linux课件-基础知识.ppt

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1、Linux操作系统基础（一）周围计算机与信息技术学院课程目标理解操作系统掌握有关Linux的基本常识了解开放源代码的许可协议及其开发模式 了解Linux与Windows各自的特色 了解学习Linux的意义 一、操作系统概述一、操作系统概述 操作系统操作系统是控制和管理计算机系统的是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，合理的组织计算机工作硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合，是人机交流程以及方便用户的程序集合，是人机交互的接口。互的接口。计计算机算机资资源源硬件硬件资资源源软软件件资资源源CPU存存储储器器I/O设备设备系系统统程序程序库库函数函数用用户户程序程序什么

2、是计算？算法就是采用有限的、机械的步骤解决具体的问题。当时无论对算法还是对可计算性，都没有精确的定义。如何使计算和机器联系？图灵机理论模型第一次把计算和自动机结合如何设计一台计算机？冯诺依曼计算机实现了有效的计算机体系结构计算机硬件的发展历程？数学、逻辑学、材料学、电磁学等学科的综合运用计算机的产生与发展 图灵机：计算和机器的联系人的计算过程：计算是一个人拿一支笔在一张纸上进行的操作，输入符号，根据脑中的规则在纸上擦掉或写上一些符号；再看下面的符号，根据规则进行擦写的工作；重复上述工作，直到这个人认为可以结束为止。图灵的思想（1936年）：用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程根据这个计算过

3、程，将输入集合、输出集合、内部状态、程序、结合成一种抽象计算模型，构造出了一个计算模型(图灵机)，可定义为(Q，q0，B，F)。可将多个图灵机进行组合，也可构建通用图灵机，可实现复杂的计算。证明：凡是图灵机可以计算的问题就是可计算的。图灵最先揭示了计算的本质，把计算归结为最简单、最基本、最确定的操作动作，第一次把计算和自动机联系起来。把一般问题抽象成为数学模型计算理论到计算机实现冯诺依曼机对图灵机的实现(1950年)如果把图灵机的内部状态解释为指令，与输出字、输入字同样存贮在机器里，那就成为电子计算机美籍匈牙利科学家冯美籍匈牙利科学家冯诺依诺依曼发表了一个全新的曼发表了一个全新的“存存储程序通

4、用电子计算机方储程序通用电子计算机方案案”（EDVAC），并于），并于1950年实现。这也是现代年实现。这也是现代计算机普遍采用的冯计算机普遍采用的冯诺依诺依曼体系结构。曼体系结构。u计算机由五个基本部件组成：计算机由五个基本部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备u数据和指令采用二进制代码数据和指令采用二进制代码u采用采用“存储程序存储程序”方式：方式：即事先编制程序（包括指令和数据），将程序预先存入存储器中，使即事先编制程序（包括指令和数据），将程序预先存入存储器中，使计算机在工作中能自动地从存储器中取出程序代码和操作数，并加以执计算机

5、在工作中能自动地从存储器中取出程序代码和操作数，并加以执行。行。冯冯诺依曼计算机设计特点诺依曼计算机设计特点计算机的实现用电信号表示数字，用开关电路来表示运算数字电路的理论基础元器件发展，使计算机功能越来越强数学、逻辑学、材料学、电磁学等学科的综合运用从机械式到电子式，从庞大到微型 在机械计算机的时代，人们将一些零件（如算在机械计算机的时代，人们将一些零件（如算盘珠子）移动到合适的位置来表示数字。但对电盘珠子）移动到合适的位置来表示数字。但对电子计算机来说，需要用电信号来表示数字，用电子计算机来说，需要用电信号来表示数字，用电信号来计算。信号来计算。计算机采用二进制主要原因是可靠性高、方计算机

6、采用二进制主要原因是可靠性高、方便硬件的实现，因为电流的通、断，或电压的高、便硬件的实现，因为电流的通、断，或电压的高、低正好能够表示二进制的低正好能够表示二进制的0和和1两个数码。两个数码。我们可以用开关来表示，通我们可以用开关来表示，通过过设计来实现设计来实现半加半加器器、全加器、全加器，计算更大的数，计算更大的数，进而实现多种计算，进而实现多种计算。用电信号表示数字用电信号表示数字u电磁效应电磁效应当一根电线有电流通过时，就会在其周围产生微弱的磁场，电当一根电线有电流通过时，就会在其周围产生微弱的磁场，电能生磁的现象叫做电流的磁效应。继电器就是采用这个原理能生磁的现象叫做电流的磁效应。继

7、电器就是采用这个原理。u数字电路的理论基础数字电路的理论基础1938年，克劳德年，克劳德艾尔伍德艾尔伍德香农发表了著名论文香农发表了著名论文“继电器和开继电器和开关电路的符号分析关电路的符号分析”，证明了可以通过继电器电路来实现逻辑，证明了可以通过继电器电路来实现逻辑运算运算，还提出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计还提出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法。这些奠定了数字电路的理论基础方法。这些奠定了数字电路的理论基础。数字电路基础数字电路基础u电子管电子管u晶体管晶体管u集成电路集成电路u大规模集成电路大规模集成电路每一次变革在技术上都是一每一次变革在技术上都是一次新的突

8、破，在性能上都是次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。一次质的飞跃。元器件发展元器件发展计算机系统：软件资源计算机系统：软件资源用用 户户 程程 序序应应 用用 程程 序序操操 作作 系系 统统硬硬 件件调度、并行、分布、冗余、容错、纠错、系统恢复、规划、抽象、进程、壳等概念操作系统（Operating System）保证操作系统本身运行正确合理对各类作业进行调度提供尽可能多的功能尽量提高系统的效率lCPU 管理：进程管理，公平，无堵塞、优先级l存储管理：管理内存和外存，共享物理存储设备l（I/O）设备管理：屏蔽差异性，并发访问l文件管理：软件资源的管理l批处理：提供一种无需人机交互的程序运行

9、模式操作系统的层次结构操作系统的层次结构应用层：应用层：用户接口用户接口管理层：管理层：存储管理、存储管理、I/O管理、文件存取、作业调度等管理、文件存取、作业调度等系统层：系统层：中断处理、外部设备驱动、处理机调度等中断处理、外部设备驱动、处理机调度等硬硬 件件用户界面的使用环境用户界面的使用环境和功能描述和功能描述 用户使用计算机的用户使用计算机的 角度角度 批处理批处理操作系统操作系统 分时分时操作系统操作系统 实时实时操作系统操作系统 个人计算机个人计算机操作系统操作系统 网络网络操作系统操作系统 分布式分布式操作系统操作系统 嵌入式嵌入式操作系统操作系统 开源开源操作系统操作系统 专

10、属专属操作系统操作系统 软件产品的角度软件产品的角度 操作系统的分类操作系统的分类u 批处理操作系统批处理操作系统u 分时操作系统分时操作系统u 实时操作系统实时操作系统 用户脱机使用计算机用户脱机使用计算机 作业成批处理作业成批处理 多道程序轮流使用多道程序轮流使用CPU 同时性同时性 独立性独立性 及时性及时性 交互性交互性 及时响应、快速处理及时响应、快速处理 高可靠性和安全性高可靠性和安全性 操作系统的分类操作系统的分类u 单用户操作系统单用户操作系统u 网络操作系统网络操作系统u 分布式操作系统分布式操作系统 Netware Windows NT/XP UNIX（多用户多任务）（多用

11、户多任务）大量的计算机通过网络被连结大量的计算机通过网络被连结在一起，可以获得极高的运算在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。能力及广泛的数据共享。单用户单任务：单用户单任务：DOS 单用户多任务：单用户多任务：Windows 操作系统的分类操作系统的分类u 用户接口用户接口 u 用户界面用户界面 命令接口命令接口 程序接口程序接口 命令行界面（命令行界面（DOS、UNIX等）等）图形界面（图形界面（Windows）虚拟现实虚拟现实 操作系统的工作界面操作系统的工作界面二、Linux诞生与自由软件AT&T 与Unix起源（1969年）Berkeley 发行的 Unix 版本：BSD（

12、70年代）AT&T与Berkeley之争GNU计划（1983年）POSIX 标准（80年代）Linux诞生（1991 年）Unix的起源1969年：Unix系统的第一个版本70年代：AT&T贝尔实验室成立Unix系统实验室 BSD(Berkeley Software Distribution)，是由加州大学伯克利分校开发和发布的 Unix的系统BSD Unix和Unix System V形成了当时Unix的两大主流 肯汤普逊和丹尼斯里奇C和Unix的发明1983年图灵奖得主Unix的版本号表示不同的Unix版本其标识方式不同AT&T开发的内部Unix使用顺序号标识版本BSD使用主版本加次版本的

13、方法标识，在原始版本的基础上还有派生版本，这些版本通常有自己的名字：4.2 4.2BSDBSD，4.3BSD4.3BSD，4.3BSD-Net/24.3BSD-Net/2AT&T使用罗马数字标识Unix版本，用Release来表示次版本：System V Release 4System V Release 4（简写为简写为简写为简写为SVR4SVR4）其他商业公司的Unix使用各自的版本标识：如 SunSun的的的的Solaris 2.6Solaris 2.6，IBMIBM的的的的AIX 4.0 AIX 4.0 POSIX：为提高 UNIX 环境下应用程序的可移植性POSIX(Portable

14、 Operating System Interface for Computing Systems)是由IEEE 和ISO/IEC 开发的一簇标准。描述了操作系统的调用服务接口（API），用于保证编制的应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。POSIX标准使程序能够在标准的指导下进行开发，能够与绝大多数UNIX 系统兼容。GNU 计划GNU计划（1983年）GNU是“GNUs Not Unix”的缩写，旨在开发一个类似 Unix、并且是自由软件的完整操作系统：GNU 系统。重现当年软件界合作互助的团结精神。GNU 项目已经开发出许多高质量的自由软件，其中包括有名的emacs 编辑系

15、统、bash shell 程序、gcc 系列编译程序、gdb 调试程序等等。这些软件为Linux 操作系统的开发创造了一个合适的环境，是Linux 能够诞生的基础之一。Richard M.StallmanGNU计划与GPL/LGPL 为反对软件所有权私有化的趋势，GNU建立了许可证。GPL：General Public License，通用公共许可证使用者有权重新发布、修改该软件，并得到该软件的源代码，所开发出来的新软件也一定是自由软件。即Copyleft（反版权）LGPL：Lesser GPL，宽通用公共许可证LGPL是GPL的变种，也是GNU为了得到更多的甚至是商用软件开发商的支持而提出的

16、。开发出来的新软件可以是私有的而不需要是自由软件。实现GPL的途径 它要求软件以源代码的形式发布，并规定，任何用户都能够以源代码的形式将软件复制或发布给别的用户。它提醒每个用户，对于该软件不提供任何形式的担保。如果用户的软件使用了受GPL保护的任何软件的一部分，那么，该软件就继承了GPL软件，并因此而成为GPL软件，也就是说必须随应用程序一起发布源代码相关概念自由软件（自由软件（Free software）：允许任何人使用、复制、修改、分发（包括再分发修改过的版本，免费/少许收费），而且提供全部源代而且提供全部源代码的软件码的软件。开放源码软件（开放源码软件（Open Source softw

17、are）：通常认为与自由软件是一同事，是自由软件的市场化计划或行销手段。免费软件（免费软件（Freeware software）：通常指那些允许分发但不允许修改的软件，同时不提供源代码，因此免费软件不是自由软件。公共软件（公共软件（Public Domain software）：就是没有版权的软件。是Non-copylefted自由软件。共享软件（共享软件（Shareware software）：共享软件归作者所有，不允许在不支付许可费的情况下进行复制和分发，即使是出于非盈利目的。大多数共享软件不提供源代码，因此不是自由软件。商业软件（商业软件（Commercial software）：由商业

18、公司开发，通过收取使用费用而牟利的软件。私有软件（私有软件（Proprietary software）：除非申请许可，否则禁止使用、传播或修改的软件。自由软件免费软件自由软件公共软件商业软件私有软件 开源软件定义1自由再发行2程序源代码3派生程序4作者源代码的完整性5无个人或团体歧视6 不得歧视任何应用领域7许可证发行8许可证不能特制某个产品9许可证不能排斥其他软件MINIX 操作系统操作系统 MINIX的名称取自英语Mini UNIX，是一个迷你版本的类Unix操作系统(约300MB)。MINIX 系统1987年开发，主要用于学生学习操作系统原理：操作系统：设计与实施。开放全部源代码给大学教

19、学和研究工作。Minix最有名的学生用户是Linus Torvalds。Andrew S.TanenbaumLinux的诞生Linux由芬兰赫尔辛基大学的Linus Torvalds创建1991年，Linux第一个公开版0.02版发布 1994年，Linux 1.0版发布 20012001年，年，Linux2.4Linux2.4版内核发布版内核发布 20032003年，年，Linux2.6Linux2.6版内核发布版内核发布Linus的标志是可爱的企鹅，取自芬兰的吉祥物目前许多人都将Linux 操作系统称为GNU/Linux操作系统Linus TorvaldsLinux的发展 Linux赢得了

20、大型数据库软件公司支持IBM 大型机全面预装Linux操作系统，HP、SUN公司也将推出自己的桌面发行版本，SGI在开发大型Linux图形工作站 全球十大巨型机中，有四台在使用Linux操作系统。随着Internet的发展，Linux应用更加广泛三、Linux相关概念Linux版本 Linux操作系统特征Linux与Windows比较Linux版本Linux的版本分为发行版本和内核版本内核版本：主要是Linux的内核，由Linus等人不断开发和推出新的内容。内核版本又分为开发版本和稳定版本。发行版本：由厂商或组织把GNU应用程序合理的组织到一起，加上安装程序及文档说明，形成的用于销售或传播的软

21、件包。主版本号主版本号次版本号次版本号末版本号末版本号Linux的内核版本由3部分组成主版本号次版本号末版本号 Linux操作系统特征 符合POSIX标准规范的操作系统 大量可以获取的大量可以获取的UNIXUNIX上的免费软件同样可以在上的免费软件同样可以在LinuxLinux上编译运行上编译运行 具备现代操作系统的基本功能抢占式多任务处理，支持多用户抢占式多任务处理，支持多用户图形用户接口图形用户接口(Graphical User Interface(Graphical User Interface，GUI)GUI)支持虚拟控制台，可使用户在多个登录上进行转换支持虚拟控制台，可使用户在多个登

22、录上进行转换异构硬件支持异构硬件支持支持支持TCP/IPTCP/IP多体系结构支持，支持多体系结构支持，支持32/6432/64位位CPUCPUX Window系统X Window系统（也常称为X11或X），是一种以位图方式显示的软件窗口系统。最初是1984年麻省理工学院的研究，之后变成UNIX、类UNIX等操作系统所一致适用的标准化软件工具包及显示架构的运作协议。现在几乎所有的操作系统都能支持与使用X。知名的桌面环境GNOME和KDE也都是以X Window系统为基础建构成的。著名的Linux的发行版本 Linux的发行版本特点RedHat Linux易用，易维护，目前已成为最流行的Linu

23、x发行版Novell/SuSE Linux欧洲大陆的LinuxDebian Linux目前唯一由非商业组织维护的Linux发行版本，功能强大Ubuntu一个以桌面应用为主的Linux操作系统Linux精髓 代表一种开源文化免费免费，开放源代码开放源代码自由软件自由软件，可在原有程序基础上开发自己的程序可在原有程序基础上开发自己的程序GNU/LinuxGNU/Linux LinuxLinux仅指仅指LinuxLinux内核内核 LinuxLinux系统的大部分应用都建立在系统的大部分应用都建立在GNUGNU软件之上软件之上 核心结构LinuxLinux内核内核Linux ShellLinux S

24、hellLinuxLinux文件系统文件系统LinuxLinux应用系统应用系统GNU ToolsGNU ToolsLinux与Windows比较Windows系列由微软公司开发，属于商业软件，从以人为本的角度看，是有趣的、有用的、美观的软件，全球超过1亿的Windows用户但作为商业软件，Windows更多地是考虑利润，这使得Windows有了诸如技术落后、稳定性差、效率低下等恶名而Linux则在性能、效率与稳定性方面大受赞誉，这使得在Internet应用方面，Linux已成为主流操作系统Linux与Windows的具体特点比较特点Windows 2003Linux安全性能一般好稳定性好很好

25、软件支持很好好硬件支持好一般源代码保密开放系统可调节性基于界面的规范性,更易于调节具有极大的可调节性使用方便性非常方便方便版权限制和费用有无技术支持好基于社团形式的学习Linux的意义掌握IT的方向掌握方法，培养能力开放与共赢业界的支持Linux与Unix的相似性总结要了解Linux操作系统的发展，首先要了解操作系统的发展和开放源代码操作系统的发展GPL的主要目标是保证软件对所有的用户来说是自由的Linux操作系统的源代码是公开和免费的，这一特点成为它迅速发展壮大的主要原因目前Linux操作系统已经赢得了国际上众多大型软件公司的支持总结（Cont.）Linux的版本分为发行版本和内核版本，而内核版本又分为开发版本和稳定版本，开发版本和稳定版本是相互关联的 Linux和Windows两个操作系统各有优缺点，两者也在很多情况下在互相借鉴，互相融合