操作系统是人与计算机之间通信的桥梁，它直接运行在裸机上，是对计算机硬件系统的第一次扩充。只有在操作系统的支持下，计算机才能运行其他软件。用户可以通过操作系统提供的命令和交互功能实现各种访问计算机的操作。

2.3.1 操作系统的概念 

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操作系统是人与计算机之间通信的桥梁，它直接运行在裸机上，是对计算机硬件系统的第一次扩充。只有在操作系统的支持下，计算机才能运行其他软件。用户可以通过操作系统提供的命令和交互功能实现各种访问计算机的操作。

操作系统中的重要概念有进程、线程、内核态和用户态。

（1）进程

进程是程序的一次执行过程，是一个正在执行的程序；是系统进行调度和资源分配的一个独立单位。一个程序被加载到内存，系统就创建了一个进程，或者说进程是一个程序与其数据一起在计算机上顺利执行时所发生的活动。

为了提高CPU的利用率，为了控制程序在内存中的执行过程，就引入了“进程”的概念。

在Windows、UNIX、Linux等操作系统中，用户可以看到当前正在执行的进程。有时“进程”又称“任务”。如图2-8所示，是Windows 7的任务管理器（按Ctrl + Shift + Esc组合键）。

（2）线程

线程是“进程”中某个单一顺序的控制流。也被称为轻量进程，是CPU调度和分派的基本单位。线程基本不拥有系统资源，只拥有在运行中必不可少的资源，一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

CPU是以时间片轮询的方式为进程分配处理时间的。计算机的多线程是指CPU会分配给每一个线程极少的运行时间，时间一到当前线程就交出所有权,所有线程被快速地切换执行，因为CPU的执行速度非常得快，所以在执行的过程中用户认为这些线程是“并发”执行的。

（3）内核态和用户态

计算机的特权态即内核态，拥有计算机中所有的软硬件资源；普通态即用户态，其访问资源的数量和权限均受到限制。

由于内核态享有最大权限，其安全性和可靠性尤为重要。一般能够运行在用户态上的程序就让它在用户态中执行。

2.3.2 操作系统的功能 

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操作系统可以控制所有计算机上运行的程序并管理所有计算机资源，是最底层的软件。 

首先,操作系统管理的硬件资源有CPU、内存、外存和输入/输出设备。操作系统管理的软件资源为文件。操作系统管理的核心就是资源管理，即有效地发掘资源、监控资源、分配资源和回收资源。

操作系统的目的有两个，首先是方便用户使用电脑，用户通过操作系统提供的命令和服务去操作电脑，而不必去直接操作电脑的硬件；其次，操作系统尽可能地使用电脑系统中的各项资源得到充分合理的利用。

操作系统提供了五个方面的功能：存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和作业管理。

任何一个需要在计算机上运行的软件都需要合适的操作系统支持，因此人们把基于操作系统的软件作为一个“环境”。不同的操作系统环境下的各种软件有不同的要求，并不是任何软件都可以随意地在计算机上被执行。如Microsoft Office软件是Windows环境下的办公软件，但它并不能运行于其他操作系统环境。

2.3.3 操作系统的发展 

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操作系统并不是与计算机硬件一起诞生的，它是在人们使用计算机的过程中，为了满足两大需求：提高资源利用率、增强计算机系统性能，伴随着计算机技术本身及其应用的日益发展，而逐步地形成和完善起来的。

操作系统的发展大致经历了如下六个阶段：

第一阶段：人工操作方式（1946年第一台计算机诞生——20世纪50年代中期）

第二阶段：单道批处理操作系统（20世纪50年代后期）

第三阶段：多道批处理操作系统（20世纪60年代中期）

第四阶段:分时操作系统（20世纪70年代）

第五阶段：实时操作系统（20世纪70年代）

第六阶段：现代操作系统（20世纪80年代至今）

2.3.4 常用操作系统简介 

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1.DOS

DOS（Disk Operating System）是Microsoft 公司在20 世纪70 年代研制的配置在PC 上的单用户命令行（字符）界面操作系统。DOS 的特点是简单易学，硬件要求低，但存储能力有限，现已被Windows 替代。 

2.Windows

Microsoft公司的Windows 操作系统是基于图形用户界面的操作系统。Microsoft公司从1983 年开始开发Windows，并于1985 年和1987 年分别推出Windows 1.03 版和2.0 版，受当时硬件和DOS 的限制，它们没有取得预期的成功。但Microsoft公司于1990 年5月推出的Windows 3.0 在商业上取得了惊人的成功，这是Microsoft公司在操作系统上垄断地位的开始。其后推出的Windows 3.1 引入了TureType 矢量字体，增加了对象链接和嵌入技术（OLE）以及多媒体支持，但此时的Windows 必须运行于MS-DOS 上，因此并不是严格意义上的操作系统。

Microsoft公司于1995 年推出了Windows 95，它可以独立运行而无需DOS 支持，Windows 95 对Windows 3.1 作了诸多重大改进，包括网络和多媒体支持、即插即用（Plug and Play）支持、32 位线性寻址的内存管理和良好的向下兼容性等。随后又推出了Windows 98 和网络操作系统Windows NT 。

2000 年，Microsoft公司发布的Windows 2000 有Professional（专业版）及Server（服务器版）两大系列。Server系列包括Windows 2000 Server、Advanced Server 和Data Center Server。2001年10 月25 日，Microsoft公司又发布了Windows XP，其中的XP 是Experience（体验）的缩写。2003 年，Microsoft公司发布了Windows 2003，增加了无线上网等功能。

2005 年，Microsoft公司又发布了Vista 系统（Windows 2005）。该产品对操作系统核心进行了全新修正，界面比以往的Windows 操作系统有了很大的改进，设置也较为人性化，但是Vista 目前存在的问题是兼容性较差，一些软件还不能运行，此外硬件配置要求也比较高。

Windows Server 2008 可灵活地创建敏捷、动态的数据中心，以满足不断变化的业务需求，是迄今为止最灵活、最稳定的 Windows Server 操作系统。

Windows 7 的设计主要围绕5个重点——针对笔记本电脑的特有设计；基于应用服务的设计；用户的个性化；视听娱乐的优化；用户易用性的新引擎。

2011年，微软向外界展示了Windows 8系统。2012年10月25日微软宣布将Windows 8 Metro 界面正式改名为Windows UI。通过Windows 8，微软将对已经面市25年的Windows系统进行重大调整。

3.UNIX 

UNIX 是一种发展比较早的操作系统，在操作系统市场一直占有较大的份额。UNIX 的优点是可移植性好，可运行于许多不同类型的计算机上，可靠性和安全性较高，支持多任务、多处理、多用户、网络管理和网络应用。缺点是缺乏统一的标准，应用程序不够丰富并且不易学习，这些都限制了UNIX 的普及应用。

4.Linux 

Linux 是一种源代码开放的操作系统，用户可以通过Internet 免费获取Linux 及其生成工具的源代码，然后进行修改。

Linux 实际上是从UNIX 发展起来的，与UNIX 兼容，能够运行大多数的UNIX 工具软件、应用程序和网络协议。Linux 还支持多任务、多进程和多CPU 。

Linux 版本众多，厂商们利用Linux 的核心程序，加上外挂程序，就变成了现在的各种Linux 版本。现在主要流行的版本有Red Hat Linux 、Turbo Linux 等。我国自行开发的有红旗Linux 、蓝点Linux 等。

5.OS/2 

1987 年，IBM 公司在推出PS/2 的同时发布了为PS/2 设计的操作系统——OS/2 。在20世纪90年代初，OS/2 的整体技术水平超过了当时的Windows 3.x，但因缺乏大量的应用软件支持而失败。 

6.Mac OS 

Mac OS 是在苹果公司的Power Macintosh 机及Macintosh 一族计算机上使用的。它是最早成功的基于图形用户界面的操作系统，具有较强的图形处理能力，因与Windows 缺乏较好的兼容性影响了普及。

7.Novell NetWare 

Novell NetWare 是一种基于文件服务和目录服务的网络操作系统，主要用于构建局域网。

2.3.5 文件系统 

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计算机是以文件（File）的形式组织和存储数据的。计算机文件是用户赋予了名字并存储在磁盘上的信息的有序集合。

在Windows 中，文件夹是组织文件的一种方式，用户可以把同一类型或同一用途的文件保存在一个文件夹中，大小由系统自动分配。 

1.文件的基本概念

（1）文件名

在计算机中，每一个文件都有文件名。文件名是存取文件的依据，即按名存取。文件名分为文件主名和扩

展名两部分，如图2-9所示。一般来说，文件主名为有意义的词语或数字，以便用户识别。例如，Windows 中记事本的文件名为Notepad.exe . 

不同操作系统的文件命名规则有所不同。Windows 是不区分大小写的； 而文件主名扩展名UNIX 是区分大小写的。 

文件名中可以使用的字符包括：汉字字符、26个大小写英文字母、0~9 十个阿拉伯数字和一些特殊字符。

文件名中不能使用的符号有：＜、＞、/、＼、|、：、"、*、?。

不能使用的文件名还有：Aux 、Com2 、Com3 、Com4 、Con 、Lpt1 、Lpt2 、Prn 、Nul，因为系统已经对这些文件名作了定义。

（2）文件类型

在绝大多数的操作系统中，文件的扩展名表示文件的类型，不同类型文件的处理方式是不同的。不同的操作系统中表示文件类型的扩展名并不相同，常见的文件扩展名及表示的意义如表2-3所示。 

一般来说，用户没有必要记住特定应用文件的扩展名。在进行文件保存操作时，软件通常会在文件名后自动追加正确的文件扩展名。借助扩展名通常可以判定用于打开该文件的应用软件。 

（3）文件属性

除了文件名以外，文件还有文件大小、占用空间等文件属性。右键单击文件夹或文件对象，弹出如图2-10（a）所示的“属性”对话框，其属性如下。

①只读：设置为只读属性的文件只能读取，不能修改。

②隐藏：如果设置了隐藏属性，则隐藏的文件和文件夹是浅色的，一般情况下是不显示的。

③存档：任何一个新创建或修改的文件都有存档属性（单击如图2-10（a）所示“属性”对话框中的“高级”按钮，会弹出如图2-10（b）所示的“高级属性”对话框）。 

（4）文件名中的通配符 

通配符是用来代表其他字符的符号，通配符有两个：“？”和“＊”。其中通配符“？”用来表示任意的一个字符，另外一个通配符“＊”表示任意的多个字符。

（5）文件操作

一个文件中所存储的可能是数据，也可能是程序的代码，不同格式的文件通常都会有不同的应用和操作。常用的文件操作有：建立文件、打开文件、写入文件、删除文件和属性更改等。

在Windows 中，文件的快捷菜单中存放了有关文件的大多数操作，用户只需要右键单击，打开相应的快捷菜单，就可以进行操作。