实验0：了解和熟悉操作系统实验

一、        实验目的

（1）掌握操作系统的定义和概念；

（2）了解各类操作系统的发展历史；

二、        实验内容和要求

     使用网络搜索了解各类计算机操作系统的知识，并整理成一篇文档。

1、 操作系统的定义

a) 操作系统是现代计算机系统中不可缺少的系统软件，是其他所有系统软件和应用软 件的运行基础。操作系统控制和管理整个计算机系统中的软硬件资源，并为用户使用计算机提供一个方便灵活、安全可靠的工作环境。

2、 计算机系统的组成

a) 组成：一个完整的计算机系统，不论是大型机、小型机还是微型机，都由两大部分 组成：计算机硬件和计算机软件。

b) 裸机：没有配置软件的计算机称为裸机（即计算机硬件）；

c) 虚拟机：覆盖了软件的机器称为虚拟机（即扩展机）。

3、 计算机硬件

a) 定义：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构 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组成一个有机整体。

b) 组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

i. 运算器：主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算；

ii. 控制器： 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 一致地工作。即从存储器中取出程序中的指令，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，然后再从存储器中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。

iii. 存储器：主要功能是存储二进制信息；

iv. 输入设备：主要功能是将用户信息变换为计算机能识别和处理的二进制信息形 式；

v. 输出设备：主要功能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； 

vi. 中央处理机；是控制器和运算器的集成，称为中央处理机。

 

4、 计算机软件

a) 定义：计算机软件是指由计算机硬件执行以完成一定任务的程序及其数据。

b) 组成：系统软件和应用软件

i. 系统软件包括操作系统、编译程序、编辑程序、数据库管理系统等；

ii. 应用软件包括为各种应用母的而编制的程序，比如医疗系统、电子商务等。

5、 引入操作系统的目的：

a) 提供了一个计算机用户与计算机硬件系统之间的接口，使计算机系统更易于使用；

b) 有效地控制和管理计算机系统中各种软件和硬件的资源，使之得到更有效的利用；

c) 合理地组织计算机系统的工作流程，以改善系统性能。

 

 

根据操作系统具备的功能、特征、规模和所提供应用环境等方面的差异，可以将操作系统划分为不同类型。 作业：就是用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合，包括用户程序、所需的数据以及命令等。

1、 批处理操作系统 

a) 单道批处理系统的定义：用户将作业交给系统操作员，系统操作员将多个用户作业 组成一批输入并传送到外存储器；然后批处理系统按一定的原则选择其中的一个作业调入内存并使之运行；作业运行完成或出现错误而无法再进行下去时，由系统输出有关信息并调入下一个作业运行，重复上述过程，直至这批作业全部处理完成。

b) 定义：在批处理系统中引入多道程序设计技术就形成了多道批处理系统，在该系统 中，不仅内存中可以同时有多道作业运行，而且作业可随时被接受进入系统，并存放在外存中形成作业队列，然后由操作系统按一定的原则从作业队列中调度一个或多个作业进入内存运行。

c) 特征： i. 用户脱机使用计算机 ii. 成批处理 iii. 多道程序运行 

d) 优点：系统资源利用率高、作业吞吐量大

e) 缺点：无交互性

2、 分时操作系统 

a) 定义：在操作系统中采用分时技术就形成了分时操作心痛。分时技术就是把处理机 的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。若某个作业在分配给它的时间内不能完成其计算，则该作业暂时停止运行，把处理机让给另外一个作业使用，等待下一轮时再继续运行。由于处理机速度很快，时间片很短（如几百个毫秒），作业运行轮转的也很快，给每个用户的感觉是好像自己独占一台计算机。

b) 特征：

i. 同时性：是指允许多个终端用户同时使用一台计算机。

ii. 交互性：用户能够方便地与系统进行人-机对话。

iii. 独立性：系统中各用户可以彼此独立地进行操作，互不干扰。

iv. 及时性：用户请求能在很短时间内获得响应。

c) 优点：交互性、同时性、及时性、独立性

d) 缺点：实时性较差

3、 实时操作系统

a) 定义：为了满足计算机的某些应用领域的实时性要求，开发了实时操作系统。实时 系统能及时响应外部事件的要求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作。

b) 特征：响应及时、可靠性高

c) 优点：实时性好

d) 缺点：费用昂贵

e) 应用：

i. 实时控制系统：实时控制系统是指以计算机为中心的生产过程控制系统，又称 为计算机控制系统。在实时控制系统中，要求计算机实时采集现场数据，并对它们进行及时处理，进而自动地控制相应的执行机构，使某参数能按预定规律变化或保持不变，以达到保证产品质量、提高产量的目的。例如：钢铁冶炼的自动控制、炼油生产过程的自动控制、飞机飞行过程中的自动控制等。

ii. 实时信息处理系统：isuanji及时接收从远程终端发来的服务请求，根据用户提 出的问题对信息进行检索和处理，并在很短的时间内对与用户做出正确的响应。例如：机票订购系统、情报检索系统等。 

4、 通用操作系统 

a) 定义：批处理系统、分时系统和实时系统是三种基本的操作系统类型，如果一个操 作系统兼有批处理系统、分时系统和实时系统三者或其中两者的功能，则该操作系统是通用操作系统。 

5、 嵌入式操作系统 

a) 定义：对整个智能芯片（移动设备、信息家电、智能机械中嵌入的各种微处理器或 控制芯片）以及它所控制的各种部件模块等资源进行统一调度、只会和控制的系统软件称为嵌入式操作系统。 

b) 特征：高可靠性、实时性、占有资源少、成本低

6、 个人计算机操作系统 

a) 定义：个人计算机操作系统主要提供个人使用，功能强、价格便宜，几乎在任何地 方都能安装使用，满足一般人工作、学习、游戏等方面的要求。

b) 特征：人机交互、界面友好、使用方便。

7、 多处理机操作系统 

a) 定义：由多个处理机（运算器+控制器）组成的操作系统。

b) 特征：运算速度快

8、 网络操作系统 

a) 定义：是基于计算机网络的操作系统，是在各种计算机操作系统上按网络拓扑系统 结构协议开发的软件，包括网络管理、通信、资源共享、系统安全和各种网络应用服务，其目的是互相通信和资源共享。

b) 特征：

i. 分布性：计算机网络是一个互连的群体，计算机是分散在各个地方的。

ii. 自治性：网络上的每个计算机能独自完成自己承担的工作。

iii. 互连性：将不同地点的计算机互连，以达到资源共享和网络通信的目的。

iv. 可见性：计算机网络中的资源对其他用户是可见的。

9、 分布式操作系统

a) 定义：分布式操作系统是指多个分散的处理单元经互联网络连接而形成的系统、其 中每个处理单元即具有高度直至性又相互协同，能在系统范围内实现资源管理、任务动态分配，并能并行地运行分布式程序。

b) 特征：

i. 统一性：要求所有的主机使用的是同一个操作系统。

ii. 共享性：分布式系统中的所有资源可供系统中的所有用户共享。

iii. 透明性：用户并不知道分布式系统是运行在多台计算机上，在用户眼里整个分 布式系统像是一台计算机，也就是说系统对于用户是透明的。 

iv. 自治性：分布式系统中的多个主机都处于平等地位。

 

 

Linux优点

a)  真正开放的操作系统    

Linux的最大卖点就是它所给与客户的选择性。从硬件到支持再到Linux的发行版，有很多的选择。可以在一个价值200美元的旧PC机上运行Linux系统，也可以将它作为一个LPAR（罗辑分区）运行在价值数百万美元的p595 IBM p系列服务器上（你需要在RHEL4 或 SLES9之间作出选择），甚至能够在IBM主机上运行Linux系统。使用Linux不会与硬件分销商发生冲突，它是一个真正的开放系统。 

b)  漏洞修补和安全补丁 

使用Linux后，供应商的最新漏洞修补或安全补丁来修复你操作系统（OS）漏洞,你的等待时间只是几天甚至是几个小时。开源社区将会以非常快的速度来传递无休止的开发周期，这在过去只能以传统渠道发布。 

c)  不断增加的资源   

如今，每一个主要的ISV都会推出一个Linux软件版本。Linux的市场份额正在不断地增长，人们也越来越需要它。与此同时，很多管理者都开始进行Linux培训，而且越来越多丰富的公共信息也会很容易得到进而帮助公司转换到Linux操作系统。 

Linux缺点

a)  可扩展性   

随着2.6内核的出现，可扩展性已经不再像原来那样重要，但是Linux一直都没有像Unix那样的扩展性。一般来说，企业们都要求要有最大的性能，可靠性和可扩展性，Unix一直是最佳的选择。Unix系统的高可用性也比Linux操作系统更加成熟。 

b)  硬件集成/支持的缺乏   

财富500强公司通常都更喜欢来自硬件支持的更舒适的性能以及硬件与操作系统之间更加紧密地集成。即使驱动支持是硬件供应商带来的，但这对于Linux系统来说，一直是一个挑战。 

c)洞察力

Linux在很多方面都是存在风险的，并没有为企业准备好。尽管对Linux的这种看法在过去的几年已经发生了很大的变化，但是，一些大型公司仍有这种顾虑。

 

 

Windows的优点     

Windows之所以如此流行，是因为它有许多吸引用户的地方。    

1、界面图形化      以前DOS的字符界面使得一些用户操作起来十分困难，Mac首先采用了图形界面和使用鼠标，这就使得人们不必学习太多的操作系统知识，只要会使用鼠标就能进行工作，就连几岁的小孩子都能使用。这就是界面图形化的好处。在Windows中的操作可以说是“所见即所得”，所有的东西都摆在你眼前，只要移动鼠标，单击、双击即可完成。    

2、多用户、多任务      Windows系统可以使多个用户用同一台电脑而不会互相影响。Windows 9x在此方面做得很不好，多用户设置形同虚设，根本起不到作用。Windows 2000在此方面就做得比较完善，管理员(Administrator)可以添加、删除用户，并设置用户的权利范围。多任务是现在许多操作系统都具备的，这意味着可以同时让电脑执行不同的任务，并且互不干扰。比如一边听歌一边写文章，同时打开数个浏览器窗口进行浏览等都是利用了这一点。这对现在的用户是必不可少的。    

3、网络支持良好 

  Windows 9x和Windows 2000中内置了TCP/IP协议和拨号上网软件，用户只需进行一些简单的设置就能上网浏览、收发电子邮件等。同时它对局域网的支持也很出色，用户可以很方便得在Windows中实现资源共享。   

 4、出色的多媒体功能      这也是Windows吸引人们的一个亮点。在Windows中可以进行音频、视频的编辑/播放工作，可以支持高级的显卡、声卡使其“声色具佳”。MP3以及ASF、SWF等格式的出现使电脑在多媒体方面更加出色，用户可以轻松地播放最流行的音乐或观看影片。    

5、硬件支持良好      Windows 95以后的版本包括Windows 2000都支持“即插即用(Plug and Play)”技术，这使得新硬件的安装更加简单。用户将相应的硬件和电脑连接好后，只要有其驱动程序Windows就能自动识别并进行安装。用户再也不必像在DOS一样去改写Config.sys文件了，并且有时候需要手动解决中断冲突。几乎所有的硬件设备都有Windows下的驱动程序。随着Windows的不断升级，它能支持的硬件和相关技术也在不断增加，如USB设备、AGP技术等。     6、众多的应用程序      在Windows下有众多的应用程序可以满足用户各方面的需求。Windows下有数种编程软件，有无数的程序员在为Windows编写着程序。      此外，Windows NT、Windows 2000系统还支持多处理器，这对大幅度提升系统性能很有帮助。     Windows的不足      Windows众多的功能导致了它体积的庞大，程序代码的繁冗。这些都使得Windows系统不是十分稳定，也背上了“瘟旧屋”、“瘟酒吧”的称号。一些Windows系统补丁、防死机的软件都应运而生。系统的不稳定使得一些用户在使用时提心吊胆，生怕突然出故障，导致自己的工作成果化为清烟。      Windows也是一个十分脆弱的系统，有时一个小故障就有可能导致系统无法正常启动

 

 

3.2 Linux和Windows的区别   Linux不是windows，它不是一个由一家商业公司维护的软件，只有一个包装。Linux是可以任意包装自由配置的东西。任何一个人，一家公司都可以按照自己的想法，比如加一点功能，加中文支持，作一个Linux出来。这些 Linux虽然核心部分都一样，但是他们所带的各种软件，缺省的配置都不一样。区别是用一种Linux 发布 (不同的Linux我们叫做不同的发布)也许硬件很好配置，各种软件也好安装，用另外一种也许速度快，再一种也许支持中文比较好。总之 在windows下想当然的东西在linux下也许需要你熬夜才能得到。  和Linux 一样，Windows系列是完全的多任务操作系统。它们支持同样的用户接口、网络和安全性。但是，Linux和Windows的真正区别在于，Linux 事实上是Unix的一种版本，而且来自Unix的贡献非常巨大。是什么使得Unix如此重要？不仅在于对多用户机器来说，Unix是最流行的操作系统，而且在于它是免费软件的基础。在Internet上，大量免费软件都是针对Unix系统编写的。由于有众多的Unix厂商，所以Unix也有许多实现方法。没有一个单独的组织负责Unix的分发。现在，存在一股巨大的力量推动Unix社团以开放系统的形式走向标准化。另一方面Windows系列是专用系统，由开发操作系统的公司控制接口和设计。在这个意义上这种公司利润很高，因为它对程序设计和用户接口设计建立了严格的标准，和那些开放系统社团完全不一样。一些组织正在试图完成标准化Unix程序设计接口的任务。特别要指出的是，Linux完全兼容POSIX.1标准。 安全问题对于IT管理员来说是需要长期关注的。主管们需要一套框架来对操作系统的安全性进行合理的评估，包括：基本安全、网络安全和协议，应用协议、发布与操作、确信度、可信计算、开放标准。  Linux 的应用目标是网络而不是打印 ，Windows最初出现的时候，这个世界还是一个纸张的世界。Windows的伟大成就之一在于您的工作成果可以方便地看到并打印出来。这样一个开端影响了 Windows 的后期发展。 同样，Linux 也受到了其起源的影响。Linux 的设计定位于网络操作系统。它的设计灵感来自于 Unix 操作系统，因此它的命令的设计比较简单，或者说是比较简洁。由于纯文本可以非常好地跨网络工作，所以 Linux 配置文件和数据都以文本为基础。 对那些熟悉图形环境的人来说，Linux服务器初看可能比较原始。但是Linux开发更多关注的是它的内在功能而不是表面上的东西。即使是在纯文本的环境中，Linux同样拥有非常先进的网络、脚本和安全能力。执行一些任务所需的某些表面上看起来比较奇怪的步骤是令人费解的，Linux的自动执行能力也很强，只需要设计批处理文件就可以让系统自动完成非常详细的任务。Linux 的这种能力来自于其基于文本的本质。   目前为止，Linux提供了相对于Windows更好的安全性能，只有一个方面例外（确信度）。Windows操作系统倾向于将更多的功能集成到操作系统内部，并将程序与内核相结合；而Linux不同于Windows，它的内核空间与用户空间有明显的界限。根据设计架构的不同，两者都可以使操作系统更加安全。

 

iOS是由苹果公司为iPhone开发的操作系统。它主要是给iPhone、iPodtouch、iPad以及AppleTV使用。就像其基于的MacOSX操作系统一样，它也是以Darwin为基础的。原本这个系统名为iPhoneOS，直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。

iOS的系统架构分为四个层次：核心操作系统层（theCoreOSlayer），核心服务层（theCoreServiceslayer），媒体层（theMedialayer），可轻触层（theCocoaTouchlayer）。系统操作占用大概240MB的存储器空间。

iOS的用户界面的概念基础上是能够使用多点触控直接操作。控制方法包括滑动、轻触开关及按键。与系统互动包括滑动（Swiping）、轻按（Tapping）、挤压（Pinching）及旋转（ReversePinching）。此外透过其内置的加速器，可以令其旋转装置改变其y轴以令屏幕改变方向，这样的设计令iPhone更便于使用。屏幕的下方有一个home按键，底部则是dock，有四个用户最经常使用的程序的图标被固定在dock上。

屏幕上方有一个状态栏能显示一些有关数据，如时间、电池电量和信号强度等。其余的屏幕用于显示当前的应用程序。启动iPhone应用程序的唯一方法就是在当前屏幕上点击该程序的图标，退出程序则是按下屏幕下方的home键。在第三方软件退出后，它直接就被关闭了，但在iPhone3.0及后续版本中，当第三方软件收到了新的信息时,苹果公司的服务器将把这些通知推送至iPhone或iPodTouch上（不管它是否正在运行中）。在iPhone上，许多应用程序之间都是有联系的，这样不同的应用程序能够分享同一个信息

 

Android（安卓），是一个以Linux为基础的开源移动设备操作系统，主要用于智能手机和平板电脑，由Google成立的Open Handset Alliance（OHA，开放手持设备联盟）持续领导与开发中。Android已发布的最新版本为Android 6.0.1(M)。

Android系统最初由安迪·鲁宾（Andy Rubin）等人开发制作[1]  ，最初开发这个系统的目的是创建一个数码相机的先进操作系统；但是后来发现市场需求不够大，加上智能手机市场快速成长，于是Android被改造为一款面向智能手机的操作系统。於2005年8月被美国科技企业Google收购。2007年11月，Google与84家制造商、开发商及电信营运商成立开放手持设备联盟来共同研发改良Android系统，随後，Google以Apache免费开放原始码许可证的授权方式，发布了Android的原码，让生产商推出搭载Android的智能手机，Android後来更逐渐拓展到平板电脑及其他领域上。[2]

2010年末数据显示，仅正式推出两年的Android作业系统在市场占有率上已经超越称霸逾十年的诺基亚Symbian系统，成为全球第一大智能手机操作系统。