单工作业系统课件

1、第 6 章認識作業系統第1页，共47页。本章大綱6 - 1 作業系統的功能6 - 2 作業系統常見的相關概念6 - 3 常見的作業系統第2页，共47页。6 - 1 作業系統的功能作業系統在電腦上所扮演的角色：第3页，共47页。6 - 1 作業系統的功能在圖表 6-1 中, 我們可看出作業系統是電腦硬體與使用者以及應用程式之間的媒介。使用者透過應用程式或作業系統來操控電腦硬體；作業系統再將執行的結果回應給使用者或應用程式。第4页，共47页。6 - 1 作業系統的功能作業系統主要的功能有以下 3 項：管理電腦的各種資源, 如 CPU 、記憶體空間、檔案管理、輸入及輸出設備等。提供使用者操作介面。提

2、供應用程式執行的環境及系統呼叫服務。第5页，共47页。6 - 2 作業系統常見的相關概念瞭解作業系統所扮演的功能之後, 本節將進一步探討作業系統常見的相關概念, 例如何謂多工、多人使用、多處理器系統、開放原始碼等。第6页，共47页。6 - 2 - 1 單工及多工作業系統依其是否能同時間執行多個應用程式, 區分為單工 (single-tasking) 及多工 (multi-tasking) 作業系統：單工作業系統：作業系統同時間只能執行一項程式, 如果想執行其他的程式, 只有當上一個程式執行完畢之後, 才能接著執行。此方式的優點是作業系統的設計較簡單。第7页，共47页。6 - 2 - 1 單工及

3、多工多工作業系統：作業系統可同時執行多項程式。此方式的好處是可充分運用電腦的資源, 例如有些程式需要比較多的 CPU 運算時間, 有的則是需要消耗較多的網路資源, 如果這些程式同時被執行, 將使電腦的資源能更充分地運用；對使用者而言, 也能同時做多項工作。第8页，共47页。6 - 2 - 1 單工及多工由於採用多工作業的作業系統, 可以讓使用者同時間做多件事情, 而使系統能更有效率地執行, 因此目前大部分的作業系統都已屬於多工作業系統, 如 Unix、Linux、Windows 等。早期的 DOS 作業系統則屬於單工的作業系統。第9页，共47页。6 - 2 - 1 單工及多工在多工作業系統中,

4、 則又分成優先權式多工 (preemptive multi-tasking, 或稱先佔式多工) 及非優先權式多工 (non-preemptive multi-tasking, 或稱非先佔式多工) 2 種：第10页，共47页。6 - 2 - 1 單工及多工優先權式多工：多工作業時, 作業系統主動掌握每個程式對資源的使用情形, 當該程式使用某資源的時間到期, 作業系統就會強制地取回資源使用權, 交給下一個程式。此方式的好處是：不會產生一個程式霸佔著某個資源不放, 而導致其他程式無法使用此資源的情況。比較近期的作業系統大都採用優先權式多工, 如 Unix 、Linux、Windows XP 等。第1

5、1页，共47页。6 - 2 - 1 單工及多工非優先權式多工：作業系統將資源分配給應用程式之後, 除非程式主動交回資源, 否則並沒有權力把資源使用權取回。在這種模式之下, 每個執行的程式必須互相合作,當不再使用某項資源時, 即應把使用權交還給作業系統。採用非優先權式的多工作業系統如早期的 Windows 3.1 。第12页，共47页。6 - 2 - 2 單人與多人使用作業系統依是否同時間允許多個使用者同時執行程式, 可分為單人 (single-user)使用及多人 (multiuser) 使用的作業系統：第13页，共47页。6 - 2 - 2 單人與多人使用單人使用的作業系統：作業系統同時間只

6、允許一個使用者執行程式。值得注意的是, 有些作業系統雖然允許不同的使用者以各自的帳號登入, 但同時間仍只讓一個使用者登入並執行程式, 這種多帳號的作業系統仍被視為單人使用的作業系統。單人使用作業系統的好處是作業系統設計上比較簡單, 不需要考慮資源的管理與保護問題。第14页，共47页。6 - 2 - 2 單人與多人使用多人使用的作業系統：允許多個使用者同時間執行程式, 各自使用自己的鍵盤、滑鼠及螢幕, 但其他電腦的資源 (如 CPU、記憶體、磁碟空間等) 則共用。在此種作業系統下, 作業系統需針對共享的資源做適當的保護與管理。第15页，共47页。6 - 2 - 2 單人與多人使用多人使用作業系統

7、的優點, 當然是作業系統的功能更形強大, 能充分利用系統資源, 也不會發生有人正在使用電腦, 其他人便無法使用的窘境。而一個運作良好的多人使用作業系統, 應該要讓使用者執行程式時, 彷彿就只有他一個人在執行一樣順暢。第16页，共47页。6 - 2 - 2 單人與多人使用比較早期的作業系統, 例如 DOS, 是屬於單人使用的作業系統, 而 Windows 95 、98、Me 系列雖然可允許用不同的帳號登入, 但同時間仍只允許一個使用者登入執行程式, 因此仍被視為單人使用的作業系統。一些比較著重網路功能的作業系統, 如Unix、Linux、Windows XP 等, 則屬於多人使用的作業系統。第1

8、7页，共47页。6 - 2 - 3 命令列與圖形操作介面依使用者操作介面為文字模式或圖形模式, 可分為命令列操作介面 (command-lineinterface) 及圖形操作介面 (graphical user interface) 2 種：第18页，共47页。6 - 2 - 3 命令列與圖形操作介面命令列操作介面：以文字模式呈現, 需由鍵盤輸入指令, 方能執行所需要的功能。由於命令列操作介面並不需花時間在視窗呈現的運算上, 因此程式執行時, 能有較好的效能。圖形操作介面：以視窗圖形模式呈現程式及各種電腦資源, 並以滑鼠為主、鍵盤為輔的方式執行程式。此操作介面的優點是能讓使用者方便地執行程式

9、。第19页，共47页。6 - 2 - 3 命令列與圖形操作介面早期的作業系統, 在電腦圖形處理的性能仍未臻理想的情況下, 多採用命令列操作介面, 例如 DOS 作業系統。而後來的作業系統, 則大多已採用圖形模式操作介面, 例如 Windows、Mac OS。由於命令列及圖形操作介面分別有高效率及方便性佳的特點, 因此有的作業系統 (例如 Linux) 則是採取兩種操作模式並存的方式, 讓使用者自行選擇採用哪一種操作介面執行程式：第20页，共47页。6 - 2 - 3 命令列與圖形操作介面第21页，共47页。6 - 2 - 3 命令列與圖形操作介面第22页，共47页。6 - 2 - 4 單處理器

10、與多處理器系統一般的電腦大都只會安裝一顆 CPU, 不過, 有些電腦為了有更好的執行能力, 會採用支援多 CPU 的主機板, 並同時插上 2 顆以上的 CPU。此時依搭配使用的作業系統是否支援多個 CPU, 可區分為單處理器系統 (single processor system) 及多處理器系統(multiprocessor system)：第23页，共47页。6 - 2 - 4 單處理器與多處理器系統單處理器系統：作業系統只適用於一個 CPU 的系統。此系統的好處是設計上較為簡單。多處理器系統：作業系統可在多 CPU 的主機上執行, 並充分利用每個 CPU 的運算能力。此種系統可將同時間執行

11、的多個程式指派給不同的 CPU 執行, 以加快程式的執行速度。第24页，共47页。6 - 2 - 4 單處理器與多處理器系統目前常用於商業用途的作業系統, 如 Unix、Linux、Windows NT / 2000 / Server 2003 / XP 等, 都已支援多處理器系統；而 Windows 95 / 98 / Me 、DOS 則屬於單處理器系統。第25页，共47页。6 - 2 - 5 開放原始碼與封閉原始碼目前市面上流行的軟體, 依其是否有公開程式的原始碼 (source code), 可分為開放原始碼 (open source) 及封閉原始碼 (closed source) 2

12、種：第26页，共47页。6 - 2 - 5 開放原始碼與封閉原始碼開放原始碼：軟體在推出時, 會一併公開程式的原始碼。這種方式的特色是：每個人都可取得程式的原始碼, 只要有意願, 便可以加以修改, 推出符合自己需求且功能更適合的程式。開放原始碼軟體的好處是可以集合眾人之力來發展軟體, 如果參與的人數夠多, 便可促使軟體快速發展。第27页，共47页。6 - 2 - 5 開放原始碼與封閉原始碼封閉原始碼：軟體推出時, 並不會公開程式的原始碼。因此如果想要軟體有什麼新功能, 其他人並無法自行修改原始碼, 只能希望軟體開發者於下一版推出時更新。封閉原始碼的優點是如果軟體銷售量不錯, 軟體開發者將可以得

13、到相當好的報酬。第28页，共47页。6 - 2 - 5 開放原始碼與封閉原始碼目前個人電腦的作業系統中, Windows 是屬於封閉原始碼的作業系統, 這幾年興起的 Linux 則是開放原始碼的作業系統。也由於一般人都可以用很低廉的價格取得 Linux 作業系統及其上的大部分應用程式, 因此, Linux 的使用人口越來越多, 也導致更多組織及個人投入開發 Linux 應用程式的行列, 使得 Linux 佔有率逐步上升。第29页，共47页。6 - 3 常見的作業系統6 - 3 - 1 D O S DOS (Disk Operating System) 是早期 X86 (286、386.) 個人

14、電腦常安裝的作業系統。它只有命令列操作介面, 使用者必須記住命令名稱, 才能下達操作命令。第30页，共47页。6 - 3 - 1 D O S隨著微軟公司推出具圖形介面的 Windows 作業系統之後, DOS 也逐漸失去了它的市場。不過, 有些公司行號 (如小說、錄影帶出租店) 的電腦系統, 由於並不需要繁複的視窗系統, 所以偶爾還是可以見到它的蹤跡。此外, Windows 作業系統也有 MSDOS 模式或命令提示字元程式, 提供一個模擬 DOS 的環境, 讓您能下操作命令。第31页，共47页。6 - 3 - 1 D O S第32页，共47页。6 - 3 - 2 Windows 95/98/M

15、e/XP微軟公司有鑑於電腦性能的日漸提升, 以及 Mac OS 視窗作業系統的頗受好評, 於1995 年 8 月 24 日推出了 Windows 95 視窗作業系統英文版, 並隨後於 11 月 28 日發表中文版的 Windows 95。Windows 95 是一個內建上網能力, 及多工的作業系統, 除了具有友善的操作介面之外, 也結合了視聽娛樂的功能, 從此以後, 一般人學電腦再也不用記憶繁瑣的指令, 使得電腦開始普及到一般家庭。第33页，共47页。6 - 3 - 2 Windows 95/98/Me/XP這幾年下來, 微軟公司不斷地推出新的 Windows 版本, 從 Windows 98

16、、Windows 98 SE 到 Windows Me。2001 年年底, 此系列則推出了 Windows XP, 爾後並於 2004年 9 月推出了 Windows XP 的更新檔案集 Service Pack 2 (SP2), 修正安全漏洞及強化資源安全, 同時支援無線上網的技術, 讓讀者享受更安全、可靠的 Windows XP。第34页，共47页。6 - 3 - 2 Windows 95/98/Me/XP第35页，共47页。6 - 3 - 3 Windows NT/2000/Server 2003除了適用於個人使用的 Windows 95/98/Me/XP 作業系統之外, 微軟公司也有另

17、一套 Windows NT (New Technology) 作業系統。此作業系統的特點是系統穩定性更高、對網路有極妥善的支援, 因此相當適合企業或學校單位用來控管區域網路環境, 或當伺服器使用。Windows NT 系列的發展, 從 Windows NT 3.5、4.0、2000 到 Windows Server 2003, 功能更加完整。第36页，共47页。6 - 3 - 3 Windows NT/2000/Server 2003第37页，共47页。6 - 3 - 4 Unix/Linux/FreeBSDUnix 是 1960 年代末期, 貝爾實驗室所發展的作業系統, 它是一個性能優異,

18、可允許多人同時登入使用、多工的作業系統。最早期的 Unix 只有文字模式介面, 經過幾年下來的發展, Unix 也有了視窗圖形介面 X Window。第38页，共47页。6 - 3 - 4 Unix/Linux/FreeBSD不過, 隨著 Unix 不斷的演進, 也有不同的單位發展自己的系統, 而使得 Unix 有了許多種分支, 例如耳熟能詳的 Solaries、AIX、HP-UX 等。Linux 與 FreeBSD 同樣也是 Unix 的分支之一, 它們的特色是可免費取得並可安裝於個人電腦上。如果想更進一步瞭解 Unix 及 Linux 作業系統, 請參考第 8 章的介紹。第39页，共47页

19、。6 - 3 - 4 Unix/Linux/FreeBSD第40页，共47页。6 - 3 - 5 Mac OSMac OS (Macintosh OS) 由蘋果電腦公司於 1984 年所推出, 是專門為麥金塔電腦所發展的作業系統。它也是最早使用視窗圖形環境的作業系統, 當時微軟公司尚未推出 Windows 作業系統, Mac OS 在市場上可謂引領風騷。第41页，共47页。6 - 3 - 5 Mac OS麥金塔電腦在圖形處理方面比個人電腦還好, 許多設計工作者、電腦繪圖人員皆鍾情於麥金塔電腦。不過由於麥金塔電腦和一般主流的 Intel 個人電腦不相容, 使得 Mac OS 也無法全面普及。目前 Mac OS 的最新版本可分為單機使用的 Mac OS X Tiger 以及伺服端使用的 Mac OS X Server 10.4 。第42页，共47页。6 - 3 - 5 Mac OS第43页，共47页。6 - 3 - 6 Palm OS/WinCE隨著行動數位時代的來臨, 隨身帶著電腦使用, 已成了目前的趨勢。不過, 桌上及筆記