第1章 操作系统的应用

1.1 进入操作系统

本章讲述了操作系统的应用，主要包括操作系统的基础知识、操作系统的基本操作、文件的基础知识、文件的基本操作等内容。通过本章的学习，应该能够了解操作系统和文件的相关概念，掌握操作系统和文件的基本操作方法。

1.1.1 操作系统的基础知识

学习目标

了解操作系统的分类、特性及常用操作系统的种类

理解操作系统的概念

掌握操作系统的功能

相关知识

1.操作系统的基本概念

操作系统作为计算机系统资源的管理者，其主要任务是管理并调度计算机系统资源，满足用户程序对资源的请求，提高系统资源利用率，协调各程序对资源的使用冲突。此外操作系统为用户提供了友好的接口和服务，用户可以不必了解计算机硬件工作的细节，而通过操作系统来使用计算机，从而给用户提供了方便。

操作系统的定义为：操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，为用户提供便于操作的界面，且位于计算机软件系统最底层的程序集合。

2.操作系统的基本功能

操作系统具有处理器管理功能、存储器管理功能、设备管理功能、文件管理功能和用户接口功能。

（1）处理器管理功能

处理器是计算机中最重要的资源，当只有一个用户使用计算机时，在输入命令或者打印文件时处理器都是空闲的，这就大大降低了处理器的使用效率。因此人们想到使用多道程序同时进行的办法来提高处理器的利用率，但由于处理器的速度极快，因此如何转换处理器为不同程序服务就成了操作系统处理器管理的任务。处理器管理就是指操作系统根据一定的调度算法对处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。在多道程序环境下，处理器的分配和运行都是以进程为基本单位的，因而对处理器的管理可归结为对进程的管理，包括进程调度、进程控制、进程同步与互斥、进程通信、死锁的检测与处理等。

（2）存储器管理功能

存储器（一般称主存或者内存）是由RAM（Random Access Memory）和ROM （Read only Memory）组成的，它是运行程序、存放中间数据和系统数据的地方。由于硬件的限制，它的存储容量是有限的。在计算机系统中，为了提高系统资源的利用率，系统内要存放多个交替运行的程序，这些程序共享存储器，并且彼此之间不能相互冲突和干扰。存储器管理功能的主要任务就是完成对用户作业和进程的内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等工作，为用户提供比实际容量大的虚拟存储空间，从而达到对存储空间的优化管理。

（3）设备管理功能

外部设备不仅包含设备的机械部分，而且包含控制它的电子线路部分。随着信息社会的发展，计算机外部设备得到了迅速发展，处理器和外部设备之间的接口关系也越来越复杂，因此操作系统设备管理模块的主要任务就是把不了解具体设备技术特性及使用细节的用户的简单请求转化为对设备的具体控制，并充分发挥设备的使用效率，提高系统总体性能。

（4）文件管理功能

计算机要处理大量的数据，这些数据以文件的方式存储在海量存储设备（如磁盘、磁带、光盘）中。操作系统文件管理模块的主要任务就是将这些数据与信息面向用户实现按名存取，完成文件在存储介质上的组织和访问，支持对文件的检索和修改，以及解决文件的共享、保护和保密等问题。

（5）用户接口功能

计算机的最终目的是为用户使用，操作系统通过系统调用为应用程序提供了一个很友好的接口，方便用户程序操作文件和目录，申请和释放内存，对各类设备进行I/O操作，以及对进程进行控制。此外，操作系统还提供了命令级的接口，用户可以通过命令操作和程序操作与计算机交互，从而使计算机系统的使用更方便、适用。

3.操作系统的特性

操作系统有四个基本特性：并发性、共享性、虚拟性和不确定性。

（1）并发性

并发性是指宏观上系统在一段时间内能同时处理多个操作和计算重叠，也即一个进程的第一个操作在另一个进程的最后一个操作完成之前开始。操作系统必须能够控制和管理各种并发活动，无论这些活动是用户的还是操作系统本身的。

（2）共享性

共享是指系统中的硬件和软件资源能不再为某个用户程序所独占，而是供多个用户共同使用。根据资源属性，通常有互斥共享和同时共享两种方式。互斥共享是指在一段时间内只允许一个作业访问资源，这种资源（如打印机或内部链表）只有被使用者释放之后才能被另一使用者使用。同时共享指允许在一段时间内，由多个进程同时对资源进行访问。

（3）虚拟性

虚拟的本质含义是指把物理上的一个变成逻辑上的多个。前者是实际存在的，后者只是用户的一种感觉。例如，多道程序设计技术能把一台物理CPU虚拟为多台逻辑上的CPU，SpooLing技术能把一台物理I/O设备虚拟为多台逻辑上的I/O设备（虚拟设备）。此外，通过操作系统的控制和管理，还可实现虚拟存储器、虚拟设备等。

（4）不确定性

不确定性是指在操作系统控制下的每个作业的执行时间、多个作业的运行顺序和每个作业的所需时间是不确定的。这种不确定性对系统是个潜在的危险，它将可能导致与时间有关的错误。

4.操作系统的分类

（1）单用户操作系统

单用户操作系统的基本特征是在一台计算机系统内一次只能支持一个用户程序的运行。个人计算机（PC）上配置的操作系统大多属于这种类型，它提供联机交互功能，用户界面特别友好。

（2）多道批处理系统

在这种操作系统的控制下，用户作业逐批地进入系统、逐批地被处理、逐批地离开系统，作业与作业之间的过渡不需要用户的干预。多道即指在主存内同时有多个正在处理的作业，相互独立的作业在单CPU情况下交替地运行或在多CPU情况下并行运行。它主要装配在用于科学计算的大型计算机上。

（3）分时系统

它一般连接有多个终端，用户通过相应的终端使用计算机。它将CPU的整个工作时间分成一个个的时间段，从而将CPU的工作时间分别提供给多个终端用户。

（4）实时系统

在这种操作系统的控制下，计算机系统能对随机发生的外部事件做出及时的响应，在规定的时间内完成对该事件的处理，并有效地控制所有实时设备和实时任务，使其协调地运行。它包括两种类型，即实时控制和实时信息处理，前者常用于工业控制、宇航控制、医疗控制，后者常用于联机情报检索、图书管理、航空订票等。

（5）网络操作系统

网络操作系统是使网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务的软件和有关规程的集合。因此，网络操作系统除了应具备存储器管理、处理器管理、设备管理、信息管理和作业管理外，还应具有高效可靠的网络通信能力和多种网络服务能力。网络用户只有通过网络操作系统才能享受网络所提供的各种服务。

（6）分布式操作系统

分布式系统具有一个统一的操作系统，它可以把一个大任务划分成很多可以并行执行的子任务，并按一定的调度策略将它们动态地分配到不同的处理站点上执行。分布式操作系统要实现并行任务的分配、并行进程的通信、分布机构、分散资源管理等功能。

5.操作系统的结构

操作系统的结构分为模块结构、层次结构和客户/服务器结构。

模块结构是指操作系统通过若干个模块共同来完成用户所要求的服务。这种系统的结构关系不清晰，系统的可靠性低；层次结构是指把操作系统分成若干个层次，所有功能模块按功能流图的调用次序分别排列在这些层，各层之间具有单向的依赖关系；客户/服务器结构是将操作系统分成若干个小的并且自包含的分支（服务器进程），每个分支运行在独立的用户进程中。分支相互之间通过规范一致的方式接口发送消息，从而把这些进程链接起来。

6.常用操作系统

目前常用的操作系统有美国微软公司开发的Windows系列、美国AT&T公司的分时操作系统UNIX和在互联网上产生、发展并不断壮大的Linux系统，还有NetWare、OS/2等。

1.1.2 操作系统的基本操作

学习目标

掌握Windows 2000操作系统的基本操作

操作步骤

1.Windows 2000的启动与退出

（1）Windows 2000的启动

计算机启动后，将自动启动Windows 2000，且首先将打开登录界面。由于Windows 2000支持多用户操作及用户个性化设置，为了保证系统安全，在登录系统时Windows 2000将进行身份验证，用户必须输入正确的用户名和密码才能登录Windows 2000。

（2）Windows 2000的退出

在关闭电源之前，应正确退出Windows 2000，否则可能造成数据丢失或给系统带来一些问题。安全退出Windows 2000的操作方法如下。

① 单击“开始”→“关机”，打开“关闭Windows”对话框，如图1-1所示。

② 单击图1-1中的下拉按钮，选择所需选项，单击“确定”按钮。其中，“注销”为切换计算机用户，“关机”为关闭计算机，“重新启动”为重新启动计算机，“等待”为使计算机进入睡眠等待状态。

2.Windows 2000的基本操作

（1）鼠标操作

Windows 2000是一个图形界面操作系统，其基本操作方法是用鼠标选取、移动和激活屏幕上的操作对象。

① 移动：所谓移动是指将鼠标指针移动到某个特定位置，也称指向。

② 单击：将鼠标指针指向某个项目后，按下鼠标左键或右键后再放开按键，简称单击或选择。常见的为单击鼠标左键，用于选择该项目。单击鼠标右键通常用于打开对该项目可能的操作的快捷菜单。

③ 双击：将鼠标指针指向某个项目后，很快地按两次鼠标左键，称之为双击。双击通常用于执行该项目。

④ 拖动：将鼠标指针指向某个项目后，按住鼠标左键，将鼠标移动到另一位置后放开按键。它通常用于移动该项目。

（2）窗口操作

窗口是应用程序和用户交互的主要界面。一般来说，一个应用程序总是在一个或多个窗口中工作的。图1-2是一个典型的Windows 2000窗口，它由如下几部分组成。

① 标题栏：是一个窗口的主要控制部分，拖动标题栏可以实现窗口的移动。标题栏包括以下几部分。

● 应用程序图标。它位于标题栏最左端，用于标识该应用程序，同时用做控制菜单图标。单击此图标可显示控制菜单，其中包括所有的窗口控制功能：还原（恢复窗口的大小）、移动、大小（改变窗口的大小）、最小化（将窗口缩小为任务栏上的按钮）、最大化（将窗口放大到整个桌面）、关闭。

● 标题。应用程序按钮右边的文字是窗口的标题，即应用程序的名字。

● 窗口控制按钮。标题栏右边的三个按钮，依次是“最小化”按钮、“最大化”/“还原”按钮、“关闭”按钮。

② 菜单栏：标题栏的下面是菜单栏，含有由应用程序定义的各个菜单项。不同的应用程序有不同的菜单项，但大都包括“文件”、“编辑”、“查看”、“帮助”等。单击菜单项将打开相应的下拉菜单。在下拉菜单中，单击某个命令项可以执行该命令。

③ 工具栏：包含若干个工具图标（按钮），单击这些图标可快速执行相应的命令。不同的应用程序有不同的工具栏。

④ 地址栏：是输入和显示网页地址的地方，允许输入Web页的地址而不需要事先打开Internet Explorer浏览器。另外，还可以从地址栏浏览文件夹（在地址栏中输入驱动器名或文件夹名，然后按“Enter”键）或运行程序（输入程序名或组件名，然后按“Enter”键）。

⑤ 用户区：是窗口中应用程序可以使用的部分，其中有若干个图标，双击这些图标可以打开对应的应用程序窗口或功能对话框窗口。

⑥ 状态栏：用于显示与当前窗口操作有关的提示性信息。

⑦ 滚动条：包括横向滚动条和纵向滚动条。单击滚动条两端的箭头按钮，拖动滑标，单击滚动条上的某个位置都可以滚动窗口内容。

⑧ 边框：将光标移到边框上，当光标变成双向箭头时，拖动鼠标可改变窗口的大小。

（3）菜单操作

菜单是系统提供的可操作命令的功能列表。菜单栏上的各类命令称为菜单项，单击菜单项后可展开下拉菜单，下拉菜单中的每一项称为命令项。

① 菜单分类：Windows 2000中主要有开始菜单、窗口控制菜单、窗口菜单及快捷菜单4类菜单。

● 开始菜单。单击“开始”按钮，打开开始菜单，通常Windows 2000从这里进入工作状态。

“开始”菜单中各菜单项的功能如下。

程序：显示可运行的各程序菜单项，单击级联菜单中的某个程序名，可运行该程序。

文档：包含若干最近打开的文档，由此可以迅速打开以前调用过的文档。

设置：列出了能进行系统设置的组件清单，单击某项可以进行相应的系统设置。

搜索：用于查找文件、文件夹、计算机或Internet上的资源和用户。

帮助：可以启动Windows 2000的帮助程序，以获得相关帮助主题。

运行：用命令方式运行应用程序或打开文件夹。

关机：可以选择“注销”、“关机”、“重新启动”或“等待”。

● 窗口控制菜单。单击窗口标题栏左上角窗口应用程序图标将打开窗口控制菜单，其作用和窗口标题栏右侧窗口控制按钮基本相同。

● 窗口菜单。窗口菜单位于大部分窗口的菜单栏上。由于窗口菜单是由菜单项下拉打开的，所以也称之为下拉菜单。

● 快捷菜单。指向任意对象时，单击右键，将打开该对象的快捷菜单。快捷菜单中包含了与该对象密切相关的一些命令，用户可以快速选择它们以提高工作效率。由于对象的不同，快捷菜单的内容也有所不同，但一般都包含打开、属性等选项。

② 菜单命令项的约定。

● 命令项的颜色：正常命令项是黑色的，表示用户可以执行；呈灰色的命

令项表示当前不能选择执行，如未选取对象时的复制、剪切命令项。

● 命令项前的标记：命令项前带有“√”标记的表示该命令项已被选用，单击该命令项可以取消该命令项功能；命令项前带有“●”标记的表示该命令项已被选用，并且同类命令项只能选择其中之一，如“我的电脑”→“查看”菜单项中的“缩略图”、“平铺”、“图标”、“列表”、“详细信息”。

● 命令项后的标记：命令项后带有“▶”标记的表示该命令项带有级联菜单；命令项后带有“…”标记的表示执行该命令项将打开对话框，用户应进行相应的设置或输入某些信息后才能继续执行。

● 命令项后的组合字母键：命令项后带有的组合字母键表示该命令项的快捷键，表示不需要打开菜单，使用快捷键就可以执行该命令项。

● 命令项下的标记：命令项下带有“”标记的表示该菜单项下面还有命令项，可以单击此标记展开。

（4）对话框操作

对话框是Windows 2000与用户交互信息的一种非常重要的界面元素，通常是一个特殊的窗口。但是与窗口不同的是，对话框一般不能最大化及最小化。有些对话框非常简单，如确认对话框；有些对话框非常复杂，如显示属性对话框、打印对话框等。图1-3是一个典型的设置打印选项的对话框，通常由标题栏、选项卡、文本框、下拉列表框、单选钮、复选框、按钮、微调按钮组成。

对话框中常用组件的功能如下。

① 选项：当对话框功能较多时，利用选项可以将功能分类存放。

② 单选钮：单选钮用于在一组可选项中只选择一项。单选钮的选项前面有一个圆圈，被选中的选项圆圈中有一个圆点。

③ 复选框：复选框用于在一组可选项中选择若干项。复选框的选项前面有一个方框，被选中的选项方框中有一个对号。

④ 列表框：列表框用于在一组对象列表中选择其中一项。如果列表框容纳不下所显示的对象，则列表框会有滚动条。

⑤ 文本框：文本框用于输入文字信息。

⑥ 按钮：按钮表示一个操作，单击按钮可以执行该项操作。

⑦ 微调按钮：微调按钮用于改变数值的大小，用户可以单击上下箭头或直接输入数值。

3.运行和退出应用程序

（1）运行应用程序

① 用快捷方式启动：如果应用程序在桌面上创建有快捷方式，双击快捷方式图标可以启动对应的应用程序。

② 用“开始”菜单启动：利用开始菜单也可以启动应用程序，操作方法如下。

● 单击“开始”→“程序”，打开“程序”菜单。

● 单击相应的应用程序选项即可启动该应用程序，并打开应用程序窗口。

③ 用命令启动：如果知道应用程序的可执行文件名及所在的文件夹，可以用命令启动它，操作方法如下。

● 单击“开始”→“运行”，打开“打开”对话框。

● 在“打开”输入框中输入可执行文件名，或单击“浏览”按钮选择可执行文件名。如图1-4为用命令启动“写字板”应用程序。

● 单击“确定”按钮。

④ 用“我的电脑”启动：在Windows 2000中还可以通过“我的电脑”或“资源管理器”来启动应用程序。通过“我的电脑”来启动“写字板”的操作方法如下。

● 双击“我的电脑”图标，打开“我的电脑”窗口。

● 双击驱动器C的图标，再双击“winnt”文件夹，再双击“system32”文件夹。

● 双击“write.exe”文件，即可启动“写字板”程序。

在“资源管理器”中启动应用程序的方法与此类似。

（2）退出应用程序

① 单击应用程序右上角的“关闭”按钮。

② 双击应用程序图标，或单击应用程序图标打开窗口控制菜单选择“关闭”命令。

③ 选择应用程序菜单“文件”→“关闭”或“退出”命令。

④ 按Alt+F4键。

⑤ 按Ctrl+Alt+Del键，打开“Windows安全”界面，单击“任务管理器”按钮，选择应用程序，单击“结束任务”按钮。