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操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中必不可少的核心系统软件，其他软件建立在操作系统的基础上，并在操作系统的统一管理和支持下运行。通过操作系统可以合理组织计算机工作流程，控制程序运行，并向用户提供各种服务功能，使用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能够高效地运行。
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操作系统主要有两个重要作用：通过资源管理提高计算机系统的效率，改善人机界面为用户提供友好的工作环境。操作系统的4个特征是并发性、共享性、虚拟性和不确定性。从资源管理的观点来看，操作系统的功能可分为5大部分：处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理和作业管理。
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（1）处理机管理。实质上是对处理机的执行“时间”进行管理，采用多道程序等技术将CPU的时间合理地分配给每个任务。主要包括进程控制、进程同步、进程通信和进程调度。
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（2）文件管理。主要包括文件存储空间管理、目录管理、文件的读写管理和存取控制。
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（3）存储管理。是对主存储器“空间”进行管理，主要包括存储分配与回收、存储保护、地址映射（变换）和主存扩充。
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（4）设备管理。实质是对硬件设备的管理，包括对输入输出设备的分配、启动、完成和回收。
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（5）作业管理。包括任务、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等。
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操作系统提供系统命令级的接口，供用户组织和控制自己的作业运行。操作系统还提供编程一级接口，供用户程序和系统程序调用操作系统功能。
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操作系统分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、计算机操作系统和嵌入式操作系统等。
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批处理操作系统分为单道批处理和多道批处理。批处理操作系统的最大特点是脱机处理系统，即在作业运行期间无需人工干预，由操作系统根据作业说明书控制作业运行。
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单道批处理操作系统是一种早期的操作系统，该系统可以提交多个作业。“单道”的含义是指一次只有一个作业装入内存执行。作业由用户程序、数据和作业说明书（作业控制语言）三部分组成。当一个作业运行结束后，随即自动调入同批的下一个作业，从而节省了作业之间的人工干预时间，提高了资源的利用率。
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多道批处理操作系统允许多个作业装入内存执行，在任意一个时刻作业都处于开始点和终止点之间。每当运行中的一个作业由于输入／输出操作需要调用外部设备时，就把CPU交给另一道等待运行的作业，从而将主机与外部设备的工作由串行改变为并行，进一步避免了因主机等待外设完成任务而浪费宝贵的CPU时间。多道批处理系统主要有三个特点：多道、宏观上并行运行、微观上串行运行。
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在分时操作系统中，一个计算机系统与多个终端设备连接。分时操作系统是将CPU的工作时间划分为许多很短的时间片，轮流为各个终端的用户服务。例如，一个带20个终端的分时系统，若每个用户每次分配一个50 ms的时间片，则每隔1s即可为所有的用户服务一遍。因此，尽管各个终端上的作业是断续地运行的，但由于操作系统每次对用户程序都能做出及时的响应，因此用户感觉整个系统均归其一人占用。
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分时系统主要有4个特点：同时性、独立性、交互性和及时性。
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实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反应。实时系统对交互能力要求不高，但要求可靠性有保障。为了提高系统的响应时间，对随机发生的外部事件应及时做出响应并对其进行处理。
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实时系统分为实时控制系统和实时信息处理系统。实时控制系统主要用于生产过程的自动控制，例如数据自动采集、武器控制、火炮自动控制、飞机自动驾驶和导弹的制导系统等。实时信息处理系统主要用于实时信息处理，如飞机订票系统、情报检索系统等。实时系统与分时系统除了应用的环境不同外，主要有以下三点区别。
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①系统的设计目标不同。分时系统是设计成一个多用户的通用系统，交互能力强；而实时系统大都是专用系统。
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②交互性的强弱不同。分时系统是多用户的通用系统，交互能力强；而实时系统是专用系统，仅允许操作并访问有限的专用程序，不能随便修改，且交互能力差。
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③响应时间的敏感程度不同。分时系统是以用户能接收的等待时间为系统的设计依据，而实时系统是以被测物体所能接受的延迟为系统设计依据。因此，实时系统对响应时间的敏感程度更强。
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网络操作系统是使联网计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务的软件和有关协议的集合。因此，网络操作系统的功能主要包括高效、可靠的网络通信；对网络中共享资源（在LAN中有硬盘、打印机等）的有效管理；提供电子邮件、文件传输、共享硬盘和打印机等服务；网络安全管理；提供互操作能力。
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主要的网络操作系统有UNIX、Linux和各种版本的Windows Server系统。
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分布式计算机系统是由多个分散的计算机经连接而成的计算机系统，系统中的计算机无主、次之分，任意两台计算机可以通过通信交换信息。通常，为分布式计算机配置的操作系统称为分布式操作系统。
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分布式操作系统能直接对系统中各类资源进行动态分配和调度、任务划分、信息传输协调工作，并为用户提供一个统一的界面，标准的接口，用户通过这一界面实现所需要的操作和使用系统资源，使系统中若干台计算机相互协作完成共同的任务，有效控制和协调诸任务的并行执行，并向系统提供统一、有效的接口的软件集合。
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分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式，它保持网络系统所拥有的全部功能，同时又有透明性、可靠性和高性能等特性。
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常用的计算机操作系统有各种版本的Windows、Linux等。Windows操作系统是Microsoft公司开发的图形用户界面、多任务、多线程操作系统。Linux是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，由世界各地成千上万的程序员设计和实现，其目的是建立不受任何商品化软件版权制约的、全世界都能自由使用的UNIX兼容产品。
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嵌入式操作系统运行在嵌入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、处理、指挥和控制。其主要特点：
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（1）微型化。从性能和成本角度考虑，希望占用资源和系统代码量少，如内存少、字长短、运行速度有限、能源少（用微小型电池）。
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（2）可定制。从减少成本和缩短研发周期考虑，要求嵌入式操作系统能运行在不同的微处理器平台上，能针对硬件变化进行结构与功能上的配置，以满足不同应用需要。
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（3）实时性。嵌入式操作系统主要应用于过程控制、数据采集、传输通信、多媒体信息及关键要害领域需要迅速响应的场合，所以对实时性要求高。
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（4）可靠性。系统构件、模块和体系结构必须达到应有的可靠性，对关键要害应用还要提供容错和防故障措施。
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（5）易移植性。为了提高系统的易移植性，通常采用硬件抽象层（Hardware Abstraction Level，HAL）和板级支撑包（Board Support Package，BSP）的底层设计技术。
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嵌入式实时操作系统有很多，常见的有VxWorks、μClinux、PalmOS、WindowsCE、μC/OS-II和eCos等。
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Windows操作系统桌面是指显示窗口、图标、菜单和对话框的整个屏幕工作区域。桌面是用户利用计算机进行操作、运行各类程序以及完成各项任务的工作平台。所以一旦Windows登录成功，就会立即进入Windows的桌面。启动并执行其他程序可能会暂时盖住桌面，但一旦退出该程序，就将重新回到桌面上。Windows 2000/XP等是一个窗口操作系统，它模拟了人们实际的工作环境，可以根据用户的爱好制定桌面、更改桌面外观、调整桌面颜色和背景，也可将Web内容直接添加到桌面上进行各种操作。桌面的操作主要有以下几种：
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（1）添加新对象。可以从别的地方用鼠标拖来一个新对象放到桌面，也可以用鼠标右击桌面，通过快捷菜单新建图标。
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（2）删除桌面对象。右击桌面上的某对象，从弹出的快捷菜单中选择“删除”命令。
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（3）排列图标对象。可以用鼠标把对象图标拖动到桌面上任意位置，也可以从桌面快捷菜单中选取“排列图标”命令，然后在级联子菜单中选择某种方式重排图标。
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（4）启动程序或窗口。只要双击桌面图标（或对选中的图标按Enter键）即可。把重要而常用的对象（应用程序或文件）摆放到桌面上，可以方便使用。
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（5）设置桌面。改变桌面的颜色、图案及方式等，后面将详细介绍。
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此外，还可以通过右击桌面图标对象，通过其快捷菜单对该对象执行发送、重命名、删除、剪切、复制和打开等一系列操作。
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窗口是图形用户接口（GUI）中最常见的对象之一。窗口是正在运行的应用程序在桌面上所占的矩形区域，用于显示文件、文件夹、磁盘内容以及打开的程序等。在Windows环境下可以同时打开多个窗口，一个窗口对应一个程序或任务，每个窗口占据部分视屏。
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Windows 2000/XP中常见的窗口类型有三种：应用程序窗口、文档窗口和对话框窗口。窗口由标题栏、菜单栏、工具栏、工作区、滚动条、状态栏和边框组成。
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①标题栏。标题栏位于窗口的最上方，用来显示窗口的名称。最左边的图标是控制菜单图标，用鼠标单击控制菜单图标后选取相应的命令可以改变窗口的尺寸、移动窗口的位置或者放大、缩小、关闭窗口等。最右边是改变窗口尺寸的最大化（ ）、还原（ ）、最小化（ ）和关闭（ ）窗口按钮。标题栏用于显示窗口标题（应用程序的名称和文档名）。
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②菜单栏。在标题栏的下面一行是菜单栏，用来显示用户所能使用的各类命令。
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③工具栏。工具栏是可见或隐藏的，这需要用“视图”或“查看”菜单下的“工具栏”选项进行切换。它包括一些常用的功能按钮，如文件的剪切、复制和粘贴等。
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④工作区。窗口的内部区域称为工作区。工作区的内容可以是文件或文件夹的名称和图标，也可以是某个文档内容。
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⑤滚动条。位于窗口右侧和底部的小矩形区域。当窗口的内容无法同时在窗口内全部显示时，工作区的右侧和底部会出现滚动条，分别称为垂直滚动条和水平滚动条。每根滚动条的两端都有三角形的滚动箭头，两个滚动箭头之间有一个滚动滑块。滚动滑块的位置对应于工作区内容在整个工作区中的相对位置。通过按住这些箭头或拖动滑块观看窗口工作区未能显示的内容。
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⑥状态栏。状态栏位于窗口的最下面一行，显示文件或文件夹的总数或一些帮助信息。
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⑦窗口边框。每个窗口都有一个双线边界框，当鼠标光标移到某个边框时，鼠标光标会变成垂直或水平的双向箭头，拖动鼠标即可改变窗口的大小。
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①移动窗口位置。拖动标题栏空白处，可以把窗口拖到桌面上的任何地方。
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②改变窗口尺寸。把鼠标光标移到窗口的边缘或四角上，鼠标光标会自动变成双箭头，这时单击并拖动鼠标即可改变窗口的大小。
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③窗口的最大化、最小化、还原及关闭。用鼠标单击相应的按钮即可。但是，当窗口最小化后，对应的程序转入后台运行；当窗口被关闭后，对应的程序将终止运行。
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④窗口内容的滚动。用鼠标单击滚动条上的上下或左右的三角箭头，或用鼠标左键拖动滚动滑块，均可使窗口内容滚动。
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⑤窗口的排列。窗口的排列方式有层叠式和平铺式两种。层叠式是将窗口一个接一个地错位层叠排列。平铺式分为横向平铺和纵向平铺，横向平铺是将窗口沿水平方向一个挨一个地排列，纵向平铺是将窗口沿垂直方向一个挨一个地排列。若要改变窗口的排列方式，只要用鼠标右击任务栏的空白处，则屏幕底部会弹出一个菜单，用鼠标单击相应的排列命令就会对窗口进行排列。
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⑥窗口的切换。当用户打开多个窗口时，只有一个窗口处于激活状态。被激活窗口称为当前窗口，其程序处于前台运行状态，其他窗口的程序处于后台运行状态。桌面底部任务栏上的任务图标与各个窗口对应，但当前窗口的任务图标凹陷并呈亮色显示。若要进行窗口切换，只要用鼠标单击“任务栏”上的图标，则对应的窗口就被激活。
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Windows的基本操作主要包括查看计算机基本信息；对日期、音量、屏幕、屏幕保护、墙纸的设定；查看并更改控制面板的设置；设置汉字输入方法；驱动程序及常用软件的安装；常用I/O设备的使用与维护；使用帮助功能；窗口操作、图标操作和命令行操作；创建快捷方式；整理磁盘碎片以及其他知识。
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