1、第4章 计算机的灵魂操作系统第4章 计算机的灵魂操作系统 4.1 操作系统横空出世操作系统横空出世 4.2 操作系统茁壮成长，枝繁叶茂操作系统茁壮成长，枝繁叶茂 4.3 操作系统操作系统 4.4 操作系统的未来发展趋势操作系统的未来发展趋势 4.5 操作系统的文件和文件管理操作系统的文件和文件管理 4.6 Windows操作系统及应用操作系统及应用 第4章 计算机的灵魂操作系统 4.1 操作系统横空出世操作系统横空出世操作系统对于计算机系统来说如此重要，它又是怎样产生的呢？1946年世界上第一台计算机诞生时，并没有操作系统，人们使用计算机主要采用手工操作方式，并且只有专业人员才能使用，主要用于
2、数值计算。手工操作方式具体是：程序员将对应的程序和数据以穿孔纸带(或卡片)装入输入机,然后启动输入机把程序和数据装入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带(或卡片)后，才让下一个用户上机。这种手工操作方式导致资源的利用率低。特别到了20世纪50年代后期，人们在不断使用计算机的过程中，越来越感到手第4章 计算机的灵魂操作系统工操作的慢速度和计算机的高速度之间有了很大的矛盾，不能满足人们希望得到计算机服务的需求。为了提高资源利用率、增强计算机系统性能，只有摆脱人的手工操作，实现作业(程序、数据和命令)的自动过渡。于是，人们充分发挥聪明才智，
3、设计和构造了批处理系统。这也是计算思维核心思想“设计和构造”的体现。第4章 计算机的灵魂操作系统批处理系统是加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业。它主要的做法是：主机与输入机之间增加一个存储设备磁带，在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可成批地把输入机上的用户作业读入磁带，依次把磁带上的用户作业读入主机内存，再执行并把计算结果向输出机输出。完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。第4章 计算机的灵魂操作系统监督程序不停地处理各个作业，从而实现了作业到作业的自动转接，减少了作业建立
4、时间和手工操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率，使计算机在单位时间内能够处理更多用户提交的程序。虽然计算机的效率提高了，但批处理系统也存在一些明显的缺点：没有人机交互，调试困难，一旦提交的作业开始处理，用户就无法进行干预，若想修改程序中的一个错误要么等着程序运行结束后进行修改，要么暂停计算机，所有作业等待，这样就造成了资源的利用率低下。为了进一步改善CPU的利用率和减少CPU的空闲时间，人们又设计出了多道程序系统。第4章 计算机的灵魂操作系统所谓多道程序设计技术，就是指允许多个程序同时进入内存并运行，即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、
5、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。多道程序设计技术使CPU得到了充分利用，同时改善了I/O设备和内存的利用率，从而提高了整个系统的资源利用率和系统吞吐量(单位时间内处理作业(程序)的个数)，最终提高了整个系统的效率。第4章 计算机的灵魂操作系统多道程序系统的出现，标志着操作系统的形成和产生。典型的多道批处理操作系统是IBM的OS/360(M)，它由密歇根大学为IBM公司开发，运行在IBM的第三代计算机System 360、System 370、System 4300等上。OS/360(M)引进了内存的分段管理，尽管存在一些不足，但在技术上和理念上都是
6、划时代的操作系统。它同时支持商业和科学应用，而之前的操作系统只能支持科学计算。IBM随后对OS/360(M)进行了改进，使其逐渐演变为一个功能强大、性能可靠的操作系统。这个改进的版本被命名为OS/390。该操作系统提供了资源管理和共享，允许多个I/O同时运行，而且CPU和磁盘操作可以并发。OS/390获得了广泛的商业应用，一直到今天，驱动这个阶段操作系统发展的动力仍然是改善效率。第4章 计算机的灵魂操作系统4.2 操作系统茁壮成长，枝繁叶茂操作系统茁壮成长，枝繁叶茂4.2.1 将时间切成片将时间切成片分时系统分时系统随着计算机硬件CPU速度的不断提高，为了改善批处理系统不能人工交互的不足，人们
7、考虑能否让人回到计算机前面来，每个人自己管理自己的程序，多个人同时连在计算机上，为此人们又设计出分时技术来解决这个问题，即把处理机的运行时间分成很短的时间片，也就是分给每个人有限的时间，只要时间到了，就换下一个。按时间片轮流把处理机分配给各联机终端使用。这样一台计算机可同时连接多个用户终端，而每个用户可在自己的终端上联机使用计算机，好像自己独占机器一样。具有这种特征的计算机系统称为分时第4章 计算机的灵魂操作系统系统，分时系统中用户可根据系统对请求的响应结果，进一步向系统提出新的请求。这种能使用户与系统进行人机对话的工作方式，克服了批处理系统不足的交互能力，又被称为交互式系统。在分时操作系统下
8、，任意时间可以运行多个程序，且用户直接与计算机交互，调试程序。因此，分时操作系统具有以下特征：(1)同时性。计算机系统能被多个用户同时使用。(2)独立性。用户和用户之间都是独立操作系统的，在同时操作时并不会发生冲突、破坏、混淆等现象。(3)及时性。系统能以最快的速度将结果显示给用户。(4)交互作用性。用户能和电脑进行人机对话。第4章 计算机的灵魂操作系统显然，分时操作系统要复杂得多。相比于多道批处理系统，最主要的变化是资源的公平管理。在多道批处理下，提交作业后只管回家等结果。至于自己的程序排在什么位置，占用了多少CPU时间无关紧要。现在，大家都坐在计算机显示终端前面，得到CPU的轮流服务时间是
9、平等的。因此，公平地管理用户的CPU时间就变得非常重要。分时操作系统中最著名的就是UNIX多用户操作系统。第4章 计算机的灵魂操作系统4.2.2 反应灵敏反应灵敏实时系统实时系统随着人类技术的进步，计算机得到了广泛应用。虽然多道批处理系统和分时系统能获得较令人满意的资源利用率和系统响应时间，但却不能满足实时控制与实时信息处理两个应用领域的需求。其中的一种应用称为过程控制系统，即使用计算机监控某些工业过程，并在需要的时候采取行动。所有这些系统都具备一个特点：计算机对这些应用必须在规定时间内做出响应，否则有可能发生事故或灾难。例如，在工业装配线上，当一个部件从流水线上一个工作站流到下一个工作站时，
10、这个工作站上的操作必须在规定时间内完成，否则就有可能造成流水线瘫痪，而影响企业的生产和利润。又第4章 计算机的灵魂操作系统例如，在导弹防卫系统中，对来袭导弹的轨迹计算必须在规定时间内完成，否则就可能被来袭导弹击中而无法做出反应。其他对计算机响应时间有要求的系统包括核反应堆状态监视系统、化学反应堆监视系统、航空飞行控制系统等。这种对计算机响应时间有要求的系统通常称为临界系统。而为了满足这些应用对响应时间的要求，人们又开发出了实时操作系统。实时操作系统是指所有任务都在规定时间内完成的操作系统，即必须满足时序可预测性。需要注意的是，实时系统并不是指反应很迅速的系统，而是指反应具有时序可预测性的系统。
11、当然，在实际中，实时系统通常是反应很迅速的系统。但这是实时系统的一个结果，而不是其定义。第4章 计算机的灵魂操作系统显然，实时操作系统的最重要部分就是进程或工作调度。只有精确、合理和及时的进程调度才能保证响应时间。当然，对资源的管理也非常重要。没有精密复杂的资源管理，确保进程按时完成就成了一句空话。另外，基于其使用环境，实时操作系统对可靠性和可用性要求也非常高。如果在这些方面出了问题，时序可预测性将无法达到。实时操作系统的典型代表有VxWorks、DART等。实时操作系统可分成实时控制系统和实时信息处理系统两类。第4章 计算机的灵魂操作系统1实时控制系统实时控制系统当用于飞机飞行、导弹发射等的
12、自动控制时，要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据，及时地对飞机或导弹进行控制，或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化等工业生产过程控制时，也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据，然后控制相应的执行机构。实时控制系统在得不到实时响应后则可能产生不能承受的灾难，如导弹防卫系统。如果反应迟钝，结果就可能产生严重损失。第4章 计算机的灵魂操作系统2实时信息处理系统实时信息处理系统当用于预订飞机票，查询有关航班、航线、票价以及股票接收系统等事宜时，或当用于银行系统、情报检索系统时，都要求计算机能对终端设备发来的服务请求及时予以正确的回答。实时信息处理系统在规定时间得不到响应所产
13、生的后果是可以承受的，如流水装配线。即使装配线瘫痪，也只是损失了资金。第4章 计算机的灵魂操作系统4.2.3 丰富多彩，异军突起丰富多彩，异军突起现代操作系统现代操作系统在20世纪80年代后期，计算机工业获得了井喷式的发展。各种新计算机与新操作系统不断出现和发展，计算机和操作系统领域均进入了一个百花齐放、百家争鸣的时代。大规模集成电路工艺技术的飞跃发展，微处理机的出现和发展，掀起了计算机大发展、大普及的浪潮，迎来了个人计算机的时代，使计算机进入千家万户。这个时候的操作系统有主机操作系统(如OS/260、OS/390、CTSS)、服务器操作系统(如UNIX、Windows 2000、Linux)
14、、多CPU计算机操作系统(如Novell Netware)、个人计算机操作系统(如Windows 2000、Windows XP、Mac OS)、实时操作系统(如VxWorks、DART)、嵌入式操作系统(如Palm OS、Windows CE、Android、Symbian)等。第4章 计算机的灵魂操作系统随着硬件越来越便宜，个人机出现在人们的视野中。人们可以拥有自己的计算机，而无需与他人分享。在刚刚出现个人机的时候，拥有个人机的人感觉很好，而那些需要与别人共享小型机的人则感觉不好。由于个人机由用户一个人独享，分时操作系统的许多功能就无需存在。因此，个人机操作系统又变回到了标准函数库系统。这
15、时最著名的当属DOS、Windows 3X、苹果机操作系统(Mac OS)等。第4章 计算机的灵魂操作系统但在独享了一阵个人机后，人们发现，没有分时功能的操作系统使一些事情无法完成。这是因为，虽然只有一个人在使用机器，但这个人可能想同时做好几件事，如同时运行好几个程序，没有分时功能这是不可能的。于是，人们觉得需要对个人机操作系统进行改善，将各种分时功能又加入了操作系统。这时候就需要对程序进行保护，因为现在运行多个程序，虽然都是用户个人的东西，但是也不能混淆。于是，Windows NT、Xenix、Unix等操作系统出现了。第4章 计算机的灵魂操作系统这个时候的另外一个特征是网络的出现。网络促进
16、了网络操作系统和分布式操作系统的出现。对于网络操作系统来说，其任务是将多个计算机虚拟成一个计算机。传统的网络操作系统是在现有操作系统的基础上增加网络功能，而分布式操作系统则是从一开始就把对多计算机的支持考虑进来，是重新设计的操作系统，所以比网络操作系统效率高。分布式操作系统除了提供传统操作系统的功能外，还提供多计算机协作的功能。第4章 计算机的灵魂操作系统1网络操作系统网络操作系统计算机网络是通过通信设施，将地理上分散的、具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换、资源共享、互操作和协作处理的系统，网络操作系统(NOS)则是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统。NO
17、S在计算机操作系统下工作，使计算机操作系统增加了网络操作所需要的能力。网络操作系统运行在称为服务器的计算机上，并由联网的计算机用户共享，这类用户称为客户。NOS与运行在工作站上的单用户操作系统或多用户操作系统由于提供的服务类型不同而有差别。一般情况下，NOS是以使网络相关特性达到最佳为目的的，如共享数据文件、第4章 计算机的灵魂操作系统软件应用，以及共享硬盘、打印机、调制解调器、扫描仪和传真机等。一般计算机的操作系统，如DOS和OS/2等，其目的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互作用最佳。网络操作系统一般可分为以下几类：第4章 计算机的灵魂操作系统1)Windows类Win
18、dows类操作系统相信用过电脑的人都不会陌生，这是全球最大的软件开发商Microsoft(微软)公司开发的。微软公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势，而且在网络操作系统中也占有很大的市场份额。这类操作系统配置在整个局域网配置中是最常见的，但由于它对服务器的硬件要求较高，且稳定性能不是很高，所以微软的网络操作系统一般只是用在中低档服务器中，高端服务器通常采用UNIX、Linux或Solairs等非Windows操作系统。在局域网中，微软的网络操作系统主要有Windows NT 4.0 Server、Windows 2000 Server/Advance Server，以及Wi
19、ndows 2003第4章 计算机的灵魂操作系统Server/Advance Server等，工作站系统可以采用任一Windows或非Windows操作系统，包括个人操作系统，如Windows 9X/Me/XP等。第4章 计算机的灵魂操作系统2)NetWare类NetWare操作系统虽然远不如早几年那么风光，在局域网中早已失去了当年雄霸一方的气势，但是它仍以对网络硬件的要求较低(工作站只要是286机就可以了)而受到一些设备比较落后的中、小型企业，特别是学校的青睐。人们一时还忘不了它在无盘工作站组建方面的优势，还忘不了它那毫无过分需求的大度。因为它兼容DOS命令，其应用环境与DOS相似，经过长时
20、间的发展，具有相当丰富的应用软件支持，技术完善、可靠。NetWare服务器对无盘站和游戏的支持较好，常用于教学网和游戏厅。目前这类操作系统的市场占有率已呈下降趋势。第4章 计算机的灵魂操作系统3)Unix系统Unix系统由AT&T和SCO公司推出，目前常用的版本主要有UNIX SUR4.0、HP-UX 11.0、SUN的Solaris 8.0等。UNIX系统支持网络文件系统服务，提供数据等应用，功能强大。这种网络操作系统稳定性和安全性能非常好，但由于它多数是以命令方式来进行操作的，因此不容易掌握，特别是初级用户。正因如此，小型局域网基本不使用Unix作为网络操作系统，它一般用于大型的网站或大型
21、的企、事业局域网中。Unix网络操作系统历史悠久，其良好的网络管理功能已为广大网络用户所接受，拥有丰富的应用软件支持。Unix本是针对小型机主机环境开发的操作系统，是一种集中式分时多用户体系结构。因其体系结构不够合理，Unix的市场占有率已呈下降趋势。第4章 计算机的灵魂操作系统4)LinuxLinux是一种新型的网络操作系统，其最大的特点就是源代码开放，可以免费得到许多应用程序。目前也有中文版本的Linux，如REDHAT(红帽子)、红旗Linux等，在国内得到了用户充分的肯定，主要体现在它的安全性和稳定性方面，它与Unix有许多类似之处。但目前这类操作系统仍主要应用于中、高档服务器中。第4
22、章 计算机的灵魂操作系统2分布式操作系统分布式操作系统分布式系统是由若干台独立的计算机构成的，通过通信网络将地理上分散的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互连起来构成的系统，系统中的每台计算机都有自己的处理器、存储器和外部设备，它们既可独立工作(自治性)，亦可合作，实现信息交换和资源共享，协作完成任务。分布式系统是一个一体化的系统，在整个系统中要有一个全局的操作系统，它负责全系统(包括每台计算机)的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等工作，并为用户提供一个统一的界面、标准的接口。用户通过界面，实现所需要的操作和使用系统资源，至于操作定在哪一台计算机上执行第4章 计算机的灵魂操作系
23、统或使用哪台计算机的资源，则是操作系统完成的，用户不必知道。比如银行系统，总行与各分行处于不同的城市或城市中的各个地区，在业务上它们需要处理各自的数据，也需要彼此之间的交换和处理，这就需要分布式系统。计算机网络是分布式系统的物理基础，因为计算机之间的通信是经由通信链路的消息交换完成的。它和常规网络一样具有模块性、并行性、自治性和通信性等特点。但是，它比常规网络又有进一步的发展。例如，常规网络中的并行性仅仅意味着独立性，而分布式系统中的并行性还意味着合作。其原因在于，分布式系统已不再是一个物理上的松散耦合系统，而是一个逻辑上的紧密耦合系统。第4章 计算机的灵魂操作系统分布式系统和计算机网络的区别
24、在于前者具有多机合作和健壮性。多机合作表现在自动的任务分配和协调，而健壮性表现在，当系统中有一个甚至几个计算机或通路发生故障时，其余部分可自动重构为一个新的系统，该系统仍可以工作，甚至可以继续其失效部分的全部工作。当故障排除后，系统自动恢复到重构前的状态。这种自动恢复功能就体现了系统的健壮性。研制分布式系统的根本出发点和目的就是因为它具有多机合作和健壮性。正是由于多机合作，系统才具有响应时间短、吞吐量大以及可用性好和可靠性高等特点。分布式系统是具有强大生命力的新生事物，是当前正在进行深入研究的热点之一。第4章 计算机的灵魂操作系统3嵌入式操作系统嵌入式操作系统嵌入式操作系统(Embedded
25、Operating System)是运行在嵌入式芯片环境中，对整个芯片以及它所操作和控制的各种部件装置等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。嵌入式操作系统具有高可靠性、实时性、占有资源少和低成本等优点。嵌入式操作系统通常配有对应的开发环境，用户可以利用嵌入式操作系统开发环境，设计符合各种应用要求的定制嵌入式操作系统。第4章 计算机的灵魂操作系统嵌入式操作系统是应用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式系统广泛应用在生活的各个方面，涵盖范围从便携设备到大型固定设施，如数码相机、手机、平板电脑、家用电器、医疗设备、交通灯、航空电子设备和工厂控制设备等，越来越多的嵌入式系统安装有实时操作系统。在嵌
26、入式领域常用的操作系统有嵌入式Linux、Windows Embedded、VxWorks等，以及广泛使用在智能手机或平板电脑等消费电子产品中的操作系统，如Android、iOS、Symbian、Windows Phone和BlackBerry OS等。第4章 计算机的灵魂操作系统1)Android操作系统Android操作系统俗称安卓系统，是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统。Android一词的本义指“机器人”，Android也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打
27、造的真正开放和完整的移动软件，主要使用于便携设备。目前Android尚无统一的中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系统由Andy Rubin开发，最初主要支持手机，2005年由Google收购注资，并组建了开放手机联盟加以开发改良，使之逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。第4章 计算机的灵魂操作系统Android的主要竞争对手是苹果公司的iOS以及RIM的Blackberry OS。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2008年9月22日，美国运营商T-Mobile USA在纽约正式发布第一款Google手机T-Mob
28、ile G1。该款手机是世界上第一部使用Android操作系统的手机，支持WCDMA/HSPA网络，理论下载速率的7.2 Mb/s，并支持WiFi。HTC G1操作界面Android 是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统。它包括操作系统、用户界面和应用程序移动电话工作所需的全部软件，谷歌与开放手机联盟合作开发了Android，这个联盟由包括中国移动、摩托罗拉、高通、宏第4章 计算机的灵魂操作系统达及T-Mobile在内的30多家技术和无线应用的领军企业组成。通过与运营商、设备制造商、开发商和其他有关各方结成深层次的合作伙伴关系，希望借助建立标准化、开放式的移动电话软件平台，
29、在移动产业内形成一个开放式的生态系统，此举必将推进更好、更快的创新，为移动用户提供不可预知的应用和服务。第4章 计算机的灵魂操作系统Android在正式发行之前，最开始拥有两个内部测试版本，并且以著名的“机器人”名称来对其进行命名，分别是阿童木(Android Beta)和发条机器人(Android 1.0)。后来由于涉及版权问题，谷歌将其命名规则变更为用甜点作为它们系统版本的代号的命名方法。甜点命名法开始于Android 1.5发布的时候。作为每个版本代表的甜点的尺寸越变越大，然后按照26个英文字母的顺序进行命名，如纸杯蛋糕(Android 1.5)、甜甜圈(Android1.6)、松饼(A
30、ndroid 2.0/2.1)、冻酸奶(Android 2.2)、姜饼(Android 2.3)、蜂巢(Android3.0)、冰激凌三明治(Android 4.0)，而最新一代Android版本名为果冻豆(Jelly Bean，Android4.1)。第4章 计算机的灵魂操作系统2)iOS智能操作系统iOS的智能手机操作系统的原名为iPhone OS，其核心与Mac OS X的核心同样都源自于Apple Darwin。它主要是给iPhone和iPod touch使用。就像其基于的Mac OS X操作系统一样，它也是以Darwin为基础的。系统操作占用大概512 MB的存储空间。iPhone的
31、主界面包括包括以下自带的应用程序：SMS(简讯)、日历、照片、相机、YouTube、股市、地图(AGPS辅助的Google地图)、天气、时间、计算机、备忘录、系统设定、iTunes(将会被链接到iTunes Music Store和iTunes广播目录)、App Store以及联络资讯，还有四个位于最下方的常用应用程式，即电话、Mail、Safari和iPod。第4章 计算机的灵魂操作系统在2007年苹果全球开发者大会上，苹果宣布iPhone和iPod Touch通过Safari互联网浏览器支持某些第三方应用程序，这些应用程序被称为Web应用程序。它们能通过AJAX互联网技术编写出来。2007
32、年10月17日，史提夫贾伯斯在一封张贴于苹果公司网页上的公开信上宣布软件开发工具包(SDK)，并在2008年2月提供给第三方开发商。随着SDK的发布，iPhone的爱好者便可以开发在iPhone上运行的应用程序了。iPhone SDK包含了所需的资料和工具，使用这些工具可以开发、测试、运行、调试和调优程序以适合iPhone OS。第4章 计算机的灵魂操作系统随着iPad和iPhone两款大热产品的用户越来越多，苹果的iOS智能操作系统也成为不少中国用户关注的问题。虽然苹果产品外形时尚让人心动，但无法掩盖苹果iOS系统弊端给人带来的痛苦：由于这种系统封闭性太强，用户无法自行安装iTunes之外的
33、应用程序；系统自带功能限制太多，数据的传输必须使用iTunes进行，上手难度太高，为了克服这些问题，一些苹果发烧友兼软件高手只能自行动手解决，于是“越狱”(Jailbreak)这个名词出现了，并且迅速在全球范围内风靡了起来。第4章 计算机的灵魂操作系统越狱是指破解iPhone OS对软件的限制，最大的优势在于免费下载app store里原本需要付费的软件和游戏，并支持黑客编写的“民间”软件。越狱就是破解系统，破解之后能免费安装苹果软件商店里的收费程序，最关键的是还能安装苹果在软件商店中禁止的一些涉及系统底层的软件，这些能大大改进iOS产品的性能、功能和使用方式。第4章 计算机的灵魂操作系统同样
34、的情况还存在于蓝牙功能上，不知道出于怎样的目的，苹果iOS原生的蓝牙功能只支持音频的传输，而无法传送视频、文本等数据文件，让不少用户苦恼不已。另外，苹果iOS最新的Facetime视频聊天功能本来只能通过WiFi网络来进行，而目前国内WiFi网络还不是太普及，所以视频聊天功能变得很不实用。对于蓝牙功能的限制，越狱后，可以通过安装一款名为iBuleNova的软件来轻松解决。至于聊天功能，则可以在越狱后安装一款名为My3G的软件来加以应对，借助这一软件，可以将3G网络“伪装”成WiFi网络让iPhone随时随地都可以启用视频聊天了。第4章 计算机的灵魂操作系统3)Windows Phone操作系统
35、Windows Phone是微软发布的一款手机操作系统，它将微软旗下的Xbox Live游戏、Zune音乐与独特的视频体验整合至手机中。2010年10月11日，微软公司正式发布了智能手机操作系统Windows Phone。2011年2月，诺基亚与微软达成全球战略同盟并深度合作共同研发。Windows Phone具有桌面定制、图标拖拽、滑动控制等一系列前卫的操作体验。其主屏幕通过提供类似仪表盘的体验来显示新的电子邮件、短信、未接来电、日历约会等，让人们对重要信息保持时刻更新。它还包括一个增强的触摸屏界面，更方便手指操作。史蒂夫-鲍尔默也表示：“全新的Windows手机把网络、个人第4章 计算机的
36、灵魂操作系统电脑和手机的优势集于一身，让人们可以随时随地享受到想要的体验。”Windows Phone力图打破人们与信息和应用之间的隔阂，提供适用于人们包括工作和娱乐在内完整生活的方方面面、最优秀的端到端体验。4)Windows Embedded操作系统1996年11月，Microsoft发布了Windows Embedded CE 1.0，从此正式进入了嵌入式产品市场。此后，Microsoft逐渐扩展出全系列的嵌入式操作系统，使开发人员能够通过一系列产品来构建下一代的32位设备，这些产品为空间占用量大小不等的设备提供了工具集和开发平台。第4章 计算机的灵魂操作系统从便携式超声波检测器到GPS
37、设备，从ATM到支持大型建筑机械的设备，数以千计的嵌入式设备使用Windows Embedded产品构建而成。凭借全面的功能、易用的工具、免费的评估工具包以及对大型社区支持网络的访问，Windows Embedded有助于加快产品上市，降低开发成本。Windows Embedded Standard 7是Windows 7的完全组件化的嵌入式操作系统版本，使开发人员可以构建运行成千上万种现有Windows应用程序和驱动程序的高级商用设备和消费类设备。使用Windows Embedded Standard 7，您可以优化设备上操作系统的空间占用量，因为可以只选择所需的驱动程序、服务和应用程序。通
38、过只使用所需组件，可以缩短开发时间、第4章 计算机的灵魂操作系统优化操作系统大小、降低硬件成本，并将可启动内核的大小缩小为40 MB。Windows Embedded Standard 7可用于瘦客户端和多功能打印机等设备。其他版本如：Windows Embedded POSReady是一款针对零售业优化的灵活的嵌入式操作系统，内置有联网功能和基于标准的即插即用支持，它允许您将各种零售或娱乐设备外设连接到单个POS系统；Windows Embedded POSReady可用于各种POS设备，包括自助结账系统、面向客户的信息网亭、收银机、加油机、自动柜员机和数字标牌等。第4章 计算机的灵魂操作系
39、统5)VxWorks实时嵌入式操作系统VxWorks是美国风河公司(WindRiver)于1983年设计开发的一种实时嵌入式操作系统(RTOS)，是目前嵌入式系统中使用广泛、市场占有率高的操作系统。它支持多种处理器，如x86、i960、Sun Sparc、Motorola MC68xxx、MIPS RX000、POWER PC等，大多数的VxWorks API是专有的。VxWork以其良好的持续发展能力、高性能的内核、友好的用户开发环境、高可靠性和实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通信、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的 F-16、FA
40、-18 战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连1997年4月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。第4章 计算机的灵魂操作系统VxWorks 的实时性做得非常好，其系统本身的开销也很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，延迟很短。VxWorks 提供的多任务机制中对任务的控制采用了占先式和轮转调度机制，充分保证了可靠的实时性，使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求，为应用的开发留下了更大的余地。由于VxWorks的高度灵活性，用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或做适当开发，来满足自己的实际应用需要。第4章 计算机的灵魂操作系统4.3 操操 作作
41、 系系 统统4.3.1 处理机处理机(CPU)管理管理处理机管理的主要功能是把CPU的时间有效地、合理地分配给各个正在运行的程序。系统资源是以进程为单位分配的，所以，处理机管理也可以说是进程管理。进程是一个正在执行的程序。一个程序被加载到内存，系统就创建了一个进程，程序结束后，该进程就消亡了。例如，在Windows操作系统中运行“记事本”应用程序三次，系统也就创建了三个进程。一个程序可以被多个进程执行，一个进程也可以同时执行一个或几个程序。可通过按Ctrl+Alt+Del组合键在任务管理器中查看进程的情况。进程有动态性、并发性、独立性、异步性四个特征和就绪、运行、挂起三个基本状态。第4章 计算
42、机的灵魂操作系统为了更好地实现并发处理和共享资源，提高CPU的利用率，许多操作系统把进程再“细分”成线程(Threads)。线程也称为轻量级的进程，描述进程内的执行，是分配CPU时间的基本单位。一个进程可以有多个线程，它们共享许多资源。例如，一个简单的文字聊天程序必须处理用户输入的文字，并将文字通过网络发送给对方，而且还要能接收对方传送过来的文字，并将文字显示到屏幕。若使用线程，则生成一个线程来负责发送或接收，而且该线程可以共享进程中的许多资源。第4章 计算机的灵魂操作系统目前大部分的应用程序都是多线程的结构。通常采用的策略有先来先服务、短作业优先、时间片轮转和基于优先权等。这些策略都是很好地
43、把我们日常生活中的管理办法巧妙地应用到操作系统之中，如先来先服务策略：人们在银行办理业务时，由于人多，客户需先领个号码纸，上面写着客户排的编号和前面还有未服务客户的数目，客户按照号码，依次排队办理服务。这个策略公平而简单。第4章 计算机的灵魂操作系统4.3.2 存储器管理存储器管理存储器管理的主要功能有以下四个方面：(1)虚拟内存，内存空间与外存相比是非常有限的，操作系统设计人员就利用外存的大硬盘空间来模拟内存，这样内存的空间就大大增加，能够运行的程序的大小也大大增加，为用户提供了一个比实际内存大得多的内存空间。这就是以小变大的思维，就像魔术师一样很神奇地将一张小扑克牌变成了一张几倍大的大扑克
44、牌。虚拟内存在Windows中称为页面文件，安装Windows时就创建了虚拟内存页面文件(pagefile.sys)，默认大于计算机中RAM的1.5倍，可根据实际情况自动调整。第4章 计算机的灵魂操作系统(2)存储器分配，让很多程序共享同一个物理内存。这就需要对物理内存进行分割和保护，不让一个程序访问另一个程序所占的内存空间。在生活中，同一个办公室人员各自都不希望别人跑到自己的办公桌来拿这拿那，大家各自干自己的工作，互不干扰。因此，合理地进行存储器分配，可以提高它们的利用率，同时提高系统的运行速度。第4章 计算机的灵魂操作系统(3)地址的转换，主要是针对程序员编程时，无法知道程序存放的真实物理
45、地址，只能使用逻辑地址，由操作系统将其转换成物理地址。就像生活中，我们开车到一个城市的某个陌生旅游地点(物理地址)，只知道这个城市高速公路的方向(如上海到北京，这就是逻辑地址)，具体的旅游地点不知道怎么去。通常采取的办法是：用GPS进行导航，或者买一份北京市区地图查找路线，或者向人打听所去的地方。在计算机里操作系统类似人们采取的策略经计算自动将程序放在存储器的指定位置。(4)信息的保护，采用软件和硬件结合的保护措施，使在内存中的多进程各自再分配到的存储空间之内，否则就拒绝访问，并发出出错信息。第4章 计算机的灵魂操作系统4.3.3 I/O设备管理设备管理I/O设备管理负责I/O设备的分配与操纵
46、，它为用户提供以下五个方面的功能：(1)设备驱动程序，用户使用设备之前，该设备必须安装驱动程序，否则无法使用。操作系统提供一套设备驱动程序的标准框架，在安装操作系统时，会自动检测设备并安装相关的设备驱动程序，以后用户如果需要添加新的设备，必须再安装相应的驱动程序。(2)即插即用(Plug and Play，PnP)，无需手动配置驱动程序就可以立即使用。并不是说不需要设备驱动程序，而是操作系统能自动检测到大部分已知设备并自动安装驱动程序。第4章 计算机的灵魂操作系统(3)通用即插即用(Universal Plug and Play，UPnP)，它是针对网络设备提出的一种技术，它让计算机自动发现和
47、使用基于网络的硬件设备，实现一种“零配置”和“隐性”的联网过程，自动发现和控制来自各家厂商的各种网络设备。UPnP面向的是未来社会中的信息家电。(4)集中管理，如在Windows操作系统中，对千差万别的设备进行集中统一的管理，系统中是设备管理器和控制面板，在设备管理器中，可以了解计算机上硬件的配置信息，也可以查看硬件状态，并更新设备驱动程序。控制面板中几乎包含了系统中所有软、硬件的配置选项，可以自行设置和定义。第4章 计算机的灵魂操作系统(5)提高设备的使用效率，有两种主要技术：通道和缓冲。通道技术较复杂，不作介绍；缓冲技术有缓冲区和高速缓存。缓冲区是一个介于两个设备或设备与应用程序之间传递数
48、据的内存区域，主要作用是提供给不同速度的设备之间传递数据。高速缓存是一种先将数据复制到速度较快的内存中再进行访问，由于它比一般内存快很多，所以访问数据也较快。在生活我们也能体验缓冲区的意思，如网上购物，物流(高速)将用户所购买的商品暂存在物流公司所设置的寄存点(缓冲区)，然后通知用户去取物件(低速)，但物流不可能将商品一一送达每个人，这种工作效率极低。因此，为了匹配速度，就在高速物流和低速取物件之间设置一个缓冲区(寄存点)，这样就大大提高了工作效率。第4章 计算机的灵魂操作系统4.3.4 文件管理文件管理文件是计算机中信息的主要存放形式，也是用户存放在计算机中最重要的资源。随着计算机应用需求的
49、不断增长，快速、高效地处理大量程序和数据等信息是计算机的首要任务之一，而这些信息通常存储在磁盘、磁带、光盘等外部存储器中。文件管理功能就是专门负责管理这些数据信息的，为用户提供了一个简单、统一的访问文件的方法，用户可以按照文件名高效、快速和方便地存储信息，而不必考虑各种外部存储器的差异，不必了解文件在外部存储器上的具体物理位置以及是如何存放的。文件管理提供了以下三个方面的功能：(1)文件存储空间的管理，即由文件系统对诸多文件第4章 计算机的灵魂操作系统及文件的存储空间实施统一的管理。其主要任务是为每个文件分配必要的外存空间，提高外存的利用率，并有助于提高文件系统的运行速度。为此，系统设置了相应
50、的数据结构，用于记录文件存储空间的使用情况，以供操作系统分配存储空间时参考；此外，它还具有对存储空间进行分配和回收的功能。为了提高存储空间的利用率，对存储空间的分配通常采用离散分配方式，以减少外存零头，并以盘块为基本分配单位。盘块的大小通常为512 B8 KB。(2)目录管理。首先，为了使用户能方便地在外存上找到自己所需的文件，通常由系统为每个文件建立一个目录项。目录项包括文件名、文件属性、文件在磁盘上的物理位置等。由若干个目录项又第4章 计算机的灵魂操作系统可构成一个目录文件。目录管理的主要任务是为每个文件建立其目录项，并对众多的目录项加以有效的组织，以实现方便的按名存取，即用户只需提供文件
