計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第5章操作系統(tǒng)知識(shí)目錄CONTENTS03操作系統(tǒng)的功能01操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展02操作系統(tǒng)的特征0405操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程操作系統(tǒng)實(shí)例操作系統(tǒng)的形成與發(fā)展操作系統(tǒng)概念；操作系統(tǒng)的形成；操作系統(tǒng)的發(fā)展/01操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)軟件控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種硬件和軟件資源。合理有效地組織計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作流程，使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高效運(yùn)行。為用戶提供一個(gè)方便操作使用計(jì)算機(jī)的友好界面。操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)的主要特性（從用戶視角看）有效性：在未配置操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU等資源會(huì)經(jīng)常處于空閑狀態(tài)而得不到充分利用，存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)由于無(wú)序而浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間；配置了高性能操作系統(tǒng)后，可使CPU等部件由于減少等待時(shí)間而得到有效的利用，使存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)有序而節(jié)省存儲(chǔ)空間。方便性：沒(méi)有操作系統(tǒng)，就只能通過(guò)控制臺(tái)輸入控制命令，以這種方式操作使用計(jì)算機(jī)是讓人非常頭疼的一件事情，只適用于專業(yè)人員；有了操作系統(tǒng)，特別是有了功能強(qiáng)大、界面友好的操作系統(tǒng)，使操作使用計(jì)算機(jī)的變得非常容易和方便。操作系統(tǒng)的形成人工操作用穿孔機(jī)將編寫(xiě)好的程序及相應(yīng)的數(shù)據(jù)穿孔在紙帶/卡片上，通過(guò)紙帶/卡片機(jī)輸入計(jì)算機(jī)。啟動(dòng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序，通過(guò)控制臺(tái)上的開(kāi)關(guān)、按鈕和指示燈來(lái)操作和控制程序的執(zhí)行。程序執(zhí)行完并取走計(jì)算結(jié)果后，下一個(gè)用戶才能使用該計(jì)算機(jī)。高速的CPU絕大部分時(shí)間處于等待慢速的手工操作和外設(shè)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)資源得不到有效利用。操作系統(tǒng)的形成批處理操作系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)把一批作業(yè)放入外存,但一次只調(diào)用一道作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存運(yùn)行。作業(yè)是指用戶在一次數(shù)據(jù)處理中要求計(jì)算機(jī)所做的全部工作的總和，由用戶程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說(shuō)明書(shū)組成。多道批處理系統(tǒng)從外存中把多道作業(yè)同時(shí)調(diào)入內(nèi)存。內(nèi)存中的多個(gè)作業(yè)可以交替執(zhí)行，但不能進(jìn)行人機(jī)交互。操作系統(tǒng)的形成分時(shí)操作系統(tǒng)把CPU的時(shí)間分成微小的時(shí)間片，按時(shí)間片輪流為多個(gè)終端服務(wù)。具有人機(jī)對(duì)話功能。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)/硬實(shí)時(shí)任務(wù)；實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)/軟實(shí)時(shí)任務(wù)。通用操作系統(tǒng)同時(shí)具備實(shí)時(shí)/分時(shí)/批處理功能，按優(yōu)先級(jí)分類處理。UNIX的早期版本是當(dāng)時(shí)通用操作系統(tǒng)的代表。操作系統(tǒng)的發(fā)展微機(jī)操作系統(tǒng)單用戶單任務(wù)：只允許一個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)，且只允許該用戶運(yùn)行一個(gè)程序，如CP/M、MS-DOS。單用戶多任務(wù)：只允許一個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)，但允許該用戶運(yùn)行多個(gè)程序，如Windows10。多用戶多任務(wù)：允許多個(gè)用戶使用計(jì)算機(jī)，且每個(gè)用戶可以分別執(zhí)行多個(gè)程序，如UNIX和Linux。操作系統(tǒng)的發(fā)展多處理器操作系統(tǒng)非對(duì)稱模式，又稱為主從模式。在非對(duì)稱模式中，把處理器分為主處理器和從處理器兩類。主處理器只有一個(gè)，其上安裝有操作系統(tǒng)，用于管理整個(gè)系統(tǒng)的資源，并負(fù)責(zé)為各從處理器分配任務(wù)及協(xié)調(diào)從處理器的運(yùn)行。從處理器可有多個(gè)，它們執(zhí)行預(yù)先規(guī)定的任務(wù)及由主處理器所分配的任務(wù)。主從式操作系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，但資源利用率比較低。對(duì)稱模式。在對(duì)稱模式中，所有處理器的地位都是相同的。在每個(gè)處理器上運(yùn)行一個(gè)相同的備份操作系統(tǒng)，用它來(lái)管理本地資源和控制進(jìn)程的運(yùn)行以及各處理器之間的通信。對(duì)稱模式操作系統(tǒng)資源利用率和整體性能比較高，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。操作系統(tǒng)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能：網(wǎng)絡(luò)通信、資源管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)例：WindowsNT,WindowsServer，網(wǎng)絡(luò)版的UNIX和Linux。分布式操作系統(tǒng)多個(gè)分散的處理單元經(jīng)網(wǎng)絡(luò)互連形成分布式系統(tǒng)，每個(gè)單元包括處理器和局部存儲(chǔ)器。分布式操作系統(tǒng)把分布式系統(tǒng)虛擬成一臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式操作系統(tǒng)嵌入到其他設(shè)備中并控制被嵌入設(shè)備運(yùn)行的計(jì)算機(jī)稱為嵌入式計(jì)算機(jī)。運(yùn)行在嵌入式計(jì)算機(jī)中的操作系統(tǒng)稱為嵌入式操作系統(tǒng)，VxWorks、銀河麒麟嵌入式操作系統(tǒng)等是常用的嵌入式操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性；共享性；虛擬性；異步性/02操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性并發(fā)是指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，而并行指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻發(fā)生。在多處理機(jī)系統(tǒng)中，可以有多個(gè)進(jìn)程并行執(zhí)行，一個(gè)處理機(jī)執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，但不能并行執(zhí)行，即多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程交替地使用一個(gè)處理機(jī)，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理機(jī)在這些進(jìn)程之間的切換。進(jìn)程是調(diào)入內(nèi)存正在運(yùn)行或準(zhǔn)備運(yùn)行的程序。操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性并發(fā)性改變了在一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)進(jìn)程對(duì)CPU的獨(dú)占，可以讓多個(gè)進(jìn)程交替地使用CPU，從而有效提高CPU的利用率，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力，但也使系統(tǒng)管理變得復(fù)雜，操作系統(tǒng)要具備控制和管理各種并發(fā)活動(dòng)的能力。在一臺(tái)單處理機(jī)的微型機(jī)上，一邊聽(tīng)音樂(lè)、一邊編輯文檔，還同時(shí)運(yùn)行著一個(gè)訓(xùn)練分類模型的程序，這就是并發(fā)執(zhí)行。操作系統(tǒng)的特征共享性共享是指系統(tǒng)中的資源可供多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程共同使用。共享可以提高系統(tǒng)資源的利用率。并發(fā)性和共享性是操作系統(tǒng)的兩個(gè)互為存在條件的基本特征。資源共享是以進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行為條件的，若系統(tǒng)不允許進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，也就不存在資源共享問(wèn)題。若操作系統(tǒng)不能對(duì)資源共享進(jìn)行有效管理，則會(huì)影響進(jìn)程正確地并發(fā)執(zhí)行，甚至無(wú)法并發(fā)執(zhí)行。操作系統(tǒng)的特征虛擬性虛擬是指通過(guò)某種技術(shù)把一個(gè)物理實(shí)體變成若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，對(duì)應(yīng)物是虛的，是用戶感覺(jué)到的。在分時(shí)系統(tǒng)中，利用分時(shí)技術(shù)可以把物理上的一個(gè)CPU虛擬為邏輯上的多個(gè)CPU，邏輯上的CPU稱為虛擬處理機(jī)。在操作系統(tǒng)中，虛擬性主要是通過(guò)分時(shí)使用的方式實(shí)現(xiàn)的。操作系統(tǒng)的特征異步性在多道程序環(huán)境下，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，但由于資源及控制方式等因素的限制，進(jìn)程的執(zhí)行并非一次性地連續(xù)執(zhí)行完，通常是以“斷斷續(xù)續(xù)”的方式進(jìn)行。內(nèi)存中的每個(gè)進(jìn)程在何時(shí)執(zhí)行，何時(shí)暫停，以怎樣的速度向前推進(jìn)，每個(gè)進(jìn)程總共需要多長(zhǎng)時(shí)間才能完成，都是不可預(yù)知的。先進(jìn)入內(nèi)存的進(jìn)程不一定先完成，而后進(jìn)入內(nèi)存的進(jìn)程也不一定是后完成，即進(jìn)程是以異步方式運(yùn)行的。操作系統(tǒng)要嚴(yán)格保證，只要運(yùn)行環(huán)境相同，多次運(yùn)行同一進(jìn)程，都應(yīng)獲得完全相同的結(jié)果。操作系統(tǒng)的功能處理器管理；存儲(chǔ)器管理；設(shè)備管理；文件管理；網(wǎng)絡(luò)與通信管理；用戶接口/03處理器管理功能進(jìn)程需要獲得處理器（CPU）的使用權(quán)才能運(yùn)行。在多道程序系統(tǒng)中，往往同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程需要處理器。所以處理器管理的主要任務(wù)是對(duì)處理器進(jìn)行分配，并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行有效控制和管理，最大限度地提高處理機(jī)的利用率。在一個(gè)允許多道程序同時(shí)執(zhí)行的單處理器系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)一定的策略將處理器交替地分配給系統(tǒng)內(nèi)等待運(yùn)行的進(jìn)程，等待運(yùn)行的進(jìn)程只有在獲得了處理器的使用權(quán)后才能運(yùn)行。處理器管理功能在多道程序環(huán)境下，處理器的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位的。進(jìn)程就是調(diào)入內(nèi)存正在運(yùn)行或準(zhǔn)備運(yùn)行的程序。當(dāng)一個(gè)程序需要運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)將其調(diào)入內(nèi)存，為其創(chuàng)建進(jìn)程，并加入進(jìn)程隊(duì)列，等待運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)程被調(diào)度運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)為其分配處理器；一旦為進(jìn)程分配的處理器時(shí)間用完或某個(gè)外部事件發(fā)生，進(jìn)程需要釋放處理器，等待下一次調(diào)度；當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束后，操作系統(tǒng)釋放其所占用處理器等資源，并撤銷該進(jìn)程。處理器管理功能在Windows操作系統(tǒng)中，可以在任務(wù)管理器中查看進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)等信息。存儲(chǔ)器管理功能存儲(chǔ)器管理的主要任務(wù)是提高存儲(chǔ)器的使用效率，使程序更好的得以執(zhí)行，并能從邏輯上對(duì)內(nèi)存進(jìn)行擴(kuò)充。存儲(chǔ)器管理是指內(nèi)存管理，它負(fù)責(zé)把內(nèi)存單元分配給有需要的程序以便讓它執(zhí)行，在程序執(zhí)行結(jié)束后再將其占用的內(nèi)存單元收回以便給其他程序使用。存儲(chǔ)器管理的具體功能包括內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、地址映射和內(nèi)存擴(kuò)充等。存儲(chǔ)器管理功能內(nèi)存分配內(nèi)存分配的主要任務(wù)是為每道程序分配各自所需的內(nèi)存空間，使其得以運(yùn)行，提高存儲(chǔ)器的利用率。操作系統(tǒng)需要記錄內(nèi)存的使用情況，處理用戶或程序提出的內(nèi)存申請(qǐng)，按照某種策略分配內(nèi)存，并在程序結(jié)束運(yùn)行后及時(shí)回收其所占用內(nèi)存。內(nèi)存保護(hù)內(nèi)存保護(hù)的主要任務(wù)是確保每道程序都在分配給自己的內(nèi)存空間中運(yùn)行，互不干擾，也不會(huì)侵占操作系統(tǒng)所占用內(nèi)存空間。為實(shí)現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)，需要建立內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)對(duì)程序指令所訪問(wèn)的地址進(jìn)行越界檢查，如果越界，則停止此程序的執(zhí)行。存儲(chǔ)器管理功能地址映射當(dāng)用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，源程序經(jīng)過(guò)編譯后，目標(biāo)程序的地址都是邏輯地址（距離程序開(kāi)始位置的相對(duì)地址），而不是真正的內(nèi)存地址。當(dāng)程序需要裝入內(nèi)存時(shí)，操作系統(tǒng)要將邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存地址（物理地址）。這種將邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過(guò)程稱為地址映射。內(nèi)存擴(kuò)充由于物理內(nèi)存的擴(kuò)充受到主板內(nèi)存容量、內(nèi)存插槽數(shù)量等因素的限制，因此常采用邏輯上擴(kuò)充內(nèi)存的方式，即虛擬內(nèi)存技術(shù)。虛擬內(nèi)存技術(shù)是將一部分外存當(dāng)內(nèi)存使用，使外存空間成為內(nèi)存空間的延伸。在不增加物理內(nèi)存的情況下，保證較大規(guī)模程序的執(zhí)行。存儲(chǔ)器管理功能在Windows操作系統(tǒng)中，對(duì)于虛擬內(nèi)存的管理可以在高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行。設(shè)備管理功能設(shè)備管理主要是分配和回收外部設(shè)備以及控制外部設(shè)備按用戶程序的要求工作，以提高CPU和外部設(shè)備的利用率。對(duì)于打印機(jī)、顯示器等非存儲(chǔ)型外部設(shè)備，它們可以直接作為一個(gè)設(shè)備分配給一個(gè)用戶程序，在使用完畢后回收以便給另一個(gè)有需求的用戶程序使用。對(duì)于磁盤(pán)、U盤(pán)等存儲(chǔ)型外部設(shè)備，則是提供存儲(chǔ)空間給用戶，用來(lái)存儲(chǔ)程序文件和數(shù)據(jù)文件。存儲(chǔ)型外部設(shè)備的管理與文件管理相互配合，共同完成相關(guān)的設(shè)備管理和文件管理功能。設(shè)備管理功能主要包括緩沖區(qū)管理、設(shè)備分配、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和設(shè)備獨(dú)立性等。文件管理功能

文件（file）是存放在計(jì)算機(jī)外存上的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。操作系統(tǒng)要具備文件管理功能，對(duì)存放在外存上的大量文件（程序也是一種文件）進(jìn)行有效的管理，以方便用戶操作使用這些文件，并保證文件內(nèi)容的安全。文件管理應(yīng)具有文件存儲(chǔ)空間管理、目錄管理、文件的讀寫(xiě)管理以及文件的安全保護(hù)等功能。文件管理功能文件命名同一外存上可能有很多文件，為了便于對(duì)文件的識(shí)別和管理，要給每個(gè)文件規(guī)定一個(gè)唯一的文件名。一個(gè)規(guī)范的文件名包括主文件名和擴(kuò)展名兩部分，格式如下：<主文件名>[.擴(kuò)展名］

一個(gè)文件可以有擴(kuò)展名，也可以沒(méi)有擴(kuò)展名，但必須要有主文件名，如果有擴(kuò)展名，要用點(diǎn)（.）與主文件名分開(kāi)。主文件名代表文件的特點(diǎn)，由用戶根據(jù)文件內(nèi)容命名；擴(kuò)展名代表文件屬于哪一類，一般使用相關(guān)軟件規(guī)定好的默認(rèn)擴(kuò)展名即可。文件管理功能常用文件擴(kuò)展名文件管理功能按層次組織文件外存的容量一般是比較大的，可以存放成千上萬(wàn)個(gè)文件，這么多的文件如果沒(méi)有一個(gè)好的組織結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致文件管理效率低下，如在上萬(wàn)個(gè)Word文檔中找出“2023年工作計(jì)劃”文件并不是一件很容易的事情。如果記得住文件名，還可以用文件搜索的方式；如果連文件名都沒(méi)有記住，就是一件很困難的事情了。按層次組織文件，會(huì)大大提高文件管理效率，特別是文件查找效率。文件管理功能按層次組織文件示例文件管理功能文件存儲(chǔ)空間管理建立一個(gè)新的文件時(shí)，系統(tǒng)要為其分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間；刪除一個(gè)文件時(shí)，系統(tǒng)要及時(shí)收回其所占用的空間。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)文件存儲(chǔ)空間的管理，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于記錄存儲(chǔ)空間的使用情況，作為為新建文件分配存儲(chǔ)空間的依據(jù)。為了提高存儲(chǔ)空間的利用率和空間分配效率，對(duì)存儲(chǔ)空間的分配通常是采用非連續(xù)分配方式，并以塊為基本分配單位，塊的大小通常為512B～4KB甚至更大。一個(gè)文件的內(nèi)容可能存放在多段物理存儲(chǔ)區(qū)域中，系統(tǒng)要有一種良好的機(jī)制把它們從邏輯上連接起來(lái)。文件管理功能文件目錄管理一個(gè)文件夾對(duì)應(yīng)外存中的一塊存儲(chǔ)區(qū)域，文件夾中的文件內(nèi)容就存放在這塊區(qū)域中，這塊存儲(chǔ)區(qū)域分成兩個(gè)部分：目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)。目錄區(qū)用于存放文件的目錄項(xiàng)，每個(gè)文件有一個(gè)目錄項(xiàng)，包含文件名、文件屬性、文件大小、建立或修改日期、文件在外存上的開(kāi)始位置等信息。數(shù)據(jù)區(qū)用于存放文件的實(shí)際內(nèi)容。目錄管理的主要任務(wù)是為每個(gè)文件建立目錄項(xiàng)，并對(duì)由目錄項(xiàng)組成的目錄區(qū)進(jìn)行管理，能有效提高文件操作效率。文件管理功能文件的讀寫(xiě)管理文件的讀寫(xiě)管理就是根據(jù)用戶的請(qǐng)求，從文件中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入文件。文件讀寫(xiě)也稱為文件存取。在進(jìn)行文件讀寫(xiě)時(shí)，首先根據(jù)文件名去查看文件目錄區(qū)，找到文件在外存中的開(kāi)始位置；然后對(duì)文件進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作。文件的安全保護(hù)提供安全保護(hù)機(jī)制，防止文件內(nèi)容被非法讀取和篡改，保證文件的安全。文件系統(tǒng)需要提供一般采取多級(jí)安全控制措施，一是系統(tǒng)級(jí)控制，設(shè)置賬號(hào)和密碼；二是用戶級(jí)控制，設(shè)置文件存取權(quán)限；三是文件級(jí)控制，設(shè)置文件屬性（如只讀）、密碼保護(hù)、文件加密等措施。文件管理功能

文件管理功能由操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)提供，Windows文件系統(tǒng)主要有文件分配表（FAT）、新技術(shù)文件系統(tǒng)（NTFS)和復(fù)原文件系統(tǒng)(REFS)三種格式。

NTFS兼顧了磁盤(pán)空間的使用和訪問(wèn)效率，單個(gè)文件大小可以超過(guò)4GB，硬盤(pán)分區(qū)可達(dá)到2TB，在文件和文件夾權(quán)限設(shè)置、文件加密、設(shè)置磁盤(pán)配額和文件壓縮等方面具有更好的性能。

從Windows10開(kāi)始，微軟推出了REFS文件系統(tǒng)，相對(duì)于NTFS文件系統(tǒng)，REFS文件格式具有更高的可靠性和更好的數(shù)據(jù)恢復(fù)性。

為解決FAT32不支持4GB以上文件的限制，引入擴(kuò)展FAT文件系統(tǒng)（exFAT），exFAT只適用于閃存等移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。在使用Windows10/11操作系統(tǒng)時(shí)，硬盤(pán)的默認(rèn)文件格式是NTFS（可以改為REFS格式），U盤(pán)的默認(rèn)格式是FAT32（可以改為exFAT格式）。網(wǎng)絡(luò)通信管理功能隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展與普及，操作系統(tǒng)要具備網(wǎng)絡(luò)與通信管理功能，以保證網(wǎng)絡(luò)功能的正常、高效實(shí)現(xiàn)，主要包括資源管理、通信管理和網(wǎng)絡(luò)管理等。資源管理要保證網(wǎng)絡(luò)資源的共享，管理用戶對(duì)資源的訪問(wèn)，保證信息資源的安全性和完整性；通信管理就是通過(guò)通信軟件，按照通信協(xié)議的規(guī)定，完成網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)之間的信息傳送；網(wǎng)絡(luò)管理就是保證網(wǎng)絡(luò)的安全、高效運(yùn)行，并對(duì)出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障有合適的應(yīng)對(duì)技術(shù)，包括故障管理、安全管理、性能管理、日志管理和配置管理等。用戶接口命令接口用戶可通過(guò)命令接口向計(jì)算機(jī)發(fā)出命令以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。聯(lián)機(jī)用戶接口：由一組鍵盤(pán)操作命令及對(duì)應(yīng)的命令解釋程序所組成。當(dāng)用戶在終端（鍵盤(pán)）或控制臺(tái)上輸入一條命令后，系統(tǒng)便立即轉(zhuǎn)入命令解釋程序，對(duì)該命令進(jìn)行解釋并執(zhí)行該命令。脫機(jī)用戶接口：該接口是為批處理作業(yè)的用戶提供的，也稱為批處理用戶接口。它由一組作業(yè)控制語(yǔ)言組成。批處理作業(yè)的用戶不能直接與自己的作業(yè)交互作用，只能委托系統(tǒng)代替用戶對(duì)作業(yè)進(jìn)行控制和干預(yù)。早期使用的批處理操作系統(tǒng)提供脫機(jī)用戶接口。用戶接口程序接口程序接口是為用戶程序訪問(wèn)系統(tǒng)資源而設(shè)置的，是用戶程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑?，F(xiàn)在的操作系統(tǒng)都提供程序接口，如Windows操作系統(tǒng)是以應(yīng)用程序編程接口（API）的方式提供程序接口，WINAPI提供了大量的具有各種功能的函數(shù)，直接調(diào)用這些函數(shù)就能編寫(xiě)出各種界面友好、功能強(qiáng)大的應(yīng)用程序。例如，用Python語(yǔ)言編寫(xiě)程序時(shí)，通過(guò)第三方庫(kù)pywin32可以調(diào)用WINAPI函數(shù)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。用戶接口圖形接口圖形用戶接口（GUI）采用了圖形化的操作界面，用非常容易識(shí)別的各種圖標(biāo)將系統(tǒng)的各項(xiàng)功能、各種應(yīng)用程序和文件直觀、逼真地表示出來(lái)。通過(guò)鼠標(biāo)、菜單和對(duì)話框來(lái)完成對(duì)各種應(yīng)用程序和文件的操作。此時(shí)用戶已完全不必像使用命令接口那樣去記住命令名及格式，輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能實(shí)現(xiàn)很多功能。用戶被從繁瑣且單調(diào)的操作中解放出來(lái)，能夠?yàn)楦嗟姆菍I(yè)人員使用。Windows等操作系統(tǒng)因提供簡(jiǎn)潔方便的圖形接口而得到廣泛應(yīng)用。操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程BIOS模式啟動(dòng)；UEFI模式啟動(dòng)/04BIOS模式啟動(dòng)過(guò)程按下計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)，可在屏幕顯示“按DEL鍵進(jìn)入SETUP界面”時(shí)按下DEL鍵（有的是F2鍵）進(jìn)行CMOS設(shè)置。CMOS設(shè)置可更改日期和時(shí)間、CPU和內(nèi)存頻率、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、BOOT啟動(dòng)順序等內(nèi)容。計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)首先是從執(zhí)行BIOS自檢程序開(kāi)始的。BIOS存儲(chǔ)在ROM中，ROM中主要存儲(chǔ)的是自檢程序和引導(dǎo)程序。自檢順序?yàn)椋合冗M(jìn)行CPU、內(nèi)存等關(guān)鍵部件的診斷測(cè)試，接著識(shí)別并檢查顯卡、硬盤(pán)等外部設(shè)備。BIOS模式啟動(dòng)過(guò)程自檢通過(guò)后，BIOS引導(dǎo)程序開(kāi)始執(zhí)行，尋找硬盤(pán)上的主引導(dǎo)記錄MBR。MBR開(kāi)始讀取硬盤(pán)分區(qū)表，并找到活動(dòng)分區(qū)中的分區(qū)引導(dǎo)記錄PBR，然后把控制權(quán)交給PBR。PBR搜索活動(dòng)分區(qū)中的啟動(dòng)管理器BOOTMGR，并將控制權(quán)交給BOOTMGR。BOOTMGR尋找活動(dòng)分區(qū)中boot文件夾下的BCD文件（啟動(dòng)配置數(shù)據(jù)）。找到BCD后，BOOTMGR首先從BCD中讀取BOOTMGR菜單的語(yǔ)言版本信息，然后再調(diào)用相應(yīng)語(yǔ)言的啟動(dòng)菜單，之后顯示多操作系統(tǒng)選擇界面。如果只有Windows10操作系統(tǒng)，那么將直接進(jìn)入Windows10系統(tǒng)。BIOS模式啟動(dòng)過(guò)程BOOTMGR讀取Windows10系統(tǒng)所在盤(pán)中的Windows\System32\winload.exe文件，并且將控制權(quán)交給winload.exe。winload.exe加載Windows10內(nèi)核、硬件驅(qū)動(dòng)、服務(wù)等，然后加載個(gè)人設(shè)置、桌面等信息，從而完成整個(gè)Windows10系統(tǒng)的啟動(dòng)。UEFI引導(dǎo)方式啟動(dòng)過(guò)程UEFI模式相對(duì)于BIOS啟動(dòng)的一大特點(diǎn)在于其不必進(jìn)行硬件自檢，直接查找EFI系統(tǒng)分區(qū)(ESP)。ESP中主要存儲(chǔ)UEFI模式下系統(tǒng)的啟動(dòng)引導(dǎo)程序。BIOS啟動(dòng)過(guò)程中分區(qū)表存于MBR扇區(qū)之中，在UEFI模式下，出于兼容BIOS模式的考慮，通常讓硬盤(pán)從第2個(gè)扇區(qū)開(kāi)始存放GUID分區(qū)表（GPT)，第一個(gè)扇區(qū)仍存儲(chǔ)MBR。BIOS模式下啟動(dòng)過(guò)程中需要查找主分區(qū)、尋找活動(dòng)分區(qū)的分區(qū)引導(dǎo)記錄，在UEFI模式下，可直接在ESP分區(qū)中找到后續(xù)啟動(dòng)過(guò)程所需要的文件，首先找到并執(zhí)行ESP分區(qū)下的EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi。UEFI引導(dǎo)方式啟動(dòng)過(guò)程bootmgfw.efi會(huì)找到同一相對(duì)路徑下的BCD文件，與BIOS模式中相似，從BCD文件中讀取語(yǔ)言版本信息，然后調(diào)用相應(yīng)語(yǔ)言的啟動(dòng)菜單，之后在顯示器上顯示多操作系統(tǒng)選擇畫(huà)面。待選擇系統(tǒng)進(jìn)入后讀取\Windows\System32文件夾下的winload.efi，winload.efi加載Windows10內(nèi)核、硬件驅(qū)動(dòng)、服務(wù)等，然后加載個(gè)人設(shè)置、桌面等信息，從而完成整個(gè)Windows10系統(tǒng)的啟動(dòng)。上述過(guò)程中的.efi文件中調(diào)用的即是可擴(kuò)展固件接口，而上面提到的.efi文件即為可以直接在UEFI下運(yùn)行的程序。操作系統(tǒng)實(shí)例CP/M；DOS；Windows；macOS；UNIX；Linux；VxWorks/05CP/M操作系統(tǒng)CP/M微型計(jì)算機(jī)的第一個(gè)操作系統(tǒng)，誕生于1974年，有多個(gè)版本：CP/M-80、CP/M-86、CP/M-68K。主要功能能夠進(jìn)行文件管理，具有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)功能?？梢钥刂拼疟P(pán)的輸入輸出?？梢钥刂骑@示器的顯示以及打印機(jī)的輸出。DOS操作系統(tǒng)最早的版本是1981年8月推出的1.0版，一直發(fā)展到1995年的7.0版。在Windows流行之前，DOS一直占據(jù)微型機(jī)操作系統(tǒng)的霸主地位。有效地?cái)U(kuò)充了CP/M的功能，增加了許多內(nèi)部和外部命令，增強(qiáng)了文件系統(tǒng)的功能。我國(guó)曾推出基于MS-DOS的漢字磁盤(pán)操作系統(tǒng)CC-DOS，能夠有效處理漢字。Windows操作系統(tǒng)微軟公司從1983年開(kāi)始研發(fā)Windows操作系統(tǒng)，但Windows的流行是從3.0版開(kāi)始的。1990年由微軟公司推出的Windows3.0，以其易學(xué)易用、友好的圖形用戶界面，并能支持多任務(wù)和虛擬內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn)，得以很快地流行開(kāi)來(lái)，開(kāi)始逐步占領(lǐng)微型機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)。Windows95在1995年8月正式發(fā)布，這是第一個(gè)不要求使用者先安裝MS-DOS的Windows版本。從此Windows9x便取代Windows3.x以及MS-DOS操作系統(tǒng)，成為個(gè)人計(jì)算機(jī)的主流操作系統(tǒng)。Windows操作系統(tǒng)Windows家族的另一個(gè)重要分支是WindowsNT，是一種主要運(yùn)行在小型機(jī)和服務(wù)器上的操作系統(tǒng)，與支持個(gè)人應(yīng)用的Windows9x有很大的區(qū)別，采用客戶機(jī)/服務(wù)器與層次式結(jié)合的模型，支持多進(jìn)程并發(fā)，有較強(qiáng)的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)功能和較高的系統(tǒng)安全性，。Windows2000是在WindowsNT5.0的基礎(chǔ)上修改和擴(kuò)充而成的，分為Windows2000Professional和Windows2000Sever兩種版本，前者是面向普通用戶的，后者則是面向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的，能夠充分發(fā)揮32位微型機(jī)的硬件性能，使其在處理速度、存儲(chǔ)能力、多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算支持等方面具有小型機(jī)的性能。Windows操作系統(tǒng)2001年3月，微軟公司推出用于個(gè)人機(jī)的新版本操作系統(tǒng)WindowsXP。2003年3月推出的WindowsServer2003是廣泛應(yīng)用于服務(wù)器的操作系統(tǒng)。之后陸續(xù)推出了多個(gè)版本。目前用的較多的是Windows10、Windows11在易用性和安全性方面有了較大的提升，對(duì)云服務(wù)、自然人機(jī)交互、生物識(shí)別、智能移動(dòng)設(shè)備、固態(tài)硬盤(pán)、高分辨率顯示器等有更好的支持。自DOS退出操作系統(tǒng)市場(chǎng)后，Windows成為人們使用最多的微機(jī)操作系統(tǒng)。根據(jù)Statcounter2021年7月的統(tǒng)計(jì)，全球桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域中，Windows各版本的市場(chǎng)占有率合計(jì)為74.79%，位居第二名的是蘋(píng)果公司的macOS，其市占率為16.16%。macOS操作系統(tǒng)MacOS是一款運(yùn)行于蘋(píng)果Macintosh系列計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)，它也是首個(gè)在商用領(lǐng)域成功運(yùn)用圖形用戶界面的操作系統(tǒng)。2023年6月6日，蘋(píng)果公在2023蘋(píng)果全球開(kāi)發(fā)者大會(huì)上推出MacOS13.5版本（MacOSSonoma），該版本新增功能：支持桌面端的小部件，允許用戶自定義壁紙作為屏保；為Mac設(shè)備引入了G