1、沈阳工业大学选修课新型操作系统任课老师： 刘 阳 班 级： 电子信息工程 1003 班 学 号： 100402320 学生名字： 杨 慕 晨 一 前言新型操作系统是作为一个信息学院的学生必须了解的学科，通过本学期的学习，我学习到了操作系统的相关知识，深入了解了 Linux 操作系统的图形化用户界面、常用的终端命令、进程管理、设备管理与文件系统等相关知识。并对未来操作系统的发展有一定的认识。由于目前个人电脑市场从硬件架构上来说目前分为两大阵营，PC 机与 Apple电脑。它们支持的操作系统为：1.Windows 系列操作系统，由微软公司生产，价格昂贵，但国内为大多数用户应用其盗版系统，存在很大安
2、全隐患；2.Unix 类操作系统，如 SOLARIS,BSD 系列（FREEBSD， openbsd，netbsd，pcbsd） ；3.Linux 类操作系统，如 UBUNTU，suse linux，fedora，等 4.Mac 操作系统，由苹果公司生产（Darwin） ，一般安装于 MAC 电脑。二 Linux 的诞生linux 操作系统是 UNIX 操作系统的一种克隆系统。它诞生于 1991 年的10 月 5 日由芬兰人 Linus Benedict Torvalds 在大学期间完成。以后借助于Internet 网络，并经过全世界各地计算机爱好者的共同努力下，现已成为今天世界上使用最多的一
3、种 UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。Linux 是一种自由和开放源码的计算机操作系统。目前存在着许多不同的Linux，但它们全都使用了 Linux 内核。 Linux 可安装在各种各样的电脑硬件设备，从手机、平板电脑、路由器和影音游戏控制台，到桌上型电脑，大型电脑和超级电脑。 Linux 是一个领先的操作系统，世界上运算最快的 10 台超级电脑运行的都是 Linux 操作系统。三 操作系统的概念操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出装置、操作网络与管理文件系统等基
4、本事务。操作系统的组成部分驱动程序- 最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。 内核- 操作系统之最内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基础性、结构性的功能。 接口库- 是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口（API） ，是最靠近应用程序的部分。例如，GNU C 运行期库就属于此类，它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C 和 POSIX 编程接口的形式。 外围-所谓外围，是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。例如，在微
5、内核结构中，大部分系统服务，以及 UNIX/Linux 中各种守护进程都通常被划归此列。 当然，本节所提出的四部结构观也绝非放之四海皆准。例如，在早期的微软视窗操作系统中，各部分耦合程度很深，难以区分彼此。而在使用外核结构的操作系统中，则根本没有驱动程序的概念。因而，本节的讨论只适用于一般情况，具体特例需具体分析。 操作系统中四大部分的不同布局，也就形成了几种整体结构的分野。常见的结构包括：简单结构、层结构、微内核结构、垂直结构、和虚拟机结构。四 操作系统的功能操作系统的功能主要体现在对计算机资源微处理器、存储器、外部设备、文件和作业五大计算机资源的管理，操作系统将这种管理功能分别设置成相应的
6、程序管理模块，每个管理模块分管一定的功能。即操作系统的五大功能。 1、微处理器管理功能 在大型操作系统中可存在多个微处理器，并同时可管理多个作业。怎样选出其中一个作业进入主存储器难备运行，怎样为这个作业分配微处理器等等，都由微处理器管理模块负责。微处理器管理模块，要对系统中各个微处理器的状态进行登记，还要登记各个作业对微处理器的要求。管理模块还要用一个优化算法实现最佳调度规则。把所有的微处理器分配给各个用户作业使用。最终日的是提高微处理器的利用率。这就是操作系统的微处理器管理功能。 2、内存管理功能 内存储器的管理，主要由内存管理模块来完成。内存管理模块对内存的管理分三步。首先为各个用户作业分
7、配内存空间；其次是保护已占内存空间的作业不被破坏；最后，是结合硬件实现信息的物理地址至逻辑地址的变换。使用户在操作中不必担心信息究竟在四个具体空间 即实际物理地址，就可以操作，这样就方便了用户对计算机的使用和操作。内存管理模块对内存的管理是使用一种优化算法对内存管理进行优化处理，以提高内存的利用率。这就是操作系统的内存管理功能。 3、外部设备管理功能 由于计算机的不断发展，其应用领域越来越广泛，应用技术越来越提高，应用方法越来越简便，与用户的界面越来越友好，随之外部设备的种类也日益增多，功能不断提高，档次日渐升级，因此，操作系统的设备管理模块的功能也必须跟上外部设备的发展而不断发展、不断升级以
8、适应外部设备的日益发展的需要。设备管理模块的任务是当用户要求某种设备时，应马亡分配给用户所要求的设备，并技用户要求驱动外部设备以供用户应用。并且对外部设备的中断请求，设备管理模块要给以响应并处理。这就是操作系统的外部设备管理功能。4、文件管理功能 操作系统对文件的管理主要是通过文件管理模块来实现的。文件管理模块管理的范围包括文件目录、文件组织、文件操作和文件保护。 5、进程管理功能 进程管理也称作业管理，用户交给计算机处理的工作称为作业。作业管理是由进程管理模块来控制的，进程管理模块对作业执行的全过程进行管理和控制。 五 操作系统的内核操作系统的微处理器管理功能、内存管理功能、外部设备管理功能
9、、文件管理功能和进程管理功能简称操作系统的五大功能。这五大功能是较完整的操作系统的共性。内核是操作系统最内核最基础的构件，因而，内核结构往往对操作系统的外部特性以及应用领域有着一定程度的影响。尽管随着理论和实践的不断演进，操作系统高层特性与内核结构之间的耦合有日趋缩小之势，但习惯上，内核结构仍然是操作系统分类之常用标准。 内核的结构可以分为单内核、微内核、超微内核、以及外核等。 单内核结构是操作系统中各内核部件杂然混居的形态，该结构于 1960 年代（亦有 1950 年代初之说，尚存争议） ，历史最长，是操作系统内核与外围分离时的最初形态。 微内核结构是 1980 年代产生出来的较新的内核结构
10、，强调结构性部件与功能性部件的分离。20 世纪末，基于微内核结构，理论界中又发展出了超微内核与外内核等多种结构。尽管自 1980 年代起，大部分理论研究都集中在以微内核为首的“新兴 ”结构之上，然而，在应用领域之中，以单内核结构为基础的操作系统却一直占据着主导地位。 在众多常用操作系统之中，除了 QNX 和基于 Mach 的 UNIX 等个别系统外，几乎全部采用单内核结构，例如大部分的 Unix、Linux，以及 Windows（微软声称 Windows NT 是基于改良的微内核架构的，尽管理论界对此存有异议） 。 微内核和超微内核结构主要用于研究性操作系统，还有一些嵌入式系统使用外核。基于单
11、内核的操作系统通常有着较长的历史渊源。例如，绝大部分 UNIX 的家族史都可上溯至 1960 年代。该类操作系统多数有着相对古老的设计和实现（例如某些 UNIX 中存在着大量 1970 年代、1980 年代的代码） 。另外，往往在性能方面略优于同一应用领域中采用其他内核结构的操作系统（但通常认为此种性能优势不能完全归功于单内核结构） 。六 未来操作系统随着计算机的日益普及和网络的发展，人们越来越多的依赖于计算机，同样对信息安全的要求也越来越高。例如银行密码帐号，邮件密码，个人日记，照片，公司文档等等，都是需要保护的。 然而，目前的操作系统却是非常不安全的，病毒，或者木马程序横行，只要有心，就能
12、轻易获取个人保存在计算机里的文件。也能轻松窃取个人上网时银行帐号 密码之类的，虽然有些银行采取了很好的保护措施，例如不用键盘输入密码，而是用图形化的数字按钮，并且随机变换次序，甚至包含干扰图形，这在一定程度上提 高的窃取密码的难度，然而，只要有心，还是能够通过一定的算法（如神经网络，支持向量机等等）可以分析出客户所按的数字号码，也可以通过内存扫描技术来分 析。 众所周之，杀毒软件只有对已经报告出现的病毒才有效，总是慢半拍，跟在病毒后面跑，所以总有一些不幸的用户先做了 牺牲品。而且杀毒软件一般只针对流行的具有明显破坏作用的程序有效，对于那些有用途单一的，小范围应用的，无明显破坏力的，则无能为力。
13、总之由于 Windows 操作系统的先天缺陷，要周到保护 信息安全，是非常困难的。 因此，我觉得未来的操作系统应该在安全功能上非常稳健，没有什么病毒之类的，像目前流行的杀毒软件，都不应该存在地如此红火。未来的操作系统至少应该在文件系统的安全和可执行程序的安全这两方面得到改进。 第一，在磁盘系统方面：目前较好的文件系统是 NTFS，它加入了用户角色的安全访问权限，同时也具有加密功能，但是它对同一用户 ID 下运行的所有的可 执行程序的访问则没有限制，都是一视同仁，这就为混在期中的木马程序创造了窃取信息的机会，因此访问文件夹权限之中应该加入应用程序访问控制，并不是所有 的程序都可以访问。第二，在可执行程序方面：系统应该保护各自程序的键盘输入、屏幕内容和鼠标单击事件。每个应用程序运行时有两种模式，一种是开放模式，允许其他程序， 获取其内容，另一种则是私有模式，不允许其他程序访问，这是程序发布时的默认方式。总之，未来操作系统的人性化以及优越的性能是其发展的必然方向。
