作業系統(英語;Operating System,簡稱OS)是一管理電腦硬體與軟體資源的程式,同時也是計算機系統的核心與基石。作業系統身負諸如管理與配置記憶體、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入與輸出裝置、操作網絡與管理檔案系統等基本事務。作業系統是管理計算機系統的全部硬體資源包括軟體資源及資料資源;控制程式運作;改善人機界面;為其它應用軟體提供支援等,使計算機系統所有資源最大限度地發揮作用,為使用者提供友善的、有效的、友善的服務界面。作業系統是一個龐大的管理控制程式,大緻包括5個方面的管理功能:程序與處理機管理、作業管理、存儲管理、裝置管理、檔案管理。目前微機上常見的作業系統有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的作業系統具有并發性、共享性、虛拟性和不确定性四個基本特征。
作業系統的型态非常多樣,不同機器安裝的OS可從簡單到複雜,可從手機的嵌入式系統到超級電腦的大型作業系統。許多作業系統制造者對OS的定義也不大一緻,例如有些OS內建了圖形化使用者界面,而有些OS僅使用文本接口,而将圖形界面視為一種非必要的應用程式。
作業系統理論在計算機科學中為曆史悠久而又活躍的分支,而作業系統的設計與實作則是軟體工業的基礎與核心
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作業系統大緻可分為6種類型。
①簡單作業系統。它是計算機初期所配置的作業系統,如IBM公司的磁盤作業系統DOS/360和微型計算機的作業系統CP/M等。這類作業系統的功能主要是操作指令的執行,檔案服務,支援進階程式設計語言編譯程式和控制外部裝置等。
②分時系統。它支援位于不同終端的多個使用者同時使用一台計算機,彼此獨立互不幹擾,使用者感到好像一台計算機全為他所用。
③實時作業系統。它是為實時計算機系統配置的作業系統。其主要特點是資源的配置設定和排程首先要考慮實時性然後才是效率。此外,實時作業系統應有較強的容錯能力。
④網絡作業系統。它是為計算機網絡配置的作業系統。在其支援下,網絡中的各台計算機能互相通信和共享資源。其主要特點是與網絡的硬體相結合來完成網絡的通信任務。
⑤分布作業系統。它是為分布計算系統配置的作業系統。它在資源管理,通信控制和作業系統的結構等方面都與其他作業系統有較大的差別。由于分布計算機系統的資源分布于系統的不同計算機上,作業系統對使用者的資源需求不能像一般的作業系統那樣等待有資源時直接配置設定的簡單做法而是要在系統的各台計算機上搜尋,找到所需資源後才可進行配置設定。對于有些資源,如具有多個副本的檔案,還必須考慮一緻性。所謂一緻性是指若幹個使用者對同一個檔案所同時讀出的資料是一緻的。為了保證一緻性,作業系統須控制檔案的讀、寫、操作,使得多個使用者可同時讀一個檔案,而任一時刻最多隻能有一個使用者在修改檔案。分布作業系統的通信功能類似于網絡作業系統。由于分布計算機系統不像網絡分布得很廣,同時分布作業系統還要支援并行處理,是以它提供的通信機制和網絡作業系統提供的有所不同,它要求通信速度高。分布作業系統的結構也不同于其他作業系統,它分布于系統的各台計算機上,能并行地處理使用者的各種需求,有較強的容錯能力。⑥智能作業系統(見智能軟體)。
功能
作業系統的主要功能是資源管理,程式控制和人機互動等。計算機系統的資源可分為裝置資源和資訊資源兩大類。裝置資源指的是組成計算機的硬體裝置,如中央處理器,主存儲器,磁盤存儲器,列印機,錄音帶存儲器,顯示器,鍵盤輸入裝置和滑鼠等。資訊資源指的是存放于計算機内的各種資料,如檔案,程式庫,知識庫,系統軟體和應用軟體等。
資源管理
系統的裝置資源和資訊資源都是作業系統根據使用者需求按一定的政策來進行配置設定和排程的。作業系統的存儲管理就負責把記憶體單元配置設定給需要記憶體的程式以便讓它執行,在程式執行結束後将它占用的記憶體單元收回以便再使用。對于提供虛拟存儲的計算機系統,作業系統還要與硬體配合做好頁面排程工作,根據執行程式的要求配置設定頁面,在執行中将頁面調入和調出記憶體以及回收頁面等。
處理器管理或稱處理器排程,是作業系統資源管理功能的另一個重要内容。在一個允許多道程式同時執行的系統裡,作業系統會根據一定的政策将處理器交替地配置設定給系統内等待運作的程式。一道等待運作的程式隻有在獲得了處理器後才能運作。一道程式在運作中若遇到某個事件,例如啟動外部裝置而暫時不能繼續運作下去,或一個外部事件的發生等等,作業系統就要來處理相應的事件,然後将處理器重新配置設定。
作業系統的裝置管理功能主要是配置設定和回收外部裝置以及控制外部裝置按使用者程式的要求進行操作等。對于非存儲型外部裝置,如列印機、顯示器等,它們可以直接作為一個裝置配置設定給一個使用者程式,在使用完畢後回收以便給另一個需求的使用者使用。對于存儲型的外部裝置,如磁盤、錄音帶等,則是提供存儲空間給使用者,用來存放檔案和資料。存儲性外部裝置的管理與資訊管理是密切結合的。
資訊管理是作業系統的一個重要的功能,主要是向使用者提供一個檔案系統。一般說,一個檔案系統向使用者提供建立檔案,撤銷檔案,讀寫檔案,打開和關閉檔案等功能。有了檔案系統後,使用者可按檔案名存取資料而無需知道這些資料存放在哪裡。這種做法不僅便于使用者使用而且還有利于使用者共享公共資料。此外,由于檔案建立時允許建立者規定使用權限,這就可以保證資料的安全性。
程式控制
一個使用者程式的執行自始至終是在作業系統控制下進行的。一個使用者将他要解決的問題用某一種程式設計語言編寫了一個程式後就将該程式連同對它執行的要求輸入到計算機内,作業系統就根據要求控制這個使用者程式的執行直到結束。作業系統控制使用者的執行主要有以下一些内容:調入相應的編譯程式,将用某種程式設計語言編寫的源程式編譯成計算機可執行的目标程式,配置設定記憶體儲等資源将程式調入記憶體并啟動,按使用者指定的要求處理執行中出現的各種事件以及與操作員聯系請示有關意外事件的處理等。
人機互動
作業系統的人機互動功能是決定計算機系統“友善性”的一個重要因素。人機互動功能主要靠可輸入輸出的外部裝置和相應的軟體來完成。可供人機互動使用的裝置主要有鍵盤顯示、滑鼠、各種模式識别裝置等。與這些裝置相應的軟體就是作業系統提供人機互動功能的部分。人機互動部分的主要作用是控制有關裝置的運作和了解并執行通過人機互動裝置傳來的有關的各種指令和要求。早期的人機互動設施是鍵盤顯示器。操作員通過鍵盤打入指令,作業系統接到指令後立即執行并将結果通過顯示器顯示。打入的指令可以有不同方式,但每一條指令的解釋是清楚的,唯一的。随着計算機技術的發展,操作指令也越來越多,功能也越來越強。随着模式識别,如語音識别、漢字識别等輸入裝置的發展,操作員和計算機在類似于自然語言或受限制的自然語言這一級上進行互動成為可能。此外,通過圖形進行人機互動也吸引着人們去進行研究。這些人機互動可稱為智能化的人機互動。這方面的研究工作正在積極開展。
Linux的優缺點
選擇GUN/Linux的理由優點:
1安全 - 幾乎不存在諸如病毒、間諜軟體、流氓軟體之類的問題。
2易維護 - 請忘掉掃描病毒、磁盤碎片整理、清理系統資料庫以及頻繁的被要求重新開機等等諸如此類的問題。
3穩定 - GNU/Linux 是非常穩定的。 雖然個别應用程式可能會崩潰,但作業系統本身的崩潰是非常罕見的。(事實上一些非官方打包程式是較為不穩定的)
4軟體自由/開源 - 您可以随意的使用軟體。如果您願意的話,甚至可以自由地學習程式源代碼,修改程式以及任意的分享程式,而不用受制于所謂的使用者許可協定。(當然要在GPL或者其他開源許可協定的條件之下)
5開放标準 - GNU/Linux 和運作在其上的應用程式,大多數都符合開放标準,這使得與其他平台的無縫相容成為可能,并幫助您避免受制于一些廠商的限制。
6社群 - GNU/Linux已經被形容為 "world wide team sport",由全世界的優秀程式員提供支援。
7低成本 - 大多數 GNU/Linux 發行版是可以免費下載下傳的,并且擁有大量的免費程式支援。此外,大多數 GUN/Linux 對硬體的要求較低,這意味着您并不需要頻繁的對硬體進行更新。 8合法 - 人們可以合法并且免費的擷取一些高品質的軟體,這意味着我們并不必要去盜版或者使用盜版(當然這是非法的),也不會受制于一些利用壟斷地位而濫用市場支配手段的企業。(是不是該特指下微軟...)
9透明公開 - 絕大多數 GNU/Linux 是開放開發的,使用公共郵件清單、公共IRC頻道、公共bug追蹤、公共新特性追蹤等等。
10多樣選擇 - 在 Linux 的世界中,有很多不同的發行版本,有些由商業公司支援,有些則由非商業組織維護。這些不同的發行版本可以運作在不同類型的計算機上,比如手機、個人計算機甚至超級電腦。我們甚至可以根據自己的愛好和需要選擇不同的桌面環境,以更好的完成我們的工作。
11嘗新 - 或許僅僅是為了不斷的嘗試一些新的或者不同的東西,成為很多人最原始的動機。
改用GUN/Linux的一些挑戰
1從頭學起 - 您将會學習一個全新的不同的作業系統、很多新的程式,以及很多全新的名詞術語。 ——并且您需要 忘卻 在其他作業系統(如MS Windows)上學習的舊知識。
2缺失的應用軟體和遊戲 - 您會失去一些熟知的應用程式,典型的如Microsoft Office、 Adobe Photoshop 和其他流行的大型主流遊戲。雙系統啟動、WINE或虛拟機會提供這問題的部分解決辦法。當然有很多可選的高品質 GNU/Linux 原生軟體值得用,後面将介紹各種 GNU/Linux 下的應用軟體。
3缺少硬體支援 - 絕大多數硬體是支援的,但不是全部——在購買新硬體元件前建議您研究一下相容性 ——越新的和分布越少的元件,出問題的風險越大。
4尋求幫助更難 - 通常朋友、家人、同僚不能幫您解決 GNU/Linux 相關問題,是以您需要線上擷取幫助,這通常并不如您的朋友“現場”幫您解決那樣高效。
Windows優點
- ·Windows電腦提供了大量的靈活性和定制(含硬體和軟體)
- ·Windows電腦提供的尖端的硬體支援
- ·Windows有比任何其他平台更多的軟體
- ·Windows提供了巨大的向後相容性
- ·Windows提供了一個偉大的遊戲體驗,全拜尖端的硬體支援和大量的遊戲
- ·Windows提供了音樂制作更好的選擇
Windows缺點
- ·不是免費的軟體,采用二進制代碼,不易修改作業系統本身。漏洞比較多。和linux和unix系統相比,網絡功能相對較差,源碼不開放。不利于作業系統的開發。