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学习探讨材料 初级 操作系统、程序和开发语言 讨论主持人 刘一飞 2012.11.30 yifeilangtom.com第1部分 操作系统是什么 最早的时候101110000000000100000000000000000000000010111011000000010000000000000000000000000000001111000011 嗯,1+1是=2的….什么是操作系统 操作系统(英语:Operating System,简称OS)是管理 计算机硬件与软件资源的计算机程序,同时也是计算机系 统的内核与基石。
操作系统需要处理如管理与配置内存、 决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操 作网络与管理文件系统等基本事务。
操作系统也提供一个 让用户与系统交互的操作界面。
操作系统的型态非常多 样,不同机器安装的操作系统可从简单到复杂,可从手机 的嵌入式系统到超级计算机的大型操作系统。
许多操作系 统制造者对它涵盖范畴的定义也不尽一致,例如有些操作 系统集成了图形用户界面GUI,而有些仅使用命令行界 面CLI,而将GUI视为一种非必要的应用程序。
操作系统理论在计算机科学中,为历史悠久而又活跃的分 支;而操作系统则是软件工业的基础与内核 。
操作系统简略架构莫里斯威尔克斯,操作系统之父 第一部计算机并没有操作系统。
这是由于早期 计算机的创建方式(如同建造机械算盘)与性 能不足以运行如此程序。
但在1947年发明了晶 体管,以及莫里斯威尔克斯发明的微程序方法 ,使得计算机不再是机械设备,而是电子产品 。
系统管理工具以及简化硬件操作流程的程序 很快就出现了,且成为操作系统的滥觞。
到了 1960年代早期,商用计算机制造商制造了批量 处理系统,此系统可将工作的建置、调度以及 运行串行化。
此时,厂商为每一台不同型号的 计算机创造不同的操作系统,因此为某计算机 而写的程序无法移植到其他计算机上运行,即 使是同型号的计算机也不行。
1964年,IBM System/360 1964年,IBM System/360推出了一系列 用途与价位都不同的大型机,而它们都共 用代号为OS/360的操作系统(而非每种 产品都用量身订做的操作系统)。
让单一 操作系统适用于整个系列的产品是 System/360成功的关键,且实际上IBM目 前的大型系统便是此系统的后裔;为 System/360所写的应用程序依然可以在 现代的IBM机器上运行! OS/360也包含另一个优点:永久贮存设 备—硬盘驱动器的面世(IBM称为DASD (Direct
access storage device))。
另 一个关键是分时概念的创建:将大型机珍 贵的时间资源适当分配到所有用户身上。
分时也让用户有独占整部机器的感觉;而 Multics的分时系统是此时众多新操作系统 中实践此观念最成功的。
Unix 产生及发展 主要应用于商业 1963年,奇异公司与贝尔实验室合作以PL/I语言创建的Multics,是激发1970 年代众多操作系统创建的灵感来源,尤其是由ATT贝尔实验室的丹尼斯里 奇与肯汤普逊所创建的Unix系统。
最初的Unix是用汇编语言编写的,一些应用是由叫做B语言的解释型语言和 汇编语言混合编写的。
B语言在进行系统编程时不够强大,所以汤普逊和里奇 对其进行了改造,并于1971年共同发明了C语言,此操作系统在1973年由C 语言重写;另一个广为市场采用的小型计算机操作系统是VMS。
1971年 美国ATT公司研发出UNIX操作系统(UNIX),是在PDP-11上运 行的操作系统。
具有多用户、多任务的特点,支持多种处理器架构,最早由 肯汤普逊和丹尼斯里奇于1969年在ATT的贝尔实验室开发。
此后的10年,Unix在学术机构和大型企业中得到了广泛的应用,当时的UNIX 拥有者ATT公司以低廉甚至免费的许可将Unix
源码授权给学术机构做研究或 教学之用,许多机构在此
源码基础上加以扩充和改进,形成了所谓的“Unix 变种”,这些变种反过来也促进了Unix的发展,其中最著名的变种之一是由 加州大学柏克莱分校开发的柏克莱软件包产品。
后来ATT意识到了Unix的商业价值,不再将Unix
源码授权给学术机构,并对 之前的Unix及其变种声明了版权权利。
变种BSD Unix在Unix的历史发展中具 有相当大的影响力,被很多商业厂家采用,成为很多商用Unix的基础。
DOS(Disk Operating System)到 Windows 早期最著名的磁盘启动型操作系统是CP/M。
1980年,西雅图电脑产品公司(Seattle Computer Products)的一名24岁的 程序员蒂姆帕特森(Tim Paterson)花费了四个月时间编写出了86-DOS操 作系统,其中大量抄袭CP/M 。
1981年7月,微软以五万美元的代价向西雅图公司购得86-DOS的全部版权, 并将它更名为MS-DOS。
随后,IBM发布了第一台个人计算机,当时采用的 操作系统是西雅图公司的86-DOS 1.14,但微软很快改进了MS-DOS,并使 它成功地成为IBM PC采用的操作系统。
并于1981年8月12日,正式发布MS- DOS 1.0和PC-DOS 1.0。
PC-DOS,但与泛用版本MS-DOS相比,除了系统 文件名以及部份针对IBM机器设计的核心,外部命令与公用程序之外,其余 代码其实差异不大。
若是把部份以DOS为基础的Microsoft Windows版本,如Windows 95、98和 Me等都算进去的话,那么其商业寿命至少可以算到2000年。
IBM自己也有推出DOS,称为IBM-DOS或PC-DOS 1983年开始微软就想要为MS-DOS建构一个图形化的操作系统应用程序,称 为Windows(有人说这是比尔盖茨被苹果的Lisa计算机上市所刺激)。
一开 始Windows并不是一个操作系统,只是一个应用程序,其背景还是纯MS- DOS系统。
并在1995年8月15日推出Windows 95。
直到这时,Windows系统 依然是创建在MS-DOS的基础上,因此消费者莫不期待微软在2000年所推出 的Windows 2000上,因为它才算是第一个脱离MS-DOS基础的图形化操作系 统。
DOS发展变化Win32操作系统架构Linux Linux是一种自由和开放源代码的类UNIX操作系统内核。
定义Linux的 组件是Linux内核,是由Linus Torvalds首次在1991年10月5日发布的 操作系统内核。
BSD系统也发展了非常久的一段时间,但在1990年代由于与ATT的 法律争端,使得远在芬兰赫尔辛基大学的另一股开源操作系统—— Linux兴起。
Linux内核是一个标准POSIX内核,其血缘可算是Unix家 族的一支。
Linux与BSD家族都搭配GNU计划所发展的应用程序,但是由于使用 的许可证以及历史因素的作弄下,Linux取得了相当可观的开源操作 系统市占率,而BSD则小得多。
相较于MS-DOS的架构,Linux除了拥有傲人的可移植性(相较于 Linux,MS-DOS只能运行在Intel CPU上),它也是一个分时多进程 内核,以及良好的存储器空间管理(普通的进程不能访问内核区域的 存储器)。
想要访问任何非自己的存储器空间的进程只能通过系统调 用来达成。
一般进程是处于用户态(User mode)底下,而运行系统 调用时会被切换成内核态(Kernel mode),所有的特殊指令只能在 内核态运行,此措施让内核可以完美管理系统内部与外部设备,并且 拒绝无权限的进程提出的请求。
因此理论上任何应用程序运行时的错 误,都不可能让系统崩溃(Crash)。
Linux操作系统架构Mac OS 到 Mac OS X Mac OS(麦金塔操作系统)是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上 的操作系统。
Mac OS是首个在商用领域成功的图形用户界面。
Macintosh组包括比尔阿特金森(Bill Atkinson)、杰夫拉斯金(Jef Raskin)和安迪赫茨菲尔德(Andy Hertzfeld)。
现行的最新的系统 版本是Mac OS X v10.8版(OS X Mountain Lion)。
“classic”Mac OS的特点是完全没有命令行模式,它是一个100的图形操作系统。
预示它容易使用,它也被指责为几乎没有内存管理、协同式多任务( cooperative multitasking)和对扩展冲突敏感。
Mac OS X,为了挽救这种情况,Mac OS X使用基于BSD Unix的内 核,并带来Unix风格的内存管理和先占式多工(pre-emptive multitasking)。
大大改进内存管理,允许同时运行更多软件,而且实 质上消除了一个程序崩溃导致其它程序崩溃的可能性。
这也是首个包 括“命令行”模式的Mac OS,除非执行单独的“终端”(terminal) 程序,否则你可能永远也见不到。
但是,这些新特征需要更多的系统 资源,按官方的说法Mac OS X只能支持G3以上的新处理器(它在早 期的G3处理器上执行起来比较慢)。
Mac OS X有一个兼容层负责执 行老旧的Mac应用程序,名为Classic环境(也就是程序员所熟知的“ 蓝盒子”the blue box)。
它把老的Mac OS 9.x系统的完整拷贝作为 Mac OS X里一个程序执行,但执行应用程序的兼容性只能保证程序 在写得很好的情况里在当前的硬件下不会产生意外。
Google Chrome OS Google Chrome OS是由Google所进行的一项轻型电脑操作系统发展计划, 发展出专用于互联网的云操作系统。
该操作系统设计计划于2009年7月7日发 布,系统植基于谷歌浏览器及Linux内核。
最初将会设置在上网本上使用,而 且预计在2011年上半年正式发表上市。
“Chrome OS”可以在x86或ARM两种 微处理器上运行。
Google声明至2009年底,“Chrome OS”将以“Chromium OS”之名采用开 放源代码。
虽然“Chrome OS”植基于Linux内核,不过她会使用“一种新的 系统”而不会采行目前正在使用中的Linux标准视窗系统,比如X窗口系统。
“Chrome OS”已于2009年11月19日以“Chromium OS”之名采用开放源代 码,并宣布其目前只能在指定硬件上运行,意味最终用户将无法自行安装 “Chrome OS”至电脑。
设计原则 ,Google声称“Chrome OS”的设计理念是朝极简方向走,很像谷 歌浏览器。
依此方向,Google希望将大部分的用户界面从桌面型环境转移到 万维网上。
云计算将会是这种设计里的最大的一部分。
对于软硬件设计发展 人员,Google发出网络即平台的观点。
13Google亦说明“Chrome OS”是 会和手机的Android操作系统分离开来,Android主要是设计给智能手机使用 。
18而“Chrome OS”是设置给那些将大部分时间都花在互联网的用户使用 19,可以运行在上网本和台式机上。
11 并且,据泄漏消息称,Google Chrome OS将只与硬件捆绑销售,不单独销售。
Google亦为此改变很多硬件 设计(甚至包括键盘)。
各类平台上操作系统的功能演化第2 部分 Windows操作系统 Win32操作系统是什么 – Win32操作系统是对一系列的操作系统的称呼 – 随着32位CPU的普及,Windows各种操作系统在架构和接口上得 到了统一,这些操作系统称为Win32操作系统 – 后面的课程提到Windows一般都是指Win32操作系统,不特指哪 个版本 哪些操作系统是Win32操作系统 – Windows 98Me等不是完全支持的Win32操作系统的所有功能,架构也和 Win32操作系统不同,但接口是一样的 – Windows NT4.0,2000,XP,2003等等都是Win32操作系统。
这些操作 系统原理和架构是一样的 – 微软每次靠装修门面赚了很多钱本地过 Win32操作系统操作系统的架构图程调用, Win32子系统管理进 我们最常用的功能是在这里提供的程和模块间通 讯 用户模式的调用接口。
这是操作系 统真正向使用者提供功能的一层。
内核对象 管理器 统一的内核功能调用接口。
操 作系统功能众多,通过统一的 接口可以实现规范的调用,方 便进行安全检查等 内核层,提供最基本的操作系统 功能,例如硬件资源访问等。
HAL。
硬件抽象层。
在这里屏 系统底层硬件的差别,提供统 的功能。
要知道Windows是有 PC版本,还有SUN机器的版本 的。
要知道,一些版本的 Windows开发前还没有U盘呢 Wndows是怎样识别的呢? 硬件厂商根据自己的硬件开发 的驱动程序。
记得怎么操作显 我们计算机的硬 卡么?每个厂商的显卡不一样, 件。
CPU,内存, 难道每个程序都要写不同的代 硬盘…… 码么?