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1、计算机科学基础课程综合报告计算机工作枢纽操作系统操作系统是计算机硬件和用户之间的接口，它使得用户能方便地操作计算机，能有效地对计算机软件和硬件资源进行管理和使用用户应用软件操作系统机器硬件其他系统软件操作系统分类方法多样，按照其使用环境和对程序执行的处理方式可进行如下分类操作系统实时系统单用户单任务操作系统单用户多任务操作系统多用户多任务操作系统并行系统分布式系统实时系统：处理速度快，响应及时，系统本身对资源的使用和控制都必须优化以满足系统要求。因而大多数实时操作系统都为专用系统，如生产制造、过程控制及军事上的应用。单用户单任务操作系统：配备该操作系统的计算机只能由一个人使用，且一次只能执行一
2、个任务。单用户多任务操作系统：这类系统只能支持一个人使用计算机，但允许同时执行多个任务。其好处是可以在多个程序之间进行数据交换。同时，由于系统需要支持多个任务，要在用户界面处理、系统资源的分配和调度方面进行大量的处理，因而系统庞大且复杂。多用户多任务操作系统：系统运行多个用户使用一台主机，且支持每个用户的多任务处理。并行系统：该系统是针对计算机系统的多处理器要求设计的，其除了完成单一处理器系统同样的作业与进程控制任务外，还必须协调系统多个处理器执行不同的作业和进程，或是一个作业由不同处理器进行处理的系统协调。分布式系统：通过网络将物理上分散的具有独立功能的计算机系统互连起来，实现信息交换、资源
3、共享、可互操作和协作处理的系统。常见的操作系统MS-DOS:微软公司早期为PC机编写的系统，其中的命令一般都是英文单词或缩写。它是命令行结构，本身是一个单用户单任务系统。Windows：全球大多数PC机安装的操作系统。UNIX/Linux:UNIX是使用最早、影响也比较大的操作系统，一般用于较大规模计算机，也有在PC机上使用的版本。Linux是一种免费的UNIX系统。Mac Os:其为Apple公司为其Macintosh系列计算机设计的操作系统，具有很强的图形处理能力，被公认为最好的图形处理系统。此外，还有一些移动设备的操作系统，如:Windows mobile、Symbian OS、Andr
4、oid等。操作系统的出现的必然性不管是什么类型的软件，只要符合操作系统的要求的，就不会受到机器硬件的限制。不管是什么类型的计算机，只要操作系统是相同的，其使用机器的过程就是相同的。本质上来说，操作系统是一个软件标准，促进了信息时代的软件多元化和资源共享。当然，这种标准带来的弊端就是使得某些操作系统开发企业具有垄断性地位，有可能限制新技术的发展，同时也会带来不公平竞争。操作系统的原理用户接口Shell用户/程序操作系统内核Kernel操作系统内核Kner-nel操控计算机各种资源的基本模块设备驱动内存管理操作系统内核设备驱动：与设备进行通信并执行设备操作。内存管理：为实现多任务处理，把当前程序调
5、入内存运行，然后将另外一个程序调入内存替代前一个程序，或将内存分为几个部分分别供几个程序使用。操作系统的用户接口（shell）用户通过操作系统使用计算机，操作系统的Shell负责接收用户的操作命令。Shell命令有两种方式：一、会话式输入。二、命令文件方式。操作系统作为一个极为庞大和复杂的系统，其内核相对稳定，外壳则占到了整个庞大系统的大部分。操作系统的组成操作系统进程管理器（CPU管理器）存储管理器设备管理（I/O管理)器文件管理器用户界面进程管理：一、程序、作业、进程之间的关系如右图，作业是程序的另一种状态，进程是被选人内存运行的作业。二、进程调度，现代操作系统支持多任务处理，能够对多个进
6、程进行管理。三、线程，线程是进程概念的延伸。1、单一线程：一个进程就可以处理所有的任务，则该进程为单一线程。2、单元线程：不同进程负责指定的任务，不能相互帮忙。3、自由线程：不同进程可相互帮助一起完成任务。程序作业进程存储器管理：一、内存管理单道程序的内存管理是按照程序装载、运行、结束回到外存、再装载新的程序这个过程运行的，过程简明，系简单。多道程序中，存储管理器需要给每一个程序分配内存空 间，并把各个程序的内存地址传给进程管理器的进程表。单道程序 多道程序二、内存和外存的数据交换三、虚拟内存在硬盘上开辟一个比内存要大的空间，按照内存的结构进行组织，把被执行的程序，把被执行的程序装载到这个区域
7、中，需要调入内存事直接进行映射操作，这便是为虚拟内存技术。但外存和内存速度相差太大，使用过多的虚拟内存，运行效率只会下降而不会提高。操作系统操作系统程序程序1.程序n设备管理：一、设备分类块设备：设备将信息存储在固定长度块中，每个块都有自己的地址。字符设备：以字符为单位发送或接收字符流，而不考虑其结构。当然，这种分类方法也并不完美，如时钟系统就不能按以上划分归类。二、I/O内核1、I/O调度：确定一个好的顺序来执行I/O请求，能改善系统的整体性能能在进程之间公平地共享设备访问，能减少I/O完成所需要的平均等待时间。2、缓冲区：在两个设备之间或在设备和应用程序之间缓存数据，另外，其还能协调传输数
8、据大小不一致的设备。3、假脱机：用来保存设备输出的缓冲。三、设备驱动系统：操作系统默认使用标准的设备驱动程序为用户提供这些设备的使用。此外，常见的设备还有时钟系统和显示系统等，在此不一一叙述。文件管理：计算机文件是一个存储在存储器上的数据的有序计算机文件是一个存储在存储器上的数据的有序集合，并标记以一个名字。有关文件的构造、命名、存取、保护集合，并标记以一个名字。有关文件的构造、命名、存取、保护以及实现方法都是操作系统的任务。以及实现方法都是操作系统的任务。一、常用的文件类型1、可执行文件，即程序2、数据文件：本身不能被运行操作，特指文档、电子表格等。3、图形图像文件：包括以文件形式存放的图形
9、/图像数据。常见的格式有PCX格式、GIF格式、JPEG格式等。4、动画和视频文件：广义的视频文件可分为动画文件和视频文件。动画文件是指由相互关联的若干帧静止静止图像组成的图像序列，视频文件主要指包含了实时的音频、视频信息的文件。常见的动画文件类型有GIF格式、SWF格式、Flic文件等，常见的视频文件类型有AVI文件、QuickTime文件、MPEG文件等。二、文件的存取1、顺序存取：按着一个接着一个的信息单位进行存取。2、随机存取：在文件中随机存取数据记录，须知道数据记录的存储地址。主要有索引（Index)法、哈希（Hash)法、二分法等。文件可执行文件数据文件图形图像文件动画视频文件三、
10、文件的存储结构1、磁道、扇区和簇：磁盘分为能够按扇区存放数据的物理区块。通常情况下，磁道和扇区可以单独处理，也可分组处理。为了提高处理速度，往往把相邻的磁道和扇区组成扇区组，叫做簇。2、FAT系统：不同的文件系统有不同 FAT目录表 FAT表的存储结构，MS系统中就有FAT系统（如右图）和NTFS系统。FAT通过建立文件分配表，记录磁盘上每一个簇是否存放数据。3、HPFS系统：由IBM公司设计，保留了FAT的目录组织，同时增加了基于文件名的自动目录排序功能。4、NTFS系统：MS首先在Windows NT中使用的文件系统，支持原有的FAT文件。文件名扩展名属性创建时间创建日期起始簇号文件大小第一个可用簇可用簇使用中，指向下一个簇使用中，指向下一个簇文件结束簇可用簇最后一个可用簇