大學計算機基礎主講教師：王楊郵箱：wangyang@電話習存儲程序工作原理計算機邏輯結構CPU基本功能（取指令、分析指令、執行指令）CPU、內存儲器、硬盤的性能指標三級存儲器總線結構沒有軟件的硬件是不能做任何事情的!軟件=程序+文檔程序=指令序列指令是用戶對計算機發出的工作命令操作碼地址碼指令格式計算機系統計算機系統（工廠）軟件系統（人員）系統軟件（管理、服務類人員）應用軟件（生產工人）硬件系統（設備）“看得見、摸得著”的物理載體程序及其配套的數據、文檔等對計算機進行管理、控制、維護，或者編輯、制作、加工用戶程序的一類軟件。用于解決各種實際問題、進行業務工作的軟件計算機軟件系統控制臺電源外存儲器CPUROMRAMBIOS程序操作系統數據應用程序操作系統數據BIOS程序計算機系統的工作過程計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統設置信息、開機后自檢程序和系統自啟動程序最基本、最重要的系統軟件;為用戶提供了操作界面；控制和管理計算機軟硬件資源；合理組織計算機系統的工作流程。什么是操作系統？計算機硬件操作系統系統軟件應用軟件用戶操作系統操作系統發展的5個階段手工操作特點：計算機的操作由用戶采用手工操作直接控制和使用計算機硬件問題：人工操作的速度和計算機的速度相差太遠。改進思路：自動控制計算機操作系統發展的5個階段第一代操作系統：批處理操作系統（1955-1962）特點：多個程序在計算機上連續運行，在程序之間無需人工控制；優勢：保證CPU和外部設備高度并行工作，系統資源的利用率大大提高。問題：在數據的輸入和輸出時，主機空閑。改進思路：處理機和外部設備同時工作操作系統發展的5個階段第二代操作系統－多任務操作系統（1962-1972）特點：采用并發技術，使得一個程序進行輸入輸出時，CPU可轉去執行其他程序。優勢：提高了處理機的運行效率，從宏觀上看，多個作業可以同時運行。問題：增加了操作系統的復雜程度和功能規模操作系統發展的5個階段第三代操作系統（20世紀70-80年代）特點：重視操作系統的結構和功能的精簡。典型代表：UNIX操作系統操作系統發展的5個階段第四代操作系統（1990年后）網絡操作系統管理連接在計算機網絡上的多臺計算機網絡管理、通信、資源共享、系統安全等分布式操作系統控制一個程序分布在多臺計算機上并行運行的操作系統第二部分操作系統分類目前市面上主要有哪些操作系統？操作系統分時操作系統實時操作系統網絡操作系統分布式操作系統云操作系統嵌入式操作系統一臺主機連接多臺終端，各個終端用戶通過自己的終端將作業送入計算機，處理機按固定時間片輪流為各個終端服務，由于計算機處理非常快，用戶感覺不到等待的時間。比如圖書館的查詢系統主機終端2終端3終端4終端1分時操作系統1.分時操作系統時間片中斷處理t123123分時操作系統1.分時操作系統2.實時操作系統返回實時數據立即做出相應的控制專用OS對外部時間及時作出響應并進行處理.實時控制系統：宇航控制、導彈發射、工業控制、鐵路運輸控制實時信息處理系統：航班訂票、圖書管理、銀行財務處理3.網絡操作系統計算機1計算機2計算機3計算機5計算機6計算機4Netware網絡操作系統是用來管理連接在計算機網絡上的多臺計算機的操作系統，除了常見的操作系統功能外，還需提供高效、可靠的網絡通信等多種網絡服務功能。Cisco—思科互聯網解決方案的領先提供者，其設備和軟件產品主要用于連接計算機網絡系統。其中思科認證，是網絡工程師認證中含金量極高的認證之一4.分布式操作系統分布OS處理器存儲器處理器存儲器處理器存儲器處理器存儲器處理器存儲器計算輸入輸出分布式計算是研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結果綜合起來得到最終的結果。分布式計算需要用分布式操作系統管理分布式系統中的所有資源，包括資源的分配和調度。分布式與網絡的區別網絡操作系統可以構架于不同的操作系統之上，可以在不同的本機操作系統上通過網絡協議實現網絡資源的統一配置。分布式操作系統是一個統一的操作系統，在系統中的所有主機使用的是同一個操作系統；可以以較低的成本獲得較高的運算性能；實現資源的深度共享；處于分布式系統中的各個主機都處于平等的地位，各個主機之間沒有主從關系。一個主機的失效一般不會影響整個分布式系統。云計算與分布式操作系統尋找外星人計劃

SETI@home計劃SETI@home是最早的云計算應用，計劃啟動時世界上還沒有云計算的概念。SETI@home是一個分布式計算平臺。SETI@home計劃是將家用電腦的空余運算能力加以利用，將龐大的數據分散給大量的普通電腦。已經有數萬臺網友的電腦參與了這項計劃，并且他們的運行效率超過了目前世界上最快的超級電腦。主控中心向參與SETI的電腦發出需要計算分析的數據包，計算完成后，再將數據上傳給主控中心的服務器，由主控中心進行匯總二次分析。1977年8月16日被SETI計劃偵聽到是目前世界上唯一被確認的由非自然星體發出的信號，這段72秒的訊號成為外星人論最有力證據支持。5.云操作系統指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。這種特性經常被稱為像水電一樣使用IT基礎設施.6.嵌入式操作系統根據IEEE（電氣和電子工程師協會）的定義，嵌入式系統是“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置手機、PDA、單片機上使用常見的嵌入式系統有:Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive、ios、android、palmOS嵌入式操作系統Symbian(塞班)Symbian成為諾基亞手機操作系統，由于對新興技術支持欠佳，截止至2012年2月，塞班系統的全球市場占有量僅為6.8%，中國市場占有率則降至11%，均被安卓超過。嵌入式操作系統iPhoneOSiOS是由蘋果公司為iPhone開發的手機操作系統它主要是給iPhone和iPodtouch使用。就像其基于的MacOSX操作系統一樣，它也是以Darwin為基礎的。iPhoneOS的系統架構分為四個層次：核心操作系統層（theCoreOSlayer），核心服務層（theCoreServiceslayer），媒體層（theMedialayer），可輕觸層（theCocoaTouchlayer）。系統操作占用大概512MB的存儲空間。嵌入式操作系統Android

Android是一種以Linux為基礎的開放源代碼操作系統，主要使用于便攜設備。目前尚未有統一中文名稱，中國大陸地區較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統最初由AndyRubin開發，最初主要支持手機。2005年由Google收購注資，并組建開放手機聯盟開發改良，逐漸擴展到平板電腦及其他領域上。Android的主要競爭對手是蘋果公司的iOS以及RIM的BlackberryOS。2011年第一季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統，躍居全球第一。2012年7月數據，Android占據全球智能手機操作系統市場59%的份額，中國市場占有率為76.7%。嵌入式操作系統BlackBerryOS(黑莓)BlackBerry嵌入式操作系統國內的操作系統2004年9月,麒麟(kylin),服務器操作系統國產操作系統1.紅旗Linux（RedflagLinux）2.銀河麒麟（KylinOS）3.中標普華Linux4.雨林木風操作系統（YLMFOS)5.凝思磐石安全操作系統6.共創Linux桌面操作系統

第三部分不同界面的操作系統圖形界面命令行常見操作系統簡介操作系統LinuxUNIXDOSWindows1.操作系統遠古霸主——DOSMS-DOS:Microsoft(微軟公司）出品DiskOperatingSystemMS-DOS1.0(1980)~MS-DOS7.0(1995)技術成熟，可靠性高極強的可伸縮性網絡功能強強大的數據庫支持能力開發功能強開放性好標準化2.Unix支持所有常用的網絡通信協議TCP/IP協議就是在UNIX上開發和發展起來的UNIX服務器在Internet服務器中占80％以上唯一能在筆記本電腦、PC、工作站、巨型機運行的操作系統支持多用戶多任務3.誘人的小企鵝——Linux芬蘭大學生LinusB.Torvolds在1991年首次編寫的免費的操作系統，其源代碼的免費開放Linux是一種類Unix系統(替代Minix)能夠兼容Unix，但無需支付Unix高額的費用多用戶、多任務;豐富的網絡功能Linux同時具有字符界面和圖形界面可靠的安全、穩定性能Linux具有DOS、Windows模擬器，可以運行一些Windows程序,但一些軟件無法正常運行軟件支持的不足是Linux最大的缺憾硬件設備面對Linux的驅動程序也不足打破微軟Windows壟斷的希望Linux操作系統-開放源代碼RedHatUbuntuLinuxMintFedoraopenSUSEDebianSlackware計算機科學與技術學院4.操作系統當代大亨——Windows美國微軟公司(Microsoft)推出的一種圖形界面操作系統;計算機與用戶之間打開了一個窗口，用戶通過這個窗口直接管理、使用和控制計算機.Windows

7計算機科學與技術學院比較優秀的操作系統兼容性好速度快IE加載更快

修復任務欄

更好用的系統還原Win7系統安裝Windows8計算機操作系統圖形操作系統鼻祖——Alto最成功的操作系統——Windows開放源代碼最為成功的系統——Linux操作系統遠古霸主——Dos專業的操作系統——Unix蘋果機的專利－MacOS第四部分操作系統功能對計算機系統中的軟硬件資源進行有效的管理和控制；合理地組織計算機的工作流程；為用戶提供一個使用計算機的接口和界面。軟件資源硬件資源兩大功能：資源管理、人機交互程序/數據/文檔存儲器處理器I/O設備用戶接口操作系統人機交互資源管理CPU管理存儲管理設備管理文件、程序管理1.處理機管理處理機管理的主要任務就是最大限度地提高處理機的利用率程序的順序執行程序的并發執行輸入計算輸出輸入計算輸出輸入計算輸出輸入計算輸出輸入計算輸出進程和程序的關系程序沒有任何運行的含義，它只是一個靜態的實體。進程是程序在處理機上的一次執行過程，一個動態的概念，有一定生命期的一個進程有且只有一個與之對應的程序，而一個程序有可能沒有與之對應的進程，也有可能有多個進程與之對應。CPU管理也可以說是對進程的管理CPU如何協調和執行多個進程？一個CPU最多只能同時執行一個進程，要實現多進程的執行是簡單迅速地切換各進程，讓每個進程都能執行；多內核或多CPU實現多進程的執行，是通過協同技術在各處理器上轉換；進程越多，每個進程分配到處理器的時間比率就越小；通過特權等級，給不同的進程賦予執行高優先級和高時間占用比例。中斷技術CPU在執行程序時，被內部或外部的事件打斷，轉去執行一段預先安排好的中斷服務程序；服務結束后，又返回原來的斷點，繼續執行原來的程序，這個過程稱為中斷。中斷請求返回對外設事件進行處理主程序打印程序斷點處理器中斷的處理過程計算機組成原理SWPU48Stp1：中斷請求INTRINTA問題:當同一時刻有多個中斷源發出中斷請求，CPU該響應哪一個中斷呢？Stp2：中斷判優打印程序Stp3：中斷響應Stp4：中斷服務Stp5：中斷返回處理器中斷的作用使CPU和外設可以同時工作，使系統可以及時地響應外部事件，讓CPU可以允許多個外設同時工作，大大提高了CPU的利用率，提高了數據輸入、輸出速度。可以使CPU及時處理各種軟硬件故障。SystemIdleProcessWindows頁面內存管理進程，擁有0級優先;該進程作為單線程運行在每個處理器上，并在系統不處理其他線程的時候分派處理器的時間。它的cpu占用率越大表示可供分配的CPU資源越多，數字越小則表示CPU資源緊張。進程1進程2進程nN個程序同時裝入內存運行結束調出2.存儲管理(內存管理)1.按要求為用戶進程分配內存2.保證多個進程互不干擾3.運行結束時，回收所占用的內存空間存儲管理主要工作內存分區管理分區存儲管理是支持多個程序運行設計的一種存儲管理方式。固定分區就是內存中分區的個數固定不變，每個分區的大小也固定不變，每個分區只可裝入一個進程。動態分區是在進程要進入內存時才建立的，使其大小恰好適應進程的大小。如何分配動態分區呢？動態分區的分配算法最先適應法(firstfitalgorithm)：空閑區按起始地址遞增排列，一旦找到大于或等于所要求內存長度的分區，則結束探索。然后從所找到的分區中劃出所要求的內存長度分配給用戶，將余下的部分進行合并。最佳適應算法(bestfitalgorithm)：空閑區按大小遞增排列，當用戶進程申請一個空閑區時，算法從頭開始查找，當找到第一個滿足要求的空閑區時，停止查找。最壞適應算法(worstfitalgorithm)：空閑區按大小遞減排列，當用戶進程申請一個空閑區時，先檢查第一個空閑區的大小是否大于或等于所要求的內存長度，若第一個空閑區長度小于所要求的，則分配失敗，否則將第一個空閑區分配給用戶進程。

思考：若程序所需內存量超過實際可用內存量，應怎么處理？虛擬存儲技術虛擬存儲技術把內存與外存有機的結合起來使用，從而得到一個容量很大的“內存”。虛擬存儲技術對一個程序的第一次訪問產生中斷，操作系統確定頁面在外存上的位置，然后找一個空閑塊，把該頁面從外存上讀到內存塊中，之前中斷的指令被重新啟動執行。虛擬存儲技術允許一個程序即使它的整個存儲映像并沒有同時在內存中，也能正確運行。通過減少分配給一個進程的空閑區塊數，這就允許更多進程同時執行，而且允許程序所需內存量超出可用內存總量。采用虛擬存儲，將執行程序的一部分常駐內存，其它部分則根據需要在內、外存之間切換。3.設備管理緩沖管理緩解CPU和I/O設備速度不匹配的矛盾設備分配根據用戶的I/O請求，為他們分配所需的設備設備處理利用設備驅動程序，實現CPU和設備控制器之間的通信。設備獨立性用戶向系統申請和使用的設備與實際操作的設備無關4.文件管理什么是文件？文件的存儲介質--磁盤的結構文件如何進行存儲？重點書有內容，即信息集合計算機基礎書有書名什么是文件?文件是具有名字的一組相關信息的集合，是操作系統管理信息的基本單位，通過文件名管理文件的基本概念基本名擴展名文件的命名？計算機一般用擴展名來區分文件類型文件的屬性？文件的時間屬性：文件的創建時間、文件的修改時間、文件的訪問時間文件的空間屬性：文件的位置、文件的大小、文件所占的磁盤空間文件的操作屬性：只讀文件、隱含文件、系統文件、可讀寫/存檔文件文件的安全屬性：文件所有者、其他人對文件的使用權限磁盤的結構步進電機電磁讀寫頭電機如何在磁盤上進行文件存儲呢？文件的存儲？思考：左面的大箱子能不能把右邊兩個小箱子內容裝進去呢？思考：如果把存儲空間和信息空間分成小的單位，能不能裝進去呢？文件在磁盤中存儲的基本原理磁盤文件扇區問題1：文件被分成小的單位后，是連續存放好？還是不連續存放好？問題2：不連續存放，該如何記錄每一塊保存的位置呢？文件分配表

文件A------13

文件B------21

文件C------82

文件D------1

文件E------105

文件F------70

文件G-----5…………123456789001234501234512345678902426385543End十位個位磁盤扇區文件分配表FAT目錄磁盤操作磁盤分區磁盤格式化驅動器號所代表在驅動器A:第一軟盤驅動器B:第二軟盤驅動器C:主硬盤在主分區D:從硬盤/硬盤其他分區/光盤依次排列在字母加冒號從硬盤/硬盤其他分區/光盤磁盤分區一個硬盤分區1分區2…分區n

一個簇通常為多個扇區，磁盤越大簇就越大

不同分區可以裝載不同的操作系統

硬盤分區后其原有內容將丟失磁盤分區Windows在磁盤上以簇為單位管理數據，每個簇只能被一個文件占用

每個分區都有自己的FAT表和根目錄為什么要分區？可否不分區？操縱系統以簇為最小分配單位在磁盤上來管理數據的，一個簇通常為多個扇區，每個簇只能被一個文件占用，因此文件所占用的空間，只能是簇的整數倍。如果文件實際大小小于一簇，它也要占一簇的空間。所以,簇越小，保存信息的效率就越高。通過磁盤分區，簇的大小也會變小。磁盤格式化

劃分扇區

建立FAT表

建立根目錄1234567890012345磁盤扇區0123451234567890文件分配表FAT思考：如果書不加區分的放在一起，要找一本書容不容易？圖書館在磁盤中如何找文件呢？一樓二樓三樓313233342122232411121314目錄名+文件名=路徑圖書館\1樓\11房間\1101書架\計算機基礎文件名目錄名路徑圖書館根目錄與當前目錄每個磁盤有且只有一個根目錄每個磁盤在工作的某一時刻有且只有一個“當前目錄”磁盤上目錄及文件樹型結構絕對路徑與相對路徑由根目錄開始書寫的路徑為

絕對路徑。例如：\DOS\Edlin.Com\FORTRAN\JIANG\Jx.Exe\FORTRAN\ZHANG\E21.for由當前目錄開始書寫的路徑為相對路徑。例如：假設當前目錄是\FORTRAN，則可按如下方式訪問文件

JIANG\Jx.ExeZHANG\E21.for成批文件操作/文件名中的通配符

通配符*可用于匹配任意多個字符可以在文件操作命令中使用通配符(*、？)對多個文件進行操作

通配符？可用于匹配一個字符第五部分虛擬機及其應用虛擬機安裝新的操作系統，不用重新分區。學習和安裝“危險”工具軟件。一臺電腦變成三、四臺，同時運行多個操作系統，只要刪除一個文件夾即可完成操作系統卸載。組建虛擬的局域網，輕松學習網管知識，根本不必購買交換機、路由器以及網線等網絡設備。虛擬機的真實性。虛擬機的好處在哪里？虛擬機（VirtualMachine）是電腦中的電腦，是利用軟件虛擬出來的電腦，是在現有的操作系統上虛擬出來的一個新的子系統。運行虛擬機的電腦分為主系統（Host）和子系統（Guest），主系統就是用戶的電腦，直接控制操作系統和硬件，稱為宿主機，子系統則是利用軟件在主系統中虛擬出來一個硬件環境，稱為客戶機或虛擬機。由主系統（宿主機）創建的虛擬機，與真實的計算機幾乎一模一樣，不但有自己獨立的CPU、硬盤、內存及各種硬件，甚至還有自己的BIOS。用戶也可以在虛擬機上安裝Windows、Linux等真實的操作系統及各種應用程序。什么是虛擬機？虛擬機物理計算機

主機操作系統

（宿主機）虛擬計算機

Windows98

（客戶機1）虛擬機軟件平臺虛擬計算機

Win7

（客戶機2）虛擬計算機

WinXP

（客戶機3）虛擬計算機

其它OS

（客戶機4）虛擬機與主系統之間的關系在同一臺主機上可以同時運行多個虛擬機，每個虛擬機都可安裝不同的操作系統，就如同一臺獨立的PC。各虛擬機與主機之間還可以進行對話，共享文件，應用網絡資源，甚至還可以運行C/S方式的應用。在虛擬機上安裝其他操作系統，是把操作系統安裝在主機硬盤中虛擬出來的一個特定文件中，并不需要對物理硬盤進行分區操作，對現有的硬盤分區和數據都不會造成任何破壞。虛擬機具有硬件無關性，虛擬出的硬件都是相同的，可以簡單地在不同的主機之間復制后直接使用，不用考慮硬件差異。虛擬機的特點虛擬機虛擬機目前流行的虛擬機軟件有VMware和VirtualPC，它們都能在Windows系統上虛擬出多個計算機。虛擬機軟件下載VirtualPC2007點這里VPC2007簡體中文語言包

VirtualPC虛擬機窗口課后小結操作系統功能CPU管理存儲管理文件管理操作系統分類兩種界面的操作系統虛擬機及其應用可否不用操作系統百度一下其他操作系統完成教材習題作業操作系統安裝你會安裝操作系統嗎？準備安裝盤設置計算機啟動方式—光盤（或U盤）操作系統安裝完就萬事大吉了？安裝相關硬件驅動程序安裝應用軟件系統備份系統如何備份？一鍵GhostThankYou!注冊表注冊表編輯器的打開方式1.開始>>運行，中輸入regedit2.開始>>運行，中輸入regedt32注冊表是Windows一個內部數據庫，存放著各種參數，直接控制著Windo