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電腦如何通過操作系統工作的

發布時間:2023-07-21 04:53:46

① 電腦的工作原理是什麼啊大概

電腦其實只是電腦的硬體部份,完整的電腦系統應該是硬體(英文名叫hardware)和軟體(英文名叫software)的統一,就象錄像機和VCD機,它們本身只是一個塑料和金屬片堆積起來的部件,如果沒有錄像帶和VCD碟片,以及設定在機器內的控製程序,錄像機和VCD機純粹就是一堆廢塑料和金屬片,一點用處都沒有。同樣,沒有運行在硬體基礎之上的各種軟體,電腦也是一堆廢鐵。
因此,在認識了電腦的家之後,我們花點時間了解一下電腦軟體的相關知識,從而概貌性地掌握電腦工作的基本原理。這對於後面操作系統和應用軟體的學習,會很有幫助。
我們現在就去探究一下,電腦到底是怎樣工作的?

一、電腦原理概述

前面我們已經提過,電腦的工作原理跟電視機、VCD機差不多,您給它發一些指令,它就會按您的意思執行某項功能。不過,您可知道,這些指令並不是直接發給您要控制的硬體,而是先通過前面提過的輸入設備,如鍵盤、滑鼠,接收您的指令,然後再由中央處理器(CPU)來處理這些指令,最後才由輸出設備輸出您要的結果。
現在,讓我們用一道簡單的計算題來回想一下人腦的工作方式。
題目很簡單:8+8÷4=?
首先,我們得用筆將這道題記錄在紙上,記在大腦中,再經過腦神經元的思考,結合我們以前掌握的知識,決定用四則運算規則和九九乘法口訣來處理,先用腦算出8÷4=2這一中間結果,並記錄於紙上,然後再用腦算出8+2=10這一最終結果,並記錄於紙上。
通過做這一簡單運算題,我們發現一規律:首先通過眼、耳等感覺器官將捕捉的信息輸送到大腦中並存儲起來,然後對這一信息進行加工處理,再由大腦控制人把最終結果,以某種方式表達出來。
電腦正是模仿人腦進行工作的(這也是「電腦」名稱的來源),其部件如輸入設備、存儲器、運算器、控制器、輸出設備等分別與人腦的各種功能器官對應,以完成信息的輸入、處理、輸出。

二、硬體和軟體的概念

在前面我們介紹了電腦是什麼樣的,及電腦內部是怎樣組成的,這些都是我們能夠實實在在地「看到」的東西或設備,那些構成電腦的看得見摸得著的東西,如元器件、電路板、零部件等物理實體和物理裝置,我們把這些設備都叫做電腦硬體。一個電腦系統中只有硬體是不夠的,因為它不能為我們做任何事情,只有在電腦系統中添加了相應的軟體後,電腦才能發揮它巨大的作用,才能實現我們所要求的目的。給硬體配備「思想」即指揮它如何工作的軟體就使它成為令我們驚奇的電「腦」。
所謂軟體,就是安裝或存儲在電腦中的程序,有時這些軟體也存儲在外存儲器上,如光碟或軟盤上。我們所知道的軟體有: Windows98、Office97辦公軟體、金山詞霸、幸福之家、超級解霸等等。
我們可以通過一些例子,來進一步理解軟體、硬體的概念。比如:我們經常使用的VCD碟片,就這張碟片本身來說,它只是一個硬體,用來播放VCD的影碟機也是一個硬體,而存儲在碟片上的圖象和音樂就是軟體。
軟體可分為系統軟體和應用軟體,象Windows 98這樣的軟體(也叫做操作系統)就是系統軟體,而象「金山詞霸2000」這樣的軟體就是應用軟體。
通過了解軟體、硬體的概念,我們也就知道了它們之間的關系,那就是,硬體和軟體是相互依存的,硬體為軟體提供了物質基礎,也就是說軟體離開了相應硬體的支持,是無法發揮其作用的,而只有有了軟體的支持,也才能使硬體有了用武之地。但是,並不是有了某種硬體就能運行所有的軟體,也不是有了某個軟體就能在所有的硬體上運行,這就是電腦中很普遍的兼容性問題。
電腦的硬體和軟體是相輔相成的。它們共同構成完整的電腦系統,缺一不可,沒有軟體的電腦等於一堆廢銅爛鐵,無任何作用;同樣,沒有硬體,軟體也就如無源之水,尤如空中樓閣。它們只有相互配合,電腦才能正常運行。

三、基本輸入輸出系統

首先,我們介紹一下裸機的概念,簡單的說,裸機即是電腦硬體的組合,也就是大家平時所說的電腦。一般情況下,我們不能直接操作裸機,必須通過一個叫做「基本輸入輸出系統」的軟體系統(英文為Basic Input/Output System,簡稱BIOS),才能操作控制裸機,之所以這樣稱呼它,是因為它提供了最基本的計算機操作功能,如在屏幕上顯示一點,接收一個鍵盤字元的輸入等。
基本輸入輸出系統對電腦來說是非常重要的,這個系統的作用直接影響電腦的能否使用。同時幾乎所有電腦功能最終都是分解為一個個簡單的基本輸入輸出操作來實現。辟如畫一幅風景,就是由一系列不同顏色和亮度點的基本輸入輸出操作來完成。
基本輸入輸出系統存放在主板的只讀存儲器(英文為Read Only Memory,簡稱ROM)晶元中,平時不可修改,也沒必要修改,但惡性計算機病毒除外,1999年4月26日席捲全球的CIH病毒就破壞了相當一部份電腦的BIOS系統,弄得大家只好找專家才能修復。

四、操作系統的概念

在基本輸入輸出系統的外面,才是我們平常念叨的Windows98或Windows2000系統,在電腦界,這些軟體又叫操作系統(Operating System簡稱OS),專門負責管理計算機的各種資源,並提供操作電腦所需的工作界面。有了它們,人們才可以方便自如地使用電腦。正是由於操作系統的飛速發展,才使計算機的使用從高度專業化的技術人員手中,走向了廣大普通用戶手中,同樣也正是由於操作系統的飛速發展,才使得計算機的應用出現了多姿多彩的今天。 操作系統是管理計算機軟硬體資源的一個平台,沒有它,任何計算機都無法正常運行。在個人電腦發展史上,出現過許多不同的操作系統,其中最為常用的有五種:DOS、windows、Linux、Unix/Xenix、OS/2,下面分別介紹這五種電腦操作系統的發展過程和功能特點。

DOS操作系統

從1981年問世至今,DOS經歷了7次大的版本升級,從1.0版到現在的7.0版,不斷地改進和完善。但是,DOS系統的單用戶、單任務、字元界面和16位的大格局沒有變化,因此它對於內存的管理也局限在640KB的范圍內。

DOS最初是為IBM-PC開發的操作系統,因此它對硬體平台的要求很低,即使對於DOS6.22這樣的高版本DOS,在640KB內存、40MB硬碟、80286處理器的環境下也可正常運行,因此DOS系統既適合於高檔電腦使用,又適合於低檔電腦使用。

常用的DOS有三種不同的品牌,它們是Microsoft公司的MS-DOS、IBM公司的PC-DOS以及Novell公司的DR_DOS,這三種DOS都是兼容的,但仍有一些區別,三種DOS中使用最多的是MS-DOS。

DOS系統一個最大的優勢是它支持眾多的通用軟體,如各種語言處理程序、資料庫管理系統、文字處理軟體、電子表格。而且圍繞DOS開發了很多應用軟體系統,如財務、人事、統計、交通、醫院等各種管理系統。鑒於這個原因,盡管DOS已經不能適應32位機的硬體系統,但是仍廣泛流行,而且在未來的幾年內也不會很快被淘汰。

windows系統

windows是Microsoft公司在1985年11月發布的第一代窗口式多任務系統,它使PC機開始進入了所謂的圖形用戶界面(GUI:Graphic User Interface)時代。在圖形用戶界面中,每一種應用軟體(即由windows支持的軟體)都用一個圖標(Icon)表示,用戶只需把滑鼠移到某圖標上,雙擊該圖標即可進入該軟體應用窗口,這種界面方式為用戶提供了很大的方便,把計算機的使用提高到了一個新的階段。

windows1.X版是一個具有多窗口及多任務功能的版本,但由於當時的硬體平台為PC/XT,速度很慢,所以windows1.X版本並未十分流行。1987年底Microsoft公司又推出了MS-windows2.X 版,它具有窗口重疊功能,窗口大小也可以調整,並可把擴展內存和擴充內存作為磁碟高速緩存,從而提高了整台計算機的性能,此外它還提供了眾多的應用程序:寫字板Write、記事本Notepad、計算器Calculator、日歷Calendar……等。隨後在88年、89年又先後推出了MS-windows/286-V2.1和MS-windows/386 V2.1這兩個版本。

1990年,Microsoft公司推出了windows3.0,它的功能進一步加強,具有強大的內存管理,且提供了數量相當多的windows應用軟體,因此成為386、486微機新的操作系統標准。隨後,windows發表3.1版,而且推出了相應的中文版。3.1版較之3.0版增加了一些新的功能,受到了用戶歡迎,是當時最流行的windows版本。其中文版為windows 3.2。

1995年,Microsoft公司推出了windows95(也稱為Chicago或windows4.0)。在此之前的windows都是由DOS引導的,也就是說它們還不是一個完全獨立的系統,而windows95是一個完全獨立的系統,並在很多方面作了進一步的改進,還集成了網路功能和即插即用(Plug and Play)功能,是一個全新的32位操作系統。

1998年,Microsoft公司推出了windows95的改進版windows98,windows98的一個最大特點就是把微軟的Internet瀏覽器技術整合到了windows95裡面,使得訪問Internet資源就像訪問本地硬碟一樣方便,從而更好地滿足了人們越來越多的訪問Internet資源的需要。

windows98是目前實際使用的主流操作系統。

近來,有關windows2000的宣傳是越來越多,說到windows2000,我們不能不提一下Microsoft公司的另一個產品----windowsNT系統(NT是New Technology即新技術的縮寫),windowsNT是真正的32位操作系統,與普通的windows系統不同,它主要面向商業用戶,有伺服器版和工作版之分,按原計劃,Microsoft公司准備在1999年將最新的工作站版本NT 5.0和普通的windows98統一為一個完整的操作系統,即windows 2000 Professional,這樣,無論對商業用戶還是普通個人用戶,以後Microsoft公司就只有一個windows操作系統了。

Linux系統

Linux是當今電腦界一個耀眼的名字,它是目前全球最大的一個自由免費軟體,其本身是一個功能可與Unix和windows相媲美的操作系統,具有完備的網路功能。

Linux最初由芬蘭人Linus Torvalds開發,其源程序在Internet網上公開發布,由此,引發了全球電腦愛好者的開發熱情,許多人下載該源程序並按自己的意願完善某一方面的功能,再發回網上,Linux也因此被雕琢成為一個全球最穩定的、最有發展前景的操作系統。曾經有人戲言:要是比爾·蓋茨把windows的源代碼也作同樣處理,現在windows中殘留的許多BUG(錯誤)早已不復存在,因為全世界的電腦愛好者都會成為windows的義務測試和編程人員。

Linux操作系統具有如下特點:

1.它是一個免費軟體,您可以自由安裝並任意修改軟體的源代碼。

2.Linux操作系統與主流的UNIX系統兼容,這使得它一出現就有了一個很好的用戶群。

3.支持幾乎所有的硬體平台,包括Intel系列,680x0系列,Alpha系列,MIPS系列等,並廣泛支持各種周邊設備。

目前,Linux正在全球各地迅速普及推廣,各大軟體商如Oracle、Sybase、Novell、IBM等均發布了Linux版的產品,許多硬體廠商也推出了預裝Linux操作系統的伺服器產品,當然,PC用戶也可使用Linux。另外,還有不少公司或組織有計劃地收集有關Linux的軟體,組合成一套完整的Linux發行版本上市,比較著名的有RedHat(即紅帽子)、Slackware等公司。目前較為流行的版本有RedHat Linux、紅旗Linux等。雖然,現在說Linux會取代Unix和windows還為時過早,但一個穩定性、靈活性和易用性都非常好的軟體,肯定會得到越來越廣泛的應用。

Unix系統

Unix系統是1969年問世的,最初是在中小型計算機上運用。最早移植到80286微機上的Unix系統,稱為Xenix。Xenix系統的特點是短小精幹,系統開銷小,運行速度快。經過多年的發展,Xenix已成為十分成熟的系統,最新版本的Xenix是SCO Unix和SCO CDT。當前的主要版本是Unix 3.2 V4.2以及ODT 3.0。

Unix是一個多用戶系統,一般要求配有8M以上的內存和較大容量的硬碟。

OS/2系統

1987年IBM公司在激烈的市場競爭中推出了PS/2(Personal System/2)個人電腦。PS/2系列電腦大幅度突破了現行PC機的體系,採用了與其它匯流排互不兼容的微通道匯流排MCA,並且IBM自行設計了該系統約80%的零部件,以防止其它公司仿製。

OS/2系統正是為PS/2系列機開發的一個新型多任務操作系統。OS/2克服了DOS系統640KB主存的限制,具有多任務功能。OS/2也採用圖形界面,它本身是一個32位系統,不僅可以處理32位OS/2系統的應用軟體,也可以運行16位DOS和windows軟體。

OS/2系統通常要求在4MB內存和100MB硬碟或更高的硬體環境下運行。

五、應用軟體的概念

顧名思義,應用軟體即是提供某種特定功能的軟體,如現在您使用的《WPS2000》、《WORD97》等,它們一般都運行在操作系統(如Windows98)之上,由專業人員根據各種需要開發。我們平時見到和使用的絕大部分軟體均為應用軟體,如殺毒軟體,文字處理軟體,學習軟體,游戲軟體,上網軟體等等。
到現在我們會發現,電腦的組成非常象我們人及人的行為:電腦的主機就類似與我們的大腦,因為,我們人是用大腦在思考問題進行運算的,同時我們的大腦還能記憶很多我們所遇見過的和學習過的東西。這也是為什麼叫做電腦的原因;電腦的外設就類似與人的眼、耳、四肢等,以及我們用來記錄所發生的事情或要做的事情的筆記本。但電腦與人有本質的不同,這就是電腦永遠是由人來控制的,是幫助人進行腦力勞動的工具。

② 電腦的操作系統有什麼組成的工作原理是什麼

操作系統的組成
系統資源包括CPU、內存、輸入輸出設備以及存儲在外存中的信息.
因此操作系統由
(1)對CPU的使用進行管理的進程調度程序
(2)對內存分配進行管理的內存管理程序
(3)對輸入輸出設備進行管理的設備驅動程序
(4)對外存中信息進行管理的文件系統
BIOS
BIOS是基本輸入輸出系統(basic
input/output
system)的縮寫,
稱為計算機系統的固件(firmware),
存儲在ROM型存儲器中,
位於1M內存的頂端(0FE000~0FFFFFF),
是微機加電開始工作時最先被執行的一段指令代碼.
微型計算機常用的操作系統中,
無論DOS還是Windows,
或者Windows
NT,
都是由它引導啟動的
分層結構和系統調用
在操作系統的分層結構中,
通常把與機器硬體直接有關的部分放在最內層(中斷處理,
設備驅動程序),
把與用戶關系密切的部分放在最外層(外殼程序),
把進程調度、內存管理和文件系統放在中間層.
從計算機硬體開始,在指令系統的基礎上,
先實現最內層的功能,
於是得到了一個比硬體機器功能強的第一級虛擬機;
再以第一級虛擬機為基礎,
實現中間層的功能,
得到第二級虛擬機.
這樣逐層擴充,最後得到一個功能最強的虛擬機,
即用戶眼中的虛擬機.
這種分層結構,
使得內層為外層提供服務,
外層通過調用內層提供的服務實現對計算機的控制,
越往外層與計算機硬體的關系越淡薄,
簡化了用戶對計算機的使用.
這種外層調用內層服務的過程就叫做系統調用.
如DOS的系統調用和Windows的API調用.

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