第4章操作系統(tǒng)基礎操作系統(tǒng)（簡稱OS）是控制計算機中所有活動的核心系統(tǒng)軟件，它是任何一個計算機系統(tǒng)都不可缺少的關鍵軟件部件。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中發(fā)生的所有活動的總控制器，也是決定計算機兼容性和平臺的關鍵因素之一，它從根本上影響著計算機的使用方式。目前，主流的操作系統(tǒng)包括MicrosoftWindows、MacOS、UNIX和Linux等，曾經主流的操作系統(tǒng)還有DOS等。這些操作系統(tǒng)具有不同的用戶界面，并且只允許計算機運行與之兼容的軟件。比如，使用Windows操作系統(tǒng)的計算機只運行Windows和DOS軟件；使用UNIX操作系統(tǒng)的計算機通常只運行UNIX軟件。4.1操作系統(tǒng)概述如果把硬件設想成計算機系統(tǒng)的核心，那么操作系統(tǒng)的主要任務是協(xié)助計算機完成基本硬件操作，并且和更外層的應用軟件進行交互，完成諸如打印和存儲數(shù)據(jù)等應用操作。操作系統(tǒng)執(zhí)行不同任務的過程通常稱為“服務”，可以分為“外部”和“內部”服務兩種。操作系統(tǒng)提供外部服務以協(xié)助用戶啟動程序、管理被存儲的數(shù)據(jù)和維護安全。操作系統(tǒng)提供選擇程序的方法，也能幫助查找、重命名與刪除文檔和其他在存儲介質中的數(shù)據(jù)。一些計算機操作系統(tǒng)在允許用戶訪問程序和數(shù)據(jù)之前，還會檢查用戶ID和口令以維護程序和數(shù)據(jù)的安全。4.1操作系統(tǒng)概述此外，操作系統(tǒng)提供內部服務來保證計算機系統(tǒng)有效運行，這些內部服務一般只受到操作系統(tǒng)本身的控制。操作系統(tǒng)控制輸入/輸出、分配系統(tǒng)資源、管理程序和數(shù)據(jù)的存儲空間以及檢測設備是否失效。操作系統(tǒng)負責分配系統(tǒng)資源，如磁盤空間、內存量或者處理器時間等，以便程序可以有效地運行。個人計算機通常在出售時預裝操作系統(tǒng)（如MacOS或MicrosoftWindows，圖4-1）。Linux操作系統(tǒng)雖然也可以安裝在個人計算機上，但主要用在高端工作站和服務器上。4.1操作系統(tǒng)概述圖4-1預裝在聯(lián)想、惠普等計算機上的Windows7界面4.1操作系統(tǒng)概述雖然操作系統(tǒng)也是軟件，但諸如Windows軟件、Mac軟件和Linux軟件之類的術語一般指的是應用軟件。例如MicrosoftWord，它是運行在Windows操作系統(tǒng)中的文字處理程序。4.1.1操作系統(tǒng)活動操作系統(tǒng)最明顯的職責就是為運行軟件提供環(huán)境。操作系統(tǒng)、應用軟件和設備驅動程序的工作方式類似于軍隊中命令的逐級下達。當用戶使用某個應用軟件發(fā)出命令后，應用軟件就會命令操作系統(tǒng)該做什么，操作系統(tǒng)再命令設備驅動程序，最后由設備驅動程序驅動硬件，硬件就會開始工作。圖4-2說明了打印文檔或相片時，命令的鏈式結構。4.1.1操作系統(tǒng)活動圖4-2打印文檔的命令會經過包括操作系統(tǒng)在內的多層軟件的接力傳遞，最終到達打印機4.1.1操作系統(tǒng)活動操作系統(tǒng)通過與應用軟件、設備驅動程序和硬件之間的交互來管理計算機資源。在計算機系統(tǒng)中，資源是指任何能夠根據(jù)要求完成任務的部件。例如，處理器就是資源，RAM、存儲空間和外設也是資源。當用戶使用應用軟件時，操作系統(tǒng)也在幕后忙著處理各種資源管理任務，例如管理處理器資源、管理內存、記錄存儲器資源、確保輸入輸出有序地進行，以及確立用戶界面的基本要素等。4.1.1操作系統(tǒng)活動（1）操作系統(tǒng)管理處理器資源計算機微處理器的每個周期都是可以用來完成任務的資源。當控制單元指導微處理器內部活動時，操作系統(tǒng)也以稍微高級的形式控制著微處理器的工作。許多稱為“進程”的計算機活動都會爭取微處理器的資源。用鍵盤和鼠標輸入時，正在運行的程序會發(fā)出命令。與此同時，數(shù)據(jù)必須傳送給顯示設備或打印機，來自因特網(wǎng)的網(wǎng)頁也會到達計算機，操作系統(tǒng)必須確保每一個進程都能夠分享到必要的微處理器周期。4.1.1操作系統(tǒng)活動在使用Windows時，可以打開“任務管理器”查看正在執(zhí)行的進程列表。同時按下Ctrl、Alt和Del鍵后，Windows操作系統(tǒng)會顯示出進程列表（圖4-3）。多數(shù)進程是在后臺運行的程序，它們可以為操作系統(tǒng)、設備驅動程序和應用軟件執(zhí)行各種任務。而機器人程序和蠕蟲有時也會產生異常進程。如果想知道進程是否是正當?shù)?，那么可以使用各種搜索引擎來查詢進程名稱。4.1.1操作系統(tǒng)活動圖4-3Windows任務管理器4.1.1操作系統(tǒng)活動（2）操作系統(tǒng)處理多進程在普通的計算會話中，計算機平均運行50個進程。在理想狀態(tài)下，操作系統(tǒng)能幫助微處理器無縫地切換多個進程。而根據(jù)操作系統(tǒng)和計算機硬件的性能差異，管理進程的方式有多任務、多線程以及多重處理。4.1.1操作系統(tǒng)活動多任務提供了進程和內存管理服務，允許兩個或多個任務、作業(yè)和程序同時運行。多數(shù)操作系統(tǒng)都提供了多任務服務，其中包括個人計算機操作系統(tǒng)。在一個程序中，多線程允許多個部分或線程同時運行。例如，電子表格程序的一個線程可能在等待用戶的輸入，而其他線程則在后臺進行長時間的計算。多線程可以提升單處理器或多處理器計算機的性能。許多新計算機都裝有多核處理器或多個處理器。操作系統(tǒng)的多重處理能力會將任務平均分配給所有處理單元。4.1.1操作系統(tǒng)活動（3）操作系統(tǒng)管理內存內存是計算機中最重要的資源之一，微處理器處理的數(shù)據(jù)和執(zhí)行的指令都存儲在內存中。當用戶想要同時運行多個程序時，操作系統(tǒng)就必須在內存中為不同程序分配出特定的空間。4.1.1操作系統(tǒng)活動當多個程序在運行時，操作系統(tǒng)需要避免內存泄漏，即確保指令和數(shù)據(jù)不能從內存中的一個區(qū)域“溢出”到已經分配給其他程序的另一個區(qū)域。如果不能保護每個程序的內存區(qū)域，那么數(shù)據(jù)就將被破壞，程序可能崩潰，計算機將顯示出錯信息如“GeneralProtectionFault”（一般性保護錯誤）或“ProgramNotResponding”（程序沒有響應）。有時候同時按下Ctrl、Alt和Del鍵來關閉遭到破壞的程序，PC機能夠彌補內存泄漏所造成的后果。4.1.1操作系統(tǒng)活動（4）操作系統(tǒng)聯(lián)系存儲器資源在幕后，操作系統(tǒng)負責存儲和檢索計算機硬盤和其他存儲設備上的文件。它能記住計算機中所有文件的名字和位置，并且知道哪里有可以存儲新文件的空閑空間。4.1.1操作系統(tǒng)活動（5）操作系統(tǒng)聯(lián)系外圍設備每個與計算機相連接的設備都可視作輸入或輸出資源。操作系統(tǒng)會與設備驅動程序通信，以確保數(shù)據(jù)在計算機和外圍設備間可以順暢地傳輸。如果外圍設備或其驅動程序不能正常運行，操作系統(tǒng)會采取適當措施，并在屏幕上顯示警告信息。操作系統(tǒng)會確保有序地處理輸入和輸出，并在計算機忙于其他任務時使用“緩沖區(qū)”來收集和存放數(shù)據(jù)。例如，通過使用鍵盤緩沖區(qū)，無論用戶敲擊鍵盤的速度有多快，或者計算機同時還在做其他事情，計算機都不會漏掉用戶按下的任何一個鍵。所謂“緩沖區(qū)”（hbuffer）指的是內存中用來存放正在等待從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備中的數(shù)據(jù)的區(qū)域。4.1.1操作系統(tǒng)活動（6）操作系統(tǒng)分類為了更好地了解不同操作系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點，下面對操作系統(tǒng)做一個大致分類：單用戶操作系統(tǒng)（例如DOS）處理的是一次只能由一個用戶控制的輸入設備。掌上電腦和一些個人計算機的操作系統(tǒng)可以歸為單用戶操作系統(tǒng)。多用戶操作系統(tǒng)允許一臺集中式計算機（通常是大型機）處理來自多個用戶同時進行的輸入、輸出和處理請求。多用戶操作系統(tǒng)最艱巨的任務之一就是對必須執(zhí)行的處理請求進行排序。IBM公司的Z/OS就屬于大型機多用戶操作系統(tǒng)。4.1.1操作系統(tǒng)活動服務器操作系統(tǒng)提供了用來管理分布式網(wǎng)絡、電子郵件服務器和網(wǎng)站托管的工具。MacOSXServer、WindowsServer2008R2和Linux都屬于服務器操作系統(tǒng)。從技術上講，多用戶操作系統(tǒng)可對集中式計算機要處理的請求進行排序，而服務器操作系統(tǒng)則僅僅是通過路由將數(shù)據(jù)和程序發(fā)送給每個用戶的本地計算機，實際的處理發(fā)生在本地計算機上。不過，如今的服務器操作系統(tǒng)既可以配置成集中式處理，也可以配置成分布式處理。4.1.1操作系統(tǒng)活動桌面操作系統(tǒng)是指一種為桌面計算機、筆記本電腦和平板電腦等個人計算機設計的操作系統(tǒng)。在家中、學校和工作中所使用的計算機一般都配置了桌面操作系統(tǒng)（如MicrosoftWindows或MacOS）。通常，這些操作系統(tǒng)都被設計成單一用戶的，不過它們也可以提供網(wǎng)絡功能?，F(xiàn)在的桌面操作系統(tǒng)都能提供多任務功能，用戶可以同時運行多個應用軟件。盡管操作系統(tǒng)的主要目的是在幕后控制計算機系統(tǒng)的運作，但是許多操作系統(tǒng)仍然提供了稱為實用程序的有用工具，幫助用戶來控制和定制計算機設備和工作環(huán)境。4.1.1操作系統(tǒng)活動例如，MicrosoftWindows為用戶提供了對以下行為的控制：啟動程序。在啟動計算機時，Windows會顯示圖形對象（如圖標、“開始”按鈕、“程序”菜單等），用戶可以使用這些圖形對象來啟動程序。管理文件。“Windows資源管理器”是個有用的實用程序，它允許用戶查看文件列表、將文件移動到不同的存儲設備上，以及復制、重命名和刪除文件。獲得幫助。Windows提供了“幫助”系統(tǒng)，用戶可以用它來了解各種命令是如何執(zhí)行的。4.1.1操作系統(tǒng)活動定制用戶界面和配置設備。Windows“控制面板”提供了幫助用戶定制屏幕顯示和工作環(huán)境的實用程序，還提供了對實用程序的訪問，來幫助用戶安裝和配置計算機的硬件及外圍設備。許多Windows實用程序都可以從“控制面板”訪問。在“開始”按鈕中找到“控制面板”，打開后，其中以圖標形式顯示了‘控制面板”的實用程序（圖4-4）。4.1.1操作系統(tǒng)活動圖4-4Windows控制面板中的實用程序4.1.2引導過程有一些數(shù)字設備（如掌上電腦和視頻游戲機）的操作系統(tǒng)很小，以至于可以存儲在只讀存儲器（ROM）上。而大多數(shù)計算機的操作系統(tǒng)都非常龐大，所以其大部分內容都存儲在硬盤上。在開啟計算機與計算機準備完畢并能接受用戶發(fā)出的命令之間所發(fā)生的一系列事件稱為引導過程，或“引導”計算機。在引導過程中，操作系統(tǒng)內核會加載到內存中。在計算機運行時，內核會一直駐留在內存中。內核提供的是操作系統(tǒng)中最重要的服務（如內存管理和文件訪問）。操作系統(tǒng)的其他部分（如定制實用程序）則只有當需要時才載入。4.1.2引導過程計算機的小型引導程序內置于計算機系統(tǒng)單元內專門的ROM電路中。開啟計算機時，ROM電路通電并通過執(zhí)行引導程序啟動引導過程。引導過程有以下6個主要步驟：通電。打開電源開關，電源指示燈變亮，電源開始給計算機電路供電。啟動引導程序。微處理器開始執(zhí)行存儲在ROM中的引導程序。開機自檢。計算機對系統(tǒng)的幾個關鍵部件進行診斷測試。識別外圍設備。計算機能識別與之相連接的外圍設備，并檢查設備的設置。4.1.2引導過程加載操作系統(tǒng)。將操作系統(tǒng)從硬盤讀取并復制到隨機存取存儲器（RAM）中。檢查配置文件并對操作系統(tǒng)進行定制。微處理器讀取配置數(shù)據(jù)，并執(zhí)行由用戶設置的啟動程序。計算機內存大都屬于“易失存的”RAM，如果掉電，存放在RAM上的數(shù)據(jù)會立刻丟失，存放在RAM中的操作系統(tǒng)副本也會丟失。除了RAM，計算機還有“非易失存的”內存電路（ROM和EEPROM），這種內存在掉電時也能夠保存數(shù)據(jù)，但其大小不足以存儲整個操作系統(tǒng)。4.1.2引導過程由于RAM是易失存的，而ROM和EEPROM的容量又太小，所以操作系統(tǒng)存儲在計算機的硬盤上。在引導過程中，操作系統(tǒng)的一個副本被傳送到RAM中，計算機在執(zhí)行輸入、輸出或存儲等操作時，就能夠按需要從RAM中快速訪問操作系統(tǒng)（圖4-5）。4.1.2引導過程圖4-5引導程序將操作系統(tǒng)復制到RAM中，以便處理器可以直接訪問操作系統(tǒng)4.1.3操作系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)軟件肯定是我們所見到的最優(yōu)秀、最復雜和最龐大的軟件之一，所以，真正領會操作系統(tǒng)的概念、原理、方法和技巧等，是有一定困難的。操作系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)是所有其他程序設計和實現(xiàn)的基礎。程序員如果能理解操作系統(tǒng)的工作原理，就能夠編寫出更好的中間件和應用程序。此外，無論是為新設備編寫驅動程序、創(chuàng)建新的微內核服務器，還是提供能夠高效處理發(fā)展需求的新系統(tǒng)等，都需要理解基本的操作系統(tǒng)原理和技術。4.1.3操作系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)原理所涉及的相關主題如圖4-6所示?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)至少具有以下四種職能：存儲管理、進程管理、設備管理和文件管理。操作系統(tǒng)的用戶界面（GUI）或命令解釋程序（shell）負責操作系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，如圖4-7所示。4.1.3操作系統(tǒng)的組成圖4-6操作系統(tǒng)的相關主題組成4.1.3操作系統(tǒng)的組成圖4-7操作系統(tǒng)的基本組成4.1.3操作系統(tǒng)的組成（1）內存管理現(xiàn)代操作系統(tǒng)的一個重要職責是存儲管理。計算機中存儲容量激增，同樣所處理的數(shù)據(jù)和程序也越來越大。存儲分配必須進行管理以避免“內存不足”的錯誤。4.1.3操作系統(tǒng)的組成（2）進程管理現(xiàn)代操作系統(tǒng)進程管理有三個重要術語：程序、作業(yè)和進程。1）程序。是由程序員編寫的一組穩(wěn)定的指令，存在硬盤（或磁盤）上，它可能會也可能不會成為作業(yè)。4.1.3操作系統(tǒng)的組成2）作業(yè)。從程序被選中執(zhí)行，到其運行結束并再次成為程序的這段過程中，程序稱為作業(yè)。整個過程中，作業(yè)可能會或不會被執(zhí)行。它或者駐留在硬盤上等待被裝入內存，或者在內存中等待被CPU執(zhí)行，或者駐留在硬盤或內存中等待I/O事件。在所有這些情況下程序才稱為作業(yè)。當作業(yè)執(zhí)行完畢（正?；虿徽＃?，作業(yè)又變成程序并再次駐留在硬盤中，操作系統(tǒng)不再管理程序。每個作業(yè)都是程序，但并不是所有的程序都是作業(yè)。3）進程。是指執(zhí)行中的程序，該程序開始運行但未結束。換句話說，進程是駐留在內存中的作業(yè)，它是從眾多等待作業(yè)中選取出來并裝入內存中的作業(yè)。進程可以處于運行狀態(tài)或者等待CPU調用。只要作業(yè)被裝入內存就成為進程。每個進程都是作業(yè)，而每個作業(yè)未必都是進程。4.1.3操作系統(tǒng)的組成（3）設備管理設備管理（或者稱“輸入/輸出管理”）負責負責有效地使用I/O設備。在計算機系統(tǒng)中，I/O設備在數(shù)量和速度上受到限制。由于這些設備與CPU和內存比起來速度要慢很多，所以當進程訪問I/O設備時，在該段時間內這個設備對其他進程而言是不可用的。設備管理的職責是：1）不停地監(jiān)視所有的I/O設備，以保證它們能夠正常運行。同樣也需要知道什么時候設備已經完成一個進程的服務，準備為隊列中的下一個進程服務。4.1.3操作系統(tǒng)的組成2）為每一個I/O設備或是類似的I/O設備維護一個隊列或多個隊列。例如：如果系統(tǒng)中有兩個高速打印機，管理器能夠分別用一個隊列維護一個設備，或是用一個隊列維護兩個設備。3）使用不同方式訪問I/O設備。例如，可以用先入先出法來訪問一個設備，而用最短長度優(yōu)先來訪問另一個設備。4.1.3操作系統(tǒng)的組成（4）文件管理現(xiàn)代操作系統(tǒng)使用文件管理來控制對文件的訪問。文件管理的職能是：1）控制對文件的訪問。只有那些獲得允許的才能夠訪問，訪問方式也可以不同。例如，進程（用戶也稱為進程）也許可以讀取文件，但卻不允許寫（改變）文件。另一個進程也許被允許執(zhí)行文件，但卻不允許查看文件的內容。2）管理文件的創(chuàng)建、刪除和修改。3）可以給文件命名。4）管理文件的存儲：怎樣存儲，存在哪里等。5）負責歸檔和備份。4.2現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常將操作系統(tǒng)分成兩類，即服務器操作系統(tǒng)和桌面操作系統(tǒng)。因特網(wǎng)Web站點的計算機通常稱為“服務器”，它通過分散的計算機向人們提供信息，人們在家中或辦公室使用的計算機通常稱為“桌面”或者“客戶端”計算機。服務器操作系統(tǒng)（也稱“網(wǎng)絡操作系統(tǒng)”或“后臺操作系統(tǒng)”）是專門為那些在網(wǎng)絡和Web站點提供集中化存儲機制和通信功能的計算機而設計的；桌面操作系統(tǒng)（也稱“個人操作系統(tǒng)”或“前臺操作系統(tǒng)”）是專門為單用戶微型機設計的。一般用戶通常與桌面操作系統(tǒng)進行交互，而不直接使用服務器操作系統(tǒng)，但是，了解主流的服務器操作系統(tǒng)也是很有必要的。4.2.1MicrosoftWindows全世界有超過80％的個人計算機上安裝了MicrosoftWindows操作系統(tǒng)。Windows的名稱緣于出現(xiàn)在基于屏幕的桌面上的那些矩形工作區(qū)。每一個工作區(qū)窗口都能顯示不同的文檔或程序，為操作系統(tǒng)的多任務處理能力提供了可視化模型。不同版本的操作系統(tǒng)，例如WindowsXP和Window7使用的是相似的GUI控件，只是圖標和其他圖形元素的外觀看起來有細微差別。早期的Windows有時被稱為“操作環(huán)境”而不是操作系統(tǒng)，因為它們需要DOS操作系統(tǒng)來提供操作系統(tǒng)內核。Windows操作環(huán)境最初是用可點擊的用戶界面隱藏了DOS命令行，它可通過圖形屏幕顯示和鼠標輸入來實現(xiàn)。發(fā)展至今日，Windows操作系統(tǒng)已經不再需要DOS內核了。4.2.1MicrosoftWindows從一開始Windows操作系統(tǒng)就是為使用英特爾（或者兼容）處理器的計算機設計的。隨著芯片體系結構從16位、32位發(fā)展到64位，Windows始終跟隨著CPU芯片發(fā)展的腳步。此外，還添加和升級了各種功能，例如，連接網(wǎng)絡和文件系統(tǒng)。對用戶界面進行改進，以使用戶界面外觀更漂亮而且更容易使用。Windows從1985年問世以來發(fā)展了很多版本，如表4-1所示。4.2.1MicrosoftWindows表4-1Windows發(fā)展歷程4.2.1MicrosoftWindows在Windows上運行的程序的數(shù)量和多樣性是其他任何操作系統(tǒng)都無法匹敵的，這使得Windows成為使用最廣泛的桌面操作系統(tǒng)。運行Windows的硬件平臺的多樣化也是其顯著優(yōu)勢之一。用戶可以使用桌面計算機、筆記本電腦、PDA、上網(wǎng)本或平板電腦來運行具有相似圖標和菜單的各種版本的Windows。諸如手寫識別之類的功能讓Windows的用途更加廣泛，以控制帶有觸摸屏的PDA和平板電腦。4.2.1MicrosoftWindowsWindows為硬件和外設的內置驅動程序和即插即用功能提供了極好的支持。Windows龐大的用戶群也是其一大優(yōu)勢。由于有著各種平臺中最廣大的用戶基礎，Windows計算機用戶群成為了大部分硬件生產商的主要目標市場。Windows一直以來存在的主要問題是其可靠性和安全性。操作系統(tǒng)的可靠性通常是由無故障正常運行的時間來度量的。但遺憾的是，Windows出現(xiàn)不穩(wěn)定情況的頻率往往要比其他操作系統(tǒng)高。系統(tǒng)響應變慢、程序無法工作以及出現(xiàn)錯誤消息都是Windows出故障的表現(xiàn)。重啟系統(tǒng)通常能排除故障而且使計算機的功能恢復正常，但浪費在關閉系統(tǒng)和等待重啟上的時間，卻為使用過程增加了不必要的挫折。4.2.1MicrosoftWindows在各種主要的桌面操作系統(tǒng)中，Windows是公認的最容易受病毒、蠕蟲和其他攻擊侵擾的系統(tǒng)。之所以如此，部分是因為其龐大的用戶群使之成為最大的目標。Windows有許多安全漏洞被黑客發(fā)現(xiàn)并利用。雖然微軟公司致力于修補安全漏洞，但其程序員始終要比黑客慢一步，因此，在用戶等待補丁的過程中，他們的計算機可能已經受到影響了。微軟公司通常會針對不同市場發(fā)行多個版本的Windows操作系統(tǒng)。桌面計算機版（如家庭版、專業(yè)版和企業(yè)版）是為個人計算機設計的；而服務器版則是為局域網(wǎng)、因特網(wǎng)或Web服務器設計的；還有為PDA和移動電話等手持設備設計的嵌入式設備版本。表4-2為一些最常見的Wlndows操作系統(tǒng)作了分類。4.2.1MicrosoftWindows表4-2Windows操作系統(tǒng)版本分類4.2.2MacOS1984年，Apple計算機公司邁出開創(chuàng)性一步，發(fā)布了AppleLisa計算機。該計算機提供圖形化用戶界面，包含可以通過鼠標進行操作的菜單、圖標等。但是，Lisa計算機在商業(yè)上并不成功，而Apple的下一個產品，即Macintosh計算機取得了很大的成績，具有圖形化用戶界面的MacOS操作系統(tǒng)是其成功的決定性因素。1998年Apple公司發(fā)布的iMac計算機也包含MacOS。像Windows一樣，MacOS經歷了多個版本的改進，能提供多任務功能并支持小型網(wǎng)絡。4.2.2MacOS與MacOS兼容的軟件被稱為Macintosh軟件，或簡稱Mac軟件。盡管MacOS的開發(fā)比Windows早幾年，Macintosh和iMac用戶可以選擇許多Macintosh軟件，但是其應用軟件的數(shù)量遠小于Windows操作系統(tǒng)下可以運行的軟件數(shù)量。借助于特殊的仿真硬件和軟件插件，Macintosh計算機可以運行某些Windows軟件，但是運行性能不是最佳的，所以大多數(shù)MacOS用戶仍然堅持只使用Macintosh軟件。不過許多高產的軟件發(fā)行商都會在發(fā)行Windows版軟件的同時，發(fā)行一個與之類似的MacOS版本。4.2.2MacOS與Windows一樣，MacOS也經歷過一系列的修訂（如表4-3所示）。最初的ClassicMacOS是為采用摩托羅拉（Motorola）68000微處理器的Macintosh系列的計算機設計的。4.2.2MacOS表4-3MacOS發(fā)展歷程4.2.2MacOS2001年ClassicMacOS被重寫，以運行在使用IBMPowerPC微處理器的Macintosh計算機上。新的MacOS叫做MacOSX（X既能當做數(shù)字10，也能當做字母“X”）。MacOSX比它的前輩們更加先進，有著更好的內存管理和多任務處理功能。2006年Macintosh硬件做了重大改變，即用英特爾處理器代替PowerPC處理器。MacOSX因此又被重寫。第一個支持英特爾架構的MacOSX版本是MacOSX10.4.4版，它有時也被稱為“Tiger”。4.2.2MacOSMacOSX被公認為是易用、可靠而且安全的操作系統(tǒng)。當PC機用戶還在使用DOS命令符操作系統(tǒng)的年代，那時的MacOS用戶就已經用上可以點擊的圖形用戶界面了。MacOS的開發(fā)人員一直都走在直觀的用戶界面設計領域的前列。4.2.2MacOSMacOSX的操作系統(tǒng)內核是基于UNIX的，而且它包括工業(yè)級的內存保護功能，這樣就可以使系統(tǒng)錯誤或故障發(fā)生的概率變得很低。MacOSX從UNIX身上繼承了很強的安全基礎，這樣就常常能將安全漏洞的數(shù)量和黑客設法通過漏洞侵入系統(tǒng)所造成的損害減少到一個很低的水平。另一個讓使用MacOS有助于計算機安全的因素是，只有少數(shù)病毒是針對MacOS的用戶群的，因為MacOS的用戶群要遠遠小于Windows用戶群。盡管如此，MacOS的用戶還是應該采取必要的安全措施，例如，及時使用軟件和操作系統(tǒng)補丁、激活無線網(wǎng)絡加密、不要打開可疑的電子郵件附件以及不要點擊電子郵件內容中的鏈接。4.2.2MacOSMacOSX還提供了強大的向后兼容、雙啟動選項以及很好的虛擬機平臺。向后兼容是指針對某產品其使用前代硬件或軟件的能力。例如，如果新的操作系統(tǒng)對舊的計算機上的操作系統(tǒng)來說是向后兼容的，那么可以在新的計算機上使用所有舊的應用軟件。Macintosh計算機和Windows計算機都在新的操作系統(tǒng)中提供了對前代軟件的支持。4.2.2MacOS除了使用為Mac機設計的軟件外，在IntelMac機上使用的MacOSX還提供了運行Windows以及Windows應用軟件的功能。BootCamp軟件就是一種雙啟動實用程序，它可以在MacOSX和WindosXP間切換系統(tǒng)。在啟動時，用戶可以選擇MacOSX或Windows。要更改操作系統(tǒng)，需要重啟計算機。MacOSX對虛擬機技術來說也是一個很好的平臺，虛擬機技術允許用戶使用一臺計算機來模擬另一臺計算機的硬件和軟件。每一臺虛擬機都有自己的模擬處理器（或多核處理器）、RAM、視頻卡、輸入輸出端口以及操作系統(tǒng)。而且每一臺虛擬機都能運行與虛擬的硬件和操作系統(tǒng)相兼容的大多數(shù)軟件。4.2.2MacOS常見的虛擬機軟件VMware和ParallelsDesktop可以運行在大多數(shù)使用英特爾微處理器的計算機上，包括IntelMac機、PC機和普通的Linux計算機。計算機可以被引導到其本機的操作系統(tǒng)（如MacOSX），但用戶可以創(chuàng)建運行來賓（guest）操作系統(tǒng)（如Windows）的虛擬機。虛擬機的桌面會出現(xiàn)在MacOS屏幕上的一個窗口中。從理論上講，使用虛擬機軟件，MacOS桌面可以顯示虛擬的Windows計算機、虛擬的Linux計算機以及本機的MacOSX計算機。4.2.2MacOS在帶有虛擬Windows和Linux的MacOS中，切換操作系統(tǒng)就像選擇窗口一樣簡單。在切換到Windows工作區(qū)后，可以使用為Windows操作系統(tǒng)設計的游戲、商用軟件以及其他應用軟件。點擊Linux工作區(qū)，可以運行各種Linux下的開源軟件。然后回到MacOSX桌面，就可以運行專門為MacOS設計的高端圖形和多媒體軟件iLife。4.2.3UNIX和LinuxUNIX操作系統(tǒng)是1969年由AT&T公司的貝爾實驗室開發(fā)的，它是一個在專業(yè)領域中較為流行的非常強大的操作系統(tǒng)。它有三個顯著的特點：第一，UNIX是可移植的操作系統(tǒng)，它只需經過較小的改動就能方便地從一個平臺移植到另一個平臺。這主要是因為它的主要部分是由C語言編寫的（而不是機器語言）；第二，UINX擁有一套功能強大的工具（命令），能夠組合起來（在可執(zhí)行文件中被稱為腳本）去解決許多問題，而這一工作在其他操作系統(tǒng)中則需要通過編程來完成；第三，它具有設備無關性，因為操作系統(tǒng)本身就包含了驅動程序，這意味著它可以方便地配置來運行任何設備。概括來說，UNIX具有一個強大的操作系統(tǒng)所擁有的一切特點，包括多道程序、虛擬內存和設計得非常優(yōu)秀的文件和目錄系統(tǒng)。4.2.3UNIX和LinuxUNIX憑借其在多用戶環(huán)境下的可靠性獲得了良好的聲譽，它的眾多版本也被大型機和微型計算機所使用。Linux是芬蘭的LinusTorvalds最初在1991年開發(fā)的基于UNIX的操作系統(tǒng)。事實上，Linux的靈感來自于從UNIX衍生出的MINIX（由AndrewTanenbaum編寫的），并在此基礎上不加束縛地進行編寫。Linux和UNIX非常接近以至于被人稱為UNIX的復制品。整個設計是為了讓UNIX在Intel微處理器上更有效地運行。如今Linux可以運用到各種平臺上，而且在程序員和商業(yè)用戶中變得越來越流行。4.2.3UNIX和LinuxLinux的源代碼是帶著通用公共許可證（GeneralPublicLicense，GPL）發(fā)布的，即允許任何人為個人使用而復制、轉送他人或出售。這種許可政策鼓勵了編程人員繼續(xù)開發(fā)Linux的實用程序、軟件和改進版本。Linux保留有許多UNIX的技術特點，例如，多任務處理和多用戶功能。它也是一種安全可靠的系統(tǒng)。Linux主要在Web上發(fā)布。Linux通常比Windows和Mac桌面操作系統(tǒng)需要更多的修補。Linux下能運行的程序數(shù)量相對有限，這也使得非技術用戶在為他們的桌面計算機和筆記本電腦挑選操作系統(tǒng)時，不傾向于選擇Linux?，F(xiàn)在有數(shù)量不斷增加的高質量的開源軟件可以在Linux平臺上使用，但許多應用軟件都是面向企業(yè)和專業(yè)用戶的。4.2.3UNIX和Linux許多網(wǎng)站會提供Linux發(fā)行版，即一個包括了Linux內核、系統(tǒng)實用程序、圖形用戶界面、應用程序和安裝程序的軟件包。初學者易用的Linux發(fā)行版本包括Fedora、Mandrivia、SUSE和Ubuntu。早先為上網(wǎng)本設計的GoogleChromeOS也是構建在Linux內核之上的。4.3手持設備操作系統(tǒng)手持設備（handhelddevice）也稱移動設備（mobiledevice，cellphonedevice）、口袋電腦（PocketPC）等，是一種外形小巧、口袋大小的便攜式計算設備，通常有一個小的顯示屏幕，觸控輸入或是小型鍵盤，允許用戶在上面安裝常被稱為“應用（APP）”的應用軟件。由于通過它可以隨時隨地訪問獲得各種信息，這一類設備很快變得流行起來。手持設備現(xiàn)在有三類，即加強版媒體播放器、智能手機和平板電腦。加強版媒體播放器（例如iPodTouch）除了具有播放音樂和視頻的基本功能外，還具有攝像頭，可以訪問因特網(wǎng)，并能安裝使用各種各樣的應用。加強版媒體播放器一般不具有手機的移動通信功能。4.3手持設備操作系統(tǒng)當出門在外時，媒體播放器很適合用來聽音樂和看視頻。它們是旅途中貼心的娛樂設備，因為我們不必像使用智能手機時那樣總擔心電量用盡。加強版媒體播放器通常有個3.5英寸的屏幕。像iPodTouch