪,显示器等.输出的信息 形式多为十进制数字,字符,图形和表格等,也经常以多媒体信息形式出现,如影像,动画和语 音等. 6) 辅助存储器(外存储器) :它的主要功能是存储主存储器难以容纳,但又为程序执行所需 要的大量信息.它的特点是存储容量很大,存储成本很低,但存取速度较慢.它不能直接与中央 处理器交换信息.辅助存储器一般为磁带机,磁盘机和光盘机等. 7) 转换设备:转换设备也是一类输入输出设备,其功能主要是在实时控制系统或过程控制系 统中,将模拟量变换为相应的数字量,输入到计算机中;或者将计算机中数字量变换为相应的模 拟量,输出到测试或控制对象中. 8) 输入-输出控制系统:它的主要功能是控制输入,输出设备的工作过程.具体功能是:向 输入,输出设备发送动作命令;控制输入输出数据的传送;检测输入输出设备状态等.输入-输 出控制系统包括控制输入-输出操作的通道,输入-输出处理器和输入-输出设备控制器等. 9) 电源和场地设备:计算机电源和计算机通风散热等工作环境保障系统等,也是计算机不可 缺少的组成部分.此外还有为用户上机做准备工作的一些数据准备设备. 当代计算机硬件性能正向微型化,智能化方向发展.多机系统,分布式处理,计算机网络, 计算机智能化以及片上系统( System on Chip)等,是计算机硬件结构的重要发展方向.计算机 硬件与软件日益紧密结合已成为明显趋势. (2) 计算机的软件 软件是计算机系统中的程序和有关的文件的集合.程序是计算任务的处理对象和处理规则的

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