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1、Linux操作系统基础（一）,周围计算机与信息技术学院,课程目标,理解操作系统掌握有关Linux的基本常识了解开放源代码的许可协议及其开发模式 了解Linux与Windows各自的特色 了解学习Linux的意义,一、操作系统概述,操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源，合理的组织计算机工作流程以及方便用户的程序集合，是人机交互的接口。,什么是计算？算法就是采用有限的、机械的步骤解决具体的问题。当时无论对算法还是对可计算性，都没有精确的定义。如何使计算和机器联系？图灵机理论模型第一次把计算和自动机结合如何设计一台计算机？冯诺依曼计算机实现了有效的计算机体系结构计算机硬件的发展历程？数学、
2、逻辑学、材料学、电磁学等学科的综合运用,计算机的产生与发展,图灵机：计算和机器的联系,人的计算过程：计算是一个人拿一支笔在一张纸上进行的操作，输入符号，根据脑中的规则在纸上擦掉或写上一些符号；再看下面的符号，根据规则进行擦写的工作；重复上述工作，直到这个人认为可以结束为止。图灵的思想（1936年）：用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程,根据这个计算过程，将输入集合、输出集合、内部状态、程序、结合成一种抽象计算模型，构造出了一个计算模型(图灵机)，可定义为(Q，q0，B，F)。可将多个图灵机进行组合，也可构建通用图灵机，可实现复杂的计算。证明：凡是图灵机可以计算的问题就是可计算的。图灵最先揭
3、示了计算的本质，把计算归结为最简单、最基本、最确定的操作动作，第一次把计算和自动机联系起来。,把一般问题抽象成为数学模型,计算理论到计算机实现,冯诺依曼机对图灵机的实现(1950年)如果把图灵机的内部状态解释为指令，与输出字、输入字同样存贮在机器里，那就成为电子计算机,美籍匈牙利科学家冯诺依曼发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”（EDVAC），并于1950年实现。这也是现代计算机普遍采用的冯诺依曼体系结构。,计算机由五个基本部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备数据和指令采用二进制代码采用“存储程序”方式：即事先编制程序（包括指令和数据），将程序预先存入存储器中，使计算
4、机在工作中能自动地从存储器中取出程序代码和操作数，并加以执行。,冯诺依曼计算机设计特点,计算机的实现,用电信号表示数字，用开关电路来表示运算数字电路的理论基础元器件发展，使计算机功能越来越强数学、逻辑学、材料学、电磁学等学科的综合运用从机械式到电子式，从庞大到微型,在机械计算机的时代，人们将一些零件（如算盘珠子）移动到合适的位置来表示数字。但对电子计算机来说，需要用电信号来表示数字，用电信号来计算。计算机采用二进制主要原因是可靠性高、方便硬件的实现，因为电流的通、断，或电压的高、低正好能够表示二进制的0和1两个数码。我们可以用开关来表示，通过设计来实现半加器、全加器，计算更大的数，进而实现多种
5、计算。,用电信号表示数字,电磁效应当一根电线有电流通过时，就会在其周围产生微弱的磁场，电能生磁的现象叫做电流的磁效应。继电器就是采用这个原理。数字电路的理论基础1938年，克劳德艾尔伍德香农发表了著名论文“继电器和开关电路的符号分析”，证明了可以通过继电器电路来实现逻辑运算，还提出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法。这些奠定了数字电路的理论基础。,数字电路基础,电子管晶体管集成电路大规模集成电路,每一次变革在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃。,元器件发展,计算机系统：软件资源,调度、并行、分布、冗余、容错、纠错、系统恢复、规划、抽象、进程、壳等概念,操作系统（Ope
6、rating System）,保证操作系统本身运行正确合理对各类作业进行调度提供尽可能多的功能尽量提高系统的效率,CPU 管理：进程管理，公平，无堵塞、优先级存储管理：管理内存和外存，共享物理存储设备（I/O）设备管理：屏蔽差异性，并发访问文件管理：软件资源的管理批处理：提供一种无需人机交互的程序运行模式,操作系统的层次结构,用户界面的使用环境和功能描述,用户使用计算机的 角度,批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统,个人计算机操作系统 网络操作系统 分布式操作系统 嵌入式操作系统,开源操作系统 专属操作系统,软件产品的角度,操作系统的分类,批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统,用户
7、脱机使用计算机 作业成批处理 多道程序轮流使用CPU,同时性 独立性 及时性 交互性,及时响应、快速处理 高可靠性和安全性,操作系统的分类,单用户操作系统 网络操作系统 分布式操作系统,Netware Windows NT/XP UNIX（多用户多任务）,大量的计算机通过网络被连结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。,单用户单任务：DOS 单用户多任务：Windows,操作系统的分类,用户接口 用户界面,命令接口 程序接口,命令行界面（DOS、UNIX等）图形界面（Windows）虚拟现实,操作系统的工作界面,二、Linux诞生与自由软件,AT&T 与Unix起源（1969年）Be
8、rkeley 发行的 Unix 版本：BSD（70年代）AT&T与Berkeley之争GNU计划（1983年）POSIX 标准（80年代）Linux诞生（1991 年）,Unix的起源,1969年：Unix系统的第一个版本70年代：AT&T贝尔实验室成立Unix系统实验室 BSD(Berkeley Software Distribution)，是由加州大学伯克利分校开发和发布的 Unix的系统BSD Unix和Unix System V形成了当时Unix的两大主流,肯汤普逊和丹尼斯里奇C和Unix的发明1983年图灵奖得主,Unix的版本号表示,不同的Unix版本其标识方式不同AT&T开发的内
9、部Unix使用顺序号标识版本BSD使用主版本加次版本的方法标识，在原始版本的基础上还有派生版本，这些版本通常有自己的名字：4.2BSD，4.3BSD，4.3BSD-Net/2AT&T使用罗马数字标识Unix版本，用Release来表示次版本：System V Release 4（简写为SVR4）其他商业公司的Unix使用各自的版本标识：如 Sun的Solaris 2.6，IBM的AIX 4.0,POSIX：为提高 UNIX 环境下应用程序的可移植性,POSIX(Portable Operating System Interface for Computing Systems)是由IEEE 和I
10、SO/IEC 开发的一簇标准。描述了操作系统的调用服务接口（API），用于保证编制的应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。POSIX标准使程序能够在标准的指导下进行开发，能够与绝大多数UNIX 系统兼容。,GNU 计划,GNU计划（1983年）GNU是“GNUs Not Unix”的缩写，旨在开发一个类似 Unix、并且是自由软件的完整操作系统：GNU 系统。重现当年软件界合作互助的团结精神。GNU 项目已经开发出许多高质量的自由软件，其中包括有名的emacs 编辑系统、bash shell 程序、gcc 系列编译程序、gdb 调试程序等等。这些软件为Linux 操作系统的开发创
11、造了一个合适的环境，是Linux 能够诞生的基础之一。,Richard M.Stallman,GNU计划与GPL/LGPL,为反对软件所有权私有化的趋势，GNU建立了许可证。GPL：General Public License，通用公共许可证使用者有权重新发布、修改该软件，并得到该软件的源代码，所开发出来的新软件也一定是自由软件。即Copyleft（反版权）LGPL：Lesser GPL，宽通用公共许可证LGPL是GPL的变种，也是GNU为了得到更多的甚至是商用软件开发商的支持而提出的。开发出来的新软件可以是私有的而不需要是自由软件。,实现GPL的途径,它要求软件以源代码的形式发布，并规定，任
12、何用户都能够以源代码的形式将软件复制或发布给别的用户。它提醒每个用户，对于该软件不提供任何形式的担保。如果用户的软件使用了受GPL保护的任何软件的一部分，那么，该软件就继承了GPL软件，并因此而成为GPL软件，也就是说必须随应用程序一起发布源代码,相关概念,自由软件（Free software）：允许任何人使用、复制、修改、分发（包括再分发修改过的版本，免费/少许收费），而且提供全部源代码的软件。开放源码软件（Open Source software）：通常认为与自由软件是一同事，是自由软件的市场化计划或行销手段。免费软件（Freeware software）：通常指那些允许分发但不允许修改的
13、软件，同时不提供源代码，因此免费软件不是自由软件。公共软件（Public Domain software）：就是没有版权的软件。是Non-copylefted自由软件。共享软件（Shareware software）：共享软件归作者所有，不允许在不支付许可费的情况下进行复制和分发，即使是出于非盈利目的。大多数共享软件不提供源代码，因此不是自由软件。商业软件（Commercial software）：由商业公司开发，通过收取使用费用而牟利的软件。私有软件（Proprietary software）：除非申请许可，否则禁止使用、传播或修改的软件。,自由软件免费软件自由软件公共软件商业软件私有软件,
14、开源软件定义,1自由再发行2程序源代码3派生程序4作者源代码的完整性5无个人或团体歧视6 不得歧视任何应用领域7许可证发行8许可证不能特制某个产品9许可证不能排斥其他软件,MINIX 操作系统,MINIX的名称取自英语Mini UNIX，是一个迷你版本的类Unix操作系统(约300MB)。MINIX 系统1987年开发，主要用于学生学习操作系统原理：操作系统：设计与实施。开放全部源代码给大学教学和研究工作。Minix最有名的学生用户是Linus Torvalds。,Andrew S.Tanenbaum,Linux的诞生,Linux由芬兰赫尔辛基大学的Linus Torvalds创建1991年，
15、Linux第一个公开版0.02版发布 1994年，Linux 1.0版发布 2001年，Linux2.4版内核发布 2003年，Linux2.6版内核发布Linus的标志是可爱的企鹅，取自芬兰的吉祥物目前许多人都将Linux 操作系统称为GNU/Linux操作系统,Linus Torvalds,Linux的发展,Linux赢得了大型数据库软件公司支持IBM 大型机全面预装Linux操作系统，HP、SUN公司也将推出自己的桌面发行版本，SGI在开发大型Linux图形工作站 全球十大巨型机中，有四台在使用Linux操作系统。随着Internet的发展，Linux应用更加广泛,三、Linux相关概念
16、,Linux版本Linux操作系统特征Linux与Windows比较,Linux版本,Linux的版本分为发行版本和内核版本内核版本：主要是Linux的内核，由Linus等人不断开发和推出新的内容。内核版本又分为开发版本和稳定版本。发行版本：由厂商或组织把GNU应用程序合理的组织到一起，加上安装程序及文档说明，形成的用于销售或传播的软件包。,Linux的内核版本由3部分组成主版本号次版本号末版本号,Linux操作系统特征,符合POSIX标准规范的操作系统 大量可以获取的UNIX上的免费软件同样可以在Linux上编译运行具备现代操作系统的基本功能抢占式多任务处理，支持多用户图形用户接口(Grap
17、hical User Interface，GUI)支持虚拟控制台，可使用户在多个登录上进行转换异构硬件支持支持TCP/IP多体系结构支持，支持32/64位CPU,X Window系统,X Window系统（也常称为X11或X），是一种以位图方式显示的软件窗口系统。最初是1984年麻省理工学院的研究，之后变成UNIX、类UNIX等操作系统所一致适用的标准化软件工具包及显示架构的运作协议。现在几乎所有的操作系统都能支持与使用X。知名的桌面环境GNOME和KDE也都是以X Window系统为基础建构成的。,著名的Linux的发行版本,Linux精髓,代表一种开源文化免费，开放源代码自由软件，可在原有
18、程序基础上开发自己的程序GNU/LinuxLinux仅指Linux内核Linux系统的大部分应用都建立在GNU软件之上核心结构Linux内核Linux ShellLinux文件系统Linux应用系统GNU Tools,Linux与Windows比较,Windows系列由微软公司开发，属于商业软件，从以人为本的角度看，是有趣的、有用的、美观的软件，全球超过1亿的Windows用户但作为商业软件，Windows更多地是考虑利润，这使得Windows有了诸如技术落后、稳定性差、效率低下等恶名而Linux则在性能、效率与稳定性方面大受赞誉，这使得在Internet应用方面，Linux已成为主流操作系统
19、,Linux与Windows的具体特点比较,学习Linux的意义,掌握IT的方向掌握方法，培养能力开放与共赢业界的支持Linux与Unix的相似性,总结,要了解Linux操作系统的发展，首先要了解操作系统的发展和开放源代码操作系统的发展GPL的主要目标是保证软件对所有的用户来说是自由的Linux操作系统的源代码是公开和免费的，这一特点成为它迅速发展壮大的主要原因目前Linux操作系统已经赢得了国际上众多大型软件公司的支持,总结（Cont.）,Linux的版本分为发行版本和内核版本，而内核版本又分为开发版本和稳定版本，开发版本和稳定版本是相互关联的 Linux和Windows两个操作系统各有优缺点，两者也在很多情况下在互相借鉴，互相融合,
