机软、硬件资源协调运行的程序系统,由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成,它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件,是系统软件的核心。
操作系统是计算机发展中的产物,它的主要目的有两个:一是方便用户使用计算机,是用户和计算机的接口。
比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能,这就是操作系统帮助的结果;二是统一管理计算机系统的全部资源,合理组织计算机工作流程,以便充分、合理地发挥计算机的效率。
操作系统通常应包括下列五大功能模块: (1).处理器管理:当多个程序同时运行时,解决处理器(CPU)时间的分配问题。
(2).作业管理:完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。
作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业,并对所有进入系统的作业进行调度和控制,尽可能高效地利用整个系统的资源。
(3).存储器管理:为各个程序及其使用的数据分配存储空间,并保证它们互不干扰。
(4).设备管理:根据用户提出使用设备的请求进行设备分配,同时还能随时接收设备的请求(称为中断),如要求输入信息。
(5).文件管理:主要负责文件的存储、检索、共享和保护,为用户提供文件操作的方便。
操作系统的种类繁多,依其功能和特性分为分批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等;依同时管理用户数的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统;适合管理计算机网络环境的网络操作系统。
微机操作系统随着微机硬件技术的发展而发展,从简单到复杂。
Microsoft 公司开发的 DOS 是一单用户单任务系统,而 Windows 操作系统则是一多户多任务系统,经过十几年的发展,已从 Windows 3.1 发展到目前的 Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7 和 Windows 8 等等。
它是当前微机中广泛使用的操作系统之一。
Linux 是一个
源码公开的操作系统,程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变,这让 Linux 吸收了无数程序员的精华,不断壮大目前已被越来越多的用户所采用,是 Windows 操作系统强有力的竞争对手。
2)语言处理系统(翻译程序) 人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言。
计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。
如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序(下简称翻译程序)。
翻译程序本身是一组程序,不同的高级语言都有相应的翻译程序。
翻译的方法有两种: 一种称为“解释”。
早期的 BASIC 源程序的执行都采用这种方式。
它调用机器配备的 BASIC“解释程序”,在运行 BASIC 源程序时,逐条把 BASIC 的源程序语句进行解释和执行,它不保留目标程序代码,即不产生可执行文件。
这种方式速度较慢,每次运行都要经过“解释”,边解释边执行。
另一种称为“编译”,它调用相应语言的编译程序,把源程序变成目标程序(以.OBJ为扩展名),然后再用连接程序,把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。
尽管编译的过程复杂一些,但它形成的可执行文件(以.exe 为扩展名)可以反复执行,速度较快。
运行程序时只要键入可执行程序的文件名,再按 Enter 键即可。
对源程序进行解释和编译任务的程序,分别叫做编译程序和解释程序。
如FORTRAN、COBOL、PASCAL 和 C 等高级语言,使用时需有相应的编译程序;BASIC、LISP 等高级语言,使用时需用相应的解释程序。
3)服务程序 服务程序能够提供一些常用的服务性功能,它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便,像微机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类。
4)数据库管理系统 数据库是指按照一定联系存储的数据集合,可为多种应用共享。
数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。
其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作。
数据库系统主要由数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)以及相应的应用程序组成。
数据库系统不但能够存放大量的数据,更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作,以得到所需的信息。
这一点是传统的文件柜无法做到的。
数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。
可以说,在今后的计算机应用开发中大都离不开数据库。
因此,了解数据库技术尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的。
2、应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。
从其服务对象的角度,又可分为通用软件和专用软件两类。
编辑本段分类超级计算机 超级计算机超级计算机(Supercomputers)通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通 PC 机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
超级计算机拥有最强的并行计算能力,主要用于科学计算。
在气象、军事、能源、航天、探矿等领域承担大规模、高速度的计算任务。
在结构上,虽然超级计算机和服务器都可能是多处理器系统,二者并无实质区别,但是现代超级计算机较多采用集群系统,更注重浮点运算的性能,可看着是一种专注于科学计算的高性能服务器,而且价格非常昂贵。
网络计算机 (1)服务器(Server) 专指某些高性能计算机,能通过网络,对外提供服务。
相对于普通电脑来说,稳定性、安全性、性能等方面都要求更高,因此在 CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同。
服务器是网络的节点,存储、处理网络上 80的数据、信息,在网络中起到举足轻重的作用。
它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机,其高性能主要表现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
服务器的构成与普通电脑类似,也有处理器、硬盘、内存、系统总线等,但因为它是针对具体的网络应用特别制定的,因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。
服务器主要有网络服务器(DNS、DHCP)、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。
(2)工作站(Workstation) 是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础,主要面向专业应用领域,具备强大的数据运算与图形、图像处理能力,为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。
工作站最突出的特点是具有很强的图形交换能力,因此在图形图像领域特别是计算机辅助设计领域得到了迅速应用。
典型产品有美国 Sun 公司的 Sun 系列工作站。
无盘工作站是指无软盘、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机。
在网络系统中,把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上,系统管理员只要完成服务器上的管理和维护,软件的升级和安装也只需要配置一次后,则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。
所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点,这对网络管理员来说具有很大的吸引力。
无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片(Boot ROM)以不同的形式向服务器发出启动请求号,服务器收到后,根据不同的机制,向工作站发送启动数据,工作站下载完启动数据后,系统控制权由 Boot ROM 转到内存中的某些特定区域,并引导操作系统。
根据不同的启动机制,目前比较常用无盘工作站可分为 RPL 和 PXE。
RPL 为Remote Initial Program Load 的缩写,此技术常用于 Windows95 中。
PXE 是 RPL 的升级品,它是 Preboot Execution Environment 的缩写。
两者不同之处在于 RPL 是静态路由,而 PXE 是动态路由,其通信协议采用 TCP/IP,实现了与 Internet 连接高效而可靠,它常用于 Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP 中 。
(3)集线器 集线器(HUB)是一种共享介质的网络设备,它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网,HUB 本身不能识别目的地址。
集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽,因此随着网络节点数量的增加,数据传输量的增大,每节点的可用带宽将随之减少。
另外,集线器采用广播的形式传输数据,即向所有端口传送数据。
如当同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时,数据包在以 HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的,对网络上所有节点同时发送同一信息,然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。
其实接收数据的一般来说只有一个终端节点,而现在对所有节点都发送,在这种方式下,很容易造成网络堵塞,而且绝大部分数据流量是无效的,这样就造成整个网络数据传输效率相当低。
另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到,容易给网络带来一些不安全隐患。
(4)交换机 交换机(Switch)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备,它是集线器的升级换代产品,外观上与集线器非常相似,其作用与集线器大体相同。
但是两者在性能上有区别:集线器采用的是共享带宽的工作方式,而交换机采用的是独享带宽方式。
即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽,以保证每个端口上数据的快速有效传输,交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接,数据包只被发送到目的端口,而不会向所有端口发送,其它节点很难侦听到所发送的信息,这样在机器很多或数据量很大时,不容易造成网络堵塞,也确保了数据传输安全,同时大大的提高了传输效率,两者的差别就比较明显了。
(5)路由器 路由器(Router)是一种负责寻径的网络设备,它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。
路由器用于连接多个逻辑上分开的网络,为用户提供最佳的通信路径,路由器利用路由表为数据传输选择路径,路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单,路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径,路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径。
路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。
路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足。
交换机、路由器是一台特殊的网络计算机,它的硬件基础 CPU、存储器和接口,软件基础是网络互联操作系统 IOS。
交换机、路由器和 PC 机一样,有中央处理单元 CPU,而且不同的交换机、路由器,其 CPU 一般也不相同,CPU 是交换机、路由器的处理中心。
内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方,CISCO 交换机、路由器有以下几种内存组件: ROM(Read Only Memory)存 储交 换机、 路由器 加电自 检(POST:Power-OnSelf-Test)、启动程序(Bootstrap Program)和部分或全部的 IOS。
交换机、路由器中的 ROM 是可擦写的,所以 IOS 是可以升级的。
RAM(Random
Access Memory)与 PC 机上的随机存储器相似,提供临时信息的存储,同时保存着当前的路由表和配置信息。
NVRAM(Nonvolatile Random
Access Memory)存储交换机、路由器的启动配置文件。
NVRAM 是可擦写的,可将交换机、路由器的配置信息拷贝到 NVRAM 中。
FLASH 闪存,是可擦写的,也可编程,用于存储 CISCO IOS 的其它版本,用于对交换机、路由器的 IOS 进行升级。
接口用作将交换机、路由器连接到网络,可以分为局域网接口和广域网接口两种。
由于交换机、路由器型号的不同,接口数目和类型也不尽一样。
常见的接口主要有以下几种: 高速同步串口,可连接 DDN,帧中继(Frame Relay),X.25,PSTN(模拟电话线路)。
同步/异步串口,可用软件将端口设置为同步工作方式。
AUI 端口,即粗缆口。
一般需要外接转换器(AUI-RJ45),连接 10/100Base-T 以太网络。
ISDN 端口,可以连接 ISDN 网络(2BD),可作为局域网接入 Internet 之用。
AUX 端口,该端口为异步端口,主要用于远程配置,也可用于拔号备份,可与MODEM 连接。
支持硬件流控制(Hardware Flow Control)。
Console 端口,该端口为异步端口,主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机,在本地配置交换机、路由器。
不支持硬件流控制。
工业控制计算机 是一种采用总线结构,对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称。
简称工控机。
它由计算机和过程输入输出(I/O)通过两大部分组成。
计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。
在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道,用来完成工业.