windows操作系统原理的简单介绍

求 windows操作系统原理（第二版）

《现代操作系统：原书第3 版》

? 操作系统领域的经典之作。

? Tanenbaum 教授作为三种操作系统的设计师或联合设计师。

? 在线操作系统练习：采用主流Windows 操作系统以及开源工具。

《操作系统实用教程：螺旋方法》

? 采用螺旋方法和深度导向方法讲解操作系统原理。

? 扩展知识。结合当时的行业历史，讲述所讨论的操作系统。

? 讨论算法级解决方案，而没有列出实际代码，便于使用不同编程语言实现

相关问答

Q1: windows系统管理包括哪些管理？谢谢阿

个人经验主要有几类下类大类

性能管理，主要包括CPU、内在、磁盘性能的管理

安全管理，主要包括操作系统方面，应用程序，网络方面

细分的话根据实际应用可能很多，如：帐户管理，磁盘管理，访问控制管理、存储管理、故障恢复管理..........

服务器应用不同，管理侧重面不同。

从操作系统原理分主要是存储器管理、CPU管理、设备管理、文件管理、用户管理。

Q2: 操作系统原理的实验软、硬件环境是什么

Windows 7的最低实验硬件环境：

CPU 1000MHZ及以上

内存 1GB及以上安装识别的最低内存是512M，小于512M会提示内存不足。

硬盘16GB以上可用空间安装后就这大小，最好保证那个分区有20GB的大小。

128MB为开AERO的最低配置。

其他设备DVDR/RW驱动器或者盘等其他储存介质安装用。如果需要可以用U盘安装Windows 7，这需要制作U盘引导。

互联网连接/电话需要联网/电话激活授权,否则只能进行为期30天的评估。 

软件运行环境:

狭义上是软件所运行所需要的硬件支持，广义上也可以说是一个软件运行所要求的各种条件，包括软件环境和硬件环境。譬如各种操作系统需要的硬件支持是不一样的，对cpu，对内存等的要求都是不一样的，而许多应用软件不仅仅要求硬件条件，还需要软件环境的条件的支持，通俗的讲就是，windows支持的软件，linux不一定支持，苹果的软件 只能在苹果机上运行，如果这些软件想跨平台运行，必须修改软件本身，或者模拟它所需要的软件环境。

Q3: 为什么CPU占用率不是一直百分之百？

楼上几位已经比较形象的描述了，简而言之就是一般情况下这些软件都不足以让CPU百分百工作。

我就稍微进一步说的深一点，来告诉你为什么CPU大部分时候不是全员出动的。你估计是以为CPU的占用率要么在工作的时候是100%，要么在空闲的时候是0%，不应该在1~99%波动对吧？呵呵，在最早的单任务批处理系统上的确是差不多这样的。

但是如今的操作系统，比如Windows，已经是多任务分时操作系统了。什么意思呢？这种系统会把CPU的工作时间分成很多个小片段，比如每0.0001秒一片，然后把这些片段分给多个程序来使用，让这些程序轮换使用CPU，因为片段非常短，轮换的时间非常快，所以你感觉起来就是CPU在同时进行多个任务。这就是Windows这种多任务分时系统的原理。

然后再看在Windows上运行的各种程序，这些程序大部分并不是时刻在运行的，而是有很多“暂停”的休眠或者阻塞的状态。什么意思，举个例子，假如一个程序需要等待你的输入，那么在你输入的这几秒钟之内，这个程序是被阻塞的，暂时停止了运行，也不会耗费CPU，Window会把原本分给这个程序的时间片段回收了给其它的程序用，直到这个程序获得了它想要的输入，才会继续得到CPU的时间片段继续运行。另外还有比如一些定时程序，每隔一段时间运行一下，做完了事情自己会休眠了等待下一个时间点到来再重新运行，当它门休眠了之后Windows也会把它没用完的时间片段回收。而我们平常系统中有大量的程序都会遇到这种阻塞的情况（在你看来他们都是运行着的，但是实际上它们会经常短暂的运行然后阻塞），于是Windows回收到了大量的时间片段，这些空闲的CPU时间片段，就是你的CPU可用资源，而你的CPU占用率就等于

100%-空闲的CPU片段占总的CPU片段的百分比。因此就会有1~99%内的各种波动了。

说了这么多不知道你理解了没有，如果想进一步深钻研的话可以考虑找本操作系统原理的书来看看。

答案完全原创，写了这么多不给分说不过去啊，呵呵。

Q4: 怎样能掌控Windows的操作系统？

　1、学好先修课程，为学好操作系统课程打下基础。先修课程为C语言程序设计、数据结构、计算机组成原理等。

2、明确学习目的：该课程要求学生能够很好地掌握计算机操作系统的基本概念、各种资源管理的思想和算法，能够较好的理解操作系统原理，而且能够拓展原理的应用，也为学生的底层程序开发及后续发展奠定基础。

通过学习能掌握操作系统在硬件、其他软件和应用者之间所起的作用及其特性；掌握进程/线程的基本概念及其动态特性；掌握操作系统实行处理机管理、存储管理、文件管理；输入/输出管理、用户与操作系统接口的工作原理及其实现。

3、学以致用，用以促学：把学的东西和自己的理解，在现有的操作系统上进行尝试理解，同时通过用来反思操作系统的工作原理。

4、多想多问多讨论。通过思考，发现不足点，可以多问，然后多人讨论，深化理解。

5、可以选择linux系统作为研究对象，进行对源码的分析，对架构的分析。

Q5: Linux和Windows有哪些相同和异同

基本操作系统原理是一样的，为用户管理计算机资源，方便用户的使用。

不同的是Linux系统是开源的，免费的，用户可以获得系统的源代码，自行修改Linux系统。而windows系统不是开源的而且要收费的。

具体来说：

1. Linux的操作比较复杂,windows的比较简单.

Linux速度比较快,安全性比windows好

但是有很多软件只能在windows里运行

与Linux兼容的软件正在开发中.

Linux适用在网络方面.

2. 什么是Linux?

简单地说， Linux是一套免费使用和自由传播的类 Unix操作系统，它主要用于基

于 Intel x86系列 CPU的计算机上。这个系统是由世界各地的成千上万的程序员

设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自

由使用的 Unix兼容产品。 Linux的出现，最早开始于一位名叫 Linus Torvalds

的计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一

个代替 Minix（是由一位名叫 Andrew Tannebaum的计算机教授编写的一个操作系

统示教程序）的操作系统，这个操作系统可用于 386、 486或奔腾处理器的个人

计算机上，并且具有 Unix操作系统的全部功能，因而开始了 Linux雏形的设计。

Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在 PC计算机上实现全部的 Unix特性，

具有多任务、多用户的能力。 Linux是在 GNU公共许可权限下免费获得的，是一

个符合 POSIX标准的操作系统。 Linux操作系统软件包不仅包括完整的 Linux操

作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有

多个窗口管理器的 X-Windows图形用户界面，如同我们使用 Windows NT一样，允

许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。

Linux与其他操作系统有什么区别：

Linux可以与 MS-DOS、 OS/2、 Windows等其他操作系统共存于同一台机器上。它

们均为操作系统，具有一些共性，但是互相之间各有特色，有所区别。

目前运行在 PC机上的操作系统主要有Microsoft的 MS-DOS、 Windows、 Windows

NT、 IBM的 OS/2等。早期的 PC机用户普遍使用 MS-DOS，因为这种操作系统对机

器的硬件配置要求不高，而随着计算机硬件技术的飞速发展，硬件设备价格越来

越低，人们可以相对容易地提高计算机的硬件配置，于是开始使用

Windows、Windows NT等具有图形界面的操作系统。 Linux是新近被人们所关注的

操作系统，它正在逐渐为 PC机的用户所接受。那么， Linux与其他操作系统的主

要区别是什么呢？下面从两个方面加以论述。

首先看一下Linux与 MS－ DOS之间的区别。 在同一系统上运行 Linux和 MS-DOS

已很普遍，就发挥处理器功能来说， MS-DOS没有完全实现 x86处理器的功能，而

Linux完全在处理器保护模式下运行，并且开发了处理器的所有特性。 Linux可以

直接访问计算机内的所有可用内存，提供完整的 Unix接口。而 MS-DOS只支持部

分 Unix的接口。

就使用费用而言， Linux和 MS-DOS是两种完全不同的实体。与其他商业操作系统

相比， MS-DOS价格比较便宜，而且在 PC机用户中有很大的占有率，任何其他 PC

机操作系统都很难达到 MS-DOS的普及程度，因为其他操作系统的费用对大多数

PC机用户来说都是一个不小的负担。 Linux是免费的，用户可以从 internet上或

者其他途径获得它的版本，而且可以任意使用，不用考虑费用问题。 就操作系统

的功能来说， MS-DOS是单任务的操作系统，一旦用户运行了一个 MS-DOS的应用

程序，它就独占了系统的资源，用户不可能再同时运行其他应用程序。而 Linux

是多任务的操作系统，用户可以同时运行多个应用程序。 再看一下 Linux与

OS/2、 Windows、 Windows NT之间的区别。

从发展的背景看， Linux与其他操作系统的区别是， Linux是从一个比较成熟的

操作系统发展而来的，而其他操作系统，如 Windows NT等，都是自成体系，无对

应的相依托的操作系统。这一区别使得 Linux的用户能大大地从 Unix团体贡献中

获利。因为 Unix是世界上使用最普遍、发展最成熟的操作系统之一，它是七十年

代中期发展起来的微机和巨型机的多任务系统，虽然有时接口比较混乱，并缺少

相对集中的标准，但还是发展壮大成为了最广泛使用的操作系统之一。无论是

Unix的作者还是 Unix的用户，都认为只有 Unix才是一个真正的操作系统。

3. 首先你需要明白，Linux不是windows，它不是一个由一家商业公司维护的软件

，

只有一个包装。Linux是可以任意包装自由配置的东西。任何一个人，一家公司

都可以按照自己的想法，比如加一点功能，加中文支持，作一个Linux出来。这些

Linux虽然核心部分都一样，但是他们所带的各种软件，缺省的配置都不一样。区

别

是用一种Linux 发布 (不同的Linux我们叫做不同的发布)也许硬件很好配置，

各种软件也好安装，用另外一种也许速度快，再一种也许支持中文比较好。总之

没有白吃的午餐，在windows下想当然的东西在linux下也许需要你熬夜才能得到

。

所以从一开始选择distribution就必须非常小心，否则因为自己刚好随某个杂志

得到一个Linux发布就以为所有的都一样就开始安装，等硬盘数据毁了，

或者网络哭天跄地也配不出来的时候，就晚了。不是开玩笑，我知道windows下

安装驱动程序就是鼠标点几下，可是在Linux下，为了驱动一个网卡，折腾一夜

是不希奇的 -- 当然，我觉得这是值得的。

所以，面对那么多Linux distribution，你应当选择哪个呢？

比较著名的Linux distribution有：

RedHat：最新版本6.2, 7.0beta。由于RedHat公司已经上市，获得了很多

商业的支持，所以它在硬件软件兼容性上很好。实际上它已经是Linux的

工业标准。想象一下如果你是一个比如Oracle这样厂商的老板，你需要为

Linux开发一个版本，而不同的Linux dist需要单独开发维护，为成本考虑你

自然会只认准一个Linux。

Slackware(7.1)。很早就有的Linux，有很多老的忠实用户，但现在越来越不行了

。

SuSe Linux，德国人做的，在欧洲很流行，有一些驱动上的优势。

另外还有Debian，CorelLinux等dist，不一一介绍了。

还有你会看到国内媒体上吹捧的各种“中文Linux”，他们的优势主要是有

中文处理。但是如前一篇文章提到的，想用中文，用windows 2000最好。实际上

我觉得一个老7字班的前辈跟我说的一句话很好：“（对我们来说）在计算机上看

到

中文本身就是一件很古怪的事情”。如果你是抱着学习计算机的目的而来，那么

你不可能避免阅读英文文档。即使是microsoft的文档，有关编程的文档，最新的

也

全是英文。当然，要上BBS，看中文网页等，用英文的dist一样能做到

4. Linux和Windows的区别

和Linux 一样，Windows系列是完全的多任务操作系统。它们支持同样的用户接口

、网络和安全性。但是，Linux和Windows的真正区别在于，Linux 事实上是Unix

的一种版本，而且来自Unix的贡献非常巨大。是什么使得Unix如此重要？不仅在

于对多用户机器来说，Unix是最流行的操作系统，而且在于它是免费软件的基础

。在Internet上，大量免费软件都是针对Unix系统编写的。由于有众多的Unix厂

商，所以Unix也有许多实现方法。没有一个单独的组织负责Unix的分发。现在，

存在一股巨大的力量推动Unix社团以开放系统的形式走向标准化。另一方面Windo

ws系列是专用系统，由开发操作系统的公司控制接口和设计。在这个意义上这种

公司利润很高，因为它对程序设计和用户接口设计建立了严格的标准，和那些开

放系统社团完全不一样。一些组织正在试图完成标准化Unix程序设计接口的任务

。特别要指出的是，Linux完全兼容POSIX.1标准。

安全问题对于IT管理员来说是需要长期关注的。主管们需要一套框架来对操作系

统的安全性进行合理的评估，包括：基本安全、网络安全和协议，应用协议、发

布与操作、确信度、可信计算、开放标准。在本文中，我们将按照这七个类别比

较微软Windows和Linux的安全性。最终的定性结论是：目前为止，Linux提供了相

对于Windows更好的安全性能，只有一个方面例外（确信度）。

无论按照什么标准对Windows和Linux进行评估，都存在一定的问题：每个操作系

统都不止一个版本。微软的操作系统有Windows98、 Windows NT、 Windows 2000

、 Windows 2003 Server和Windows

CE，而Linux的发行版由于内核（基于2.2、2.4、2.6）的不同和软件包的不同也

有较大的差异。我们本文所使用的操作系统，都是目前的技术而不是那些"古老"

的解决方案。

用户需要记住：Linux和Windows在设计上就存在哲学性的区别。Windows操作系统

倾向于将更多的功能集成到操作系统内部，并将程序与内核相结合；而Linux不同

于Windows，它的内核空间与用户空间有明显的界限。根据设计架构的不同，两者

都可以使操作系统更加安全。

Linux和Windows安全性的基本改变

对于用户来说，Linux和Windows的不断更新引发了两者之间的竞争。用户可以有

自己喜欢的系统，同时也在关注竞争的发展。微软的主动性似乎更高一些――这

是由于业界"冷嘲热讽"的"激励"与Linux的不断发展。微软将在下几个月对Window

s安全进行改观，届时微软会发布Windows XP的WindowsXP Service Pack 2。这一

服务包增强了Windows的安全性，关闭了原先默认开放的许多服务，也提供了新的

补丁管理工具，例如：为了避免受到过多无用的信息，警告服务和信使服务都被

关闭。大多数情况下，关闭这些特性对于增强系统安全性是有好处的，不过很难

在安全性与软件的功能性、灵活性之间作出折衷。

最显著的表现是：微软更加关注改进可用性的同时增强系统的安全性。比如：200

3年许多针对微软的漏洞攻击程序都使用可执行文件作为电子邮件的附件（例如My

Doom）。Service Pack2包括一个附件执行服务，为Outlook/Exchange、 Windows

Messenger和Internet Explorer提供了统一的环境。这样就能降低用户运行可执

行文件时感染病毒或者蠕虫的威胁性。另外，禁止数据页的可执行性也会限制潜

在的缓冲区溢出的威胁。不过，微软在WindowsXP Service Pack

2中并没有修改Windows有问题的架构以及安全传输的部分，而是将这部分重担交

给了用户。

微软的重点显然是支持应用程序的安全性。WindowsXP Service Pack 2中增强的

许多方面都是以Outlook/Exchange和Internet

Explorer作为对象的。例如：Internet Explorer中有一个智能的MIME类型检查，

会对目标的内容类型进行检查，用户可以获悉该内容中是否存在潜在的有害程序

。不过这一软件是不是能将病毒与同事的电子数据表区分开来呢？

WindowsXP Service Pack 2的另一个新特性是能够卸载浏览器的多余插件，这需

要终端用户检查并判断需要卸载哪些插件。Outlook/Exchange可以预览电子邮件

消息，因此用户可以在打开之前就将电子邮件删除。另一个应用安全的增强，防

火墙在网络协议栈之前启动。对于软件开发者来说，远方过程调用中权限的改变

，使得安全性差的代码难以工作正常。

WindowsXP Service Pack 2也为Windows用户提供了许多华丽的新特性，但是问题

仍然存在：这些特性会不会对管理员甚至是终端用户造成负担？是不是在增加了W

indows操作系统代码安全性的同时让系统变得更加复杂？

Linux 与 Windows 的不同

虽然有一些类似之处，但Windows和Linux的工作方式还是存在一些根本的区别。

这些区别只有在您对两者都很熟悉以后才能体会到，但它们却是 Linux 思想的核

心。

Linux 的应用目标是网络而不是打印

Windows最初出现的时候，这个世界还是一个纸张的世界。Windows的伟大成就之

一在于您的工作成果可以方便地看到并打印出来。这样一个开端影响了 Windows

的后期发展。

同样，Linux 也受到了其起源的影响。Linux 的设计定位于网络操作系统。它的

设计灵感来自于 Unix 操作系统，因此它的命令的设计比较简单，或者说是比较

简洁。由于纯文本可以非常好地跨网络工作，所以 Linux 配置文件和数据都以文

本为基础。

对那些熟悉图形环境的人来说，Linux服务器初看可能比较原始。但是Linux开发

更多关注的是它的内在功能而不是表面上的东西。即使是在纯文本的环境中，Lin

ux同样拥有非常先进的网络、脚本和安全能力。执行一些任务所需的某些表面上

看起来比较奇怪的步骤是令人费解的，除非您认识到 Linux 是期望在网络上与其

他 Linux系统协同执行这些任务。Linux的自动执行能力也很强，只需要设计批处

理文件就可以让系统自动完成非常详细的任务。Linux 的这种能力来自于其基于

文本的本质。

可选的 GUI

Linux有图形组件。Linux支持高端的图形适配器和显示器，完全胜任图形相关的

工作。现在，许多数字效果艺术家在Linux工作站上来进行他们的设计工作，而以

前这些工作需要使用IRIX系统来完成。但是，图形环境并没有集成到 Linux 中，

而是运行于系统之上的单独一层。这意味着您可以只运行 GUI，或者在需要时才

运行 GUI。如果您的系统主要任务是提供Web应用，那么您可以停掉图形界面，而

将其所用的内存和CPU资源用于您的服务。如果您需要在 GUI 环境下做一些工作

，可以再打开它，工作完成后再将其关闭。

Linux 有图形化的管理工具，以及日常办公的工具，比如电子邮件、网络浏览器

和文档处理工具等。不过，在 Linux 中，图形化的管理工具通常是控制台 (命令

行) 工具的扩展。也就是说，用图形化工具能完成的所有工作，用控制台命令同

样可以完成。同样，使用图形化工具并不妨碍您对配置文件进行手工修改。其实

际意义可能并不是特别显而易见，但是，如果在图形化管理工具中所做的任何工

作都可以以命令行的方式完成，这就表示那些工作也可以由一个脚本来实现。脚

本化的命令可以成为自动执行的任务。Linux 同时支持这两种方式，并不要求您

只用文本或者只用 GUI。您可以根据您的需要选择最好的方法。

Linux 中的配置文件是人类可读的文本文件，这与过去的 Windows 中的 INI 文

件类似，但与 Windows 的注册表机制在思路上有本质的区别。每一个应用程序都

有其自己的配置文件，而且通常不与其他的配置文件放在一起。不过，大部分的

配置文件都存放于一个目录树 (/etc) 下的单个地方，所以看起来它们在逻辑上

是在一起。文本文件的配置方式使得不通过特殊的系统工具就可以完成配置文件

的备份、检查和编辑工作。

文件名扩展

Linux不使用文件名扩展来识别文件的类型。相反，Linux根据文件的头内容来识

别其类型。为了提高人类可读性您仍可以使用文件名扩展，但这对 Linux 系统来

说没有任何作用。不过，有一些应用程序，比如 Web 服务器，可能使用命名约定

来识别文件类型，但这只是特定的应用程序的要求而不是 Linux 系统本身的要求

。

Linux通过文件访问权限来判断文件是否为可执行文件。任何一个文件都可以赋予

可执行权限，这样程序和脚本的创建者或管理员可以将它们识别为可执行文件。

这样做有利于安全。保存到系统上的可执行的文件不能自动执行，这样就可以防

止许多脚本病毒。

重新引导是最后的手段

如果您使用Windows已经很长时间了，您可能已经习惯出于各种原因（从软件安装

到纠正服务故障）而重新引导系统。在Linux思想中您的这一习惯需要改变。Linu

x在本质上更遵循“牛顿运动定律”。一旦开始运行，它将保持运行状态，直到受

到外来因素的影响，比如硬件的故障。实际上，Linux系统的设计使得应用程序不

会导致内核的崩溃，因此不必经常重新引导（与Windows系统的设计相对而言）。

所以除了Linux内核之外，其他软件的安装、启动、停止和重新配置都不用重新引

导系统。

如果您确实重新引导了 Linux 系统，问题很可能得不到解决，而且还会使问题更

加恶化。学习并掌握 Linux 服务和运行级别是成功解决问题的关键。学习 Linux

最困难的就是克服重新引导系统的习惯。

另外，您可以远程地完成Linux中的很多工作。只要有一些基本的网络服务在运行

，您就可以进入到那个系统。而且，如果系统中一个特定的服务出现了问题，您

可以在进行故障诊断的同时让其他服务继续运行。当您在一个系统上同时运行多

个服务的时候，这种管理方式非常重要。

命令区分大小写

所有的 Linux 命令和选项都区分大小写。例如， -R 与 -r 不同，会去做不同的

事情。控制台命令几乎都是小写的。我们将在“ 第 2 部分. 控制台速成班”中

对命令进行更详细的介绍。