模塊3
操作系統基礎與應用

任務3.1　認識操作系統

3.1.1　任務要點

◆ 操作系統概述

◆ 常用操作系統的認識

◆ Windows 10操作系統概述

3.1.2　知識準備

1. 操作系統概述

操作系統（Operating System，OS）是管理計算機硬件與軟件資源的計算機程序，需要處理如管理與配置內存、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入設備與輸出設備、操作網絡與管理文件系統等基本事務，以及給用戶提供一個功能強大、使用方便的計算機系統。

操作系統是計算機軟件系統的核心。首先，從使用者的角度來說，操作系統可以對計算機系統的各項資源進行調度，包括軟件、硬件設備、數據信息等，可以減少人工資源分配的工作強度，降低人為干預程度，提升計算機的智能化工作效率。其次，在資源管理方面，操作系統能夠更加合理地分配計算機的各個資源板塊，協調計算機系統的各個組成部分，使計算機各個資源板塊的使用效率和使用程度達到最優，使各個用戶的需求都能夠得到滿足。最后，操作系統在計算機程序的輔助下，可以抽象處理計算系統資源提供的各項基礎職能，并以可視化的手段向使用者展示操作系統的功能，減低計算機的使用難度。

1）操作系統的功能

（1）進程管理：主要負責進程調度，在單用戶、單任務的情況下，處理器僅為一個用戶的一個任務所獨占時，進程管理的工作十分簡單。在多用戶或多任務的情況下，需要組織多個作業或任務時，就要解決處理器的調度、分配和回收等問題。

（2）存儲管理：主要功能是存儲分配、存儲共享、存儲保護、存儲擴張等。

（3）設備管理：主要功能是設備分配、設備傳輸控制、設備獨立性等。

（4）文件管理：主要負責文件存儲空間的管理、目錄管理、文件操作管理、文件保護等。

（5）作業管理：主要負責處理用戶提交的任何要求。

2）操作系統的特性

（1）并發性：指兩個或多個事件在同一時間的間隔內發生。

（2）共享性：指系統中的資源可供內存中多個并發執行的進程（線程）共同使用。

（3）虛擬性：指通過某項技術把一個物理實體變為若干個邏輯上的對應物。

（4）異步性：指進程以人們不可預知的速度向前推進。因為操作系統允許多個并發性進程共享資源，以致每個進程的運行過程都受到其他進程的制約，所以進程的執行不是一氣呵成，而是以斷斷續續的方式運行。

3）操作系統的分類

根據操作系統的用途和工作方式可以進行如下分類。

（1）實時操作系統：指當外界事件或數據產生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結果又能在規定的時間內控制生產過程或對處理系統做出快速響應。提供及時響應和高可靠性是實時操作系統的主要特點。

（2）分時操作系統：指使一臺計算機采用時間片輪轉的方式同時為幾個、幾十個甚至幾百個用戶服務的一種操作系統。分時操作系統具有多路性、獨立性、交互性、可靠性的優點，能夠將用戶—系統—終端的任務實現。

（3）批處理操作系統：指用戶將一批作業提交給操作系統后就不再干預了，由操作系統自動運行。批處理操作系統能夠提高資源的利用率和系統的吞吐量。

（4）網絡操作系統：指借助網絡實現互相傳遞數據與各種消息，可分為服務器及客戶端。相互通信及資源共享是網絡操作系統的主要特點。

4）操作系統的服務

計算機所完成的任何工作都是為了滿足用戶的需求。引入操作系統能夠讓計算機為用戶提供更好的服務，使用戶不需要了解許多與硬件和軟件之間的知識就能夠方便靈活地使用計算機。同時操作系統還能為用戶提供可靠安全的服務。操作系統提供的服務有創建程序、執行程序、數據的輸入/輸出、信息存取、通信服務，以及錯誤檢測和處理等。

2. 常用操作系統的認識

1）Windows

Windows是應用最廣泛的計算機操作系統，是一個為個人計算機和服務器用戶設計的操作系統，有時也被稱為“視窗操作系統”。從Windows 3.x版開始，經歷了Windows 95、Windows 98、Windows 2000、Windows XP、Windows 7和Windows 10等多個版本。

2015年7月29日微軟在美國正式發布的Windows 10是現在最流行的操作系統。Windows 10操作系統在易用性和安全性方面有了極大的提升，除針對云服務、智能移動設備、自然人機交互等新技術進行融合外，還對固態硬盤、生物識別、高分辨率屏幕等硬件進行了優化完善與支持。

Windows 10共有家庭版（Home）、專業版（Professional）、企業版（Enterprise）、教育版（Education）、移動版（Mobile）、移動企業版（Mobile Enterprise）和物聯網核心版（IOT Core）共七個版本。

2）Linux

Linux是1991年推出的一個多用戶、多任務的操作系統。它與UNIX完全兼容。Linux最初是由芬蘭赫爾辛基大學計算機系學生Linus Torvalds在基于UNIX的基礎上開發的一個操作系統的內核程序，Linux的設計是為了能在Intel微處理器上更有效的運用，隨后以GNU通用公共許可證發布，成為自由軟件UNIX變種。它最大的特點是一個開放源碼的操作系統，其內核源代碼可以自由傳播。

3）iOS

iOS是由蘋果公司開發的移動操作系統。蘋果公司于2007年1月9日的Macworld大會上公布了這個系統，最初是給iPhone設計的，后來陸續用到iPod touch、iPad上。iOS與蘋果的mac OS操作系統一樣，屬于類UNIX的商業操作系統。

2019年6月4日，在2019年WWDC全球開發者大會上，蘋果公司發布了新版操作系統iOS 13，它可以實現語音控制功能。

4）Android

Android是一種以Linux為基礎的開放源代碼操作系統，主要用于便攜設備。它最初由Andy Rubin開發，主要支持手機功能。2005年由Google收購注資，并組建開放手機聯盟進行開發改良，逐漸將其擴展到平板電腦及其他領域。2011年第1季度，Android在全球的市場份額首次超過塞班系統，躍居全球第一。

5）Deepin

Deepin原名Linux Deepin、Deepin OS、深度操作系統，于2014年4月改名為Deepin。Deepin操作系統是由武漢深之度科技有限公司開發的Linux發行版，是一個基于Debian的Linux操作系統，專注于使用者對日常辦公、學習、生活和娛樂的操作系統，適合筆記本、桌面計算機和一體機。它包含了常用的應用程序，即網頁瀏覽器、幻燈片演示、文檔編輯、電子表格、娛樂、聲音和圖片處理軟件，以及即時通信軟件等。

Deepin操作系統是中國最活躍的Linux發行版，能提供穩定、高效的操作系統，并強調安全、易用和美觀。

6）Harmony OS

Harmony OS（鴻蒙操作系統）是華為公司于2019年8月9日在華為開發者大會上正式發布的一款“面向未來”的操作系統，一款基于微內核的面向全場景的分布式操作系統，可適配手機、平板電腦、電視、智能汽車、可穿戴設備等多終端設備。

3. Windows 10操作系統概述

Windows 10是微軟公司繼Windows 8之后推出的新一代操作系統，與其他版本的操作系統相比，具有很多新特性和優點，并且可完美支持平板電腦。

1）Windows 10操作系統的新特性

Windows 10操作系統結合了Windows 7和Windows 8這兩個操作系統的優點，更符合用戶的操作體驗，下面將介紹Windows 10操作系統的新特性。

Windows 10重新使用了“開始”按鈕，但采用全新的“開始”菜單，在菜單右側增加了Modern風格的區域，將傳統風格和現代風格有機地結合在一起，兼顧了老版本系統用戶的使用習慣，如圖3-1所示。

在Windows 10中，增加了個人智能助理——Cortana（小娜），它可以記錄并了解用戶的使用習慣，幫助用戶在計算機上查找資料、管理日歷、跟蹤程序包、查找文件、跟你聊天，還可以推送關注的資訊等。另外，Windows 10還提供了一種新的上網方式——Microsoft Edge，它是一款新推出的Windows瀏覽器，用戶可以更方便地瀏覽網頁、閱讀、分享、做筆記等，并可以在地址欄中輸入搜索內容，快速進行搜索瀏覽。

此外，Windows 10還有許多新功能和改進，如增加了云存儲OneDrive，用戶可以將文件保存在網盤中，可方便在不同的計算機或手機中訪問；增加了通知中心，可以查看各應用推送的信息；增加了Task View（任務視圖），可以創建多個傳統桌面環境；另外還增加了平板模式、手機助手等。

2）如何選擇32位，還是64位操作系統

Windows 10操作系統分為32位（x86）和64位（x64），如圖3-2所示的系統屬性顯示的就是64位操作系統。那么32位和64位有什么區別呢？應該如何選擇呢？

（1）32位和64位區別

在選擇安裝系統時，x86代表32位操作系統，x64代表64位操作系統，而它們之間具體有什么區別呢？

① 設計初衷不同

64位操作系統主要是為機械設計和分析、三維動畫、視頻編輯和創作，以及科學計算和高性能計算應用程序等領域設計的，它需要大量的內存和浮點性能。而32位操作系統是為普通用戶設計的。

② 要求配置不同

64位操作系統只能安裝在64位計算機上（CPU必須是64位的）。同時需要安裝64位常用軟件才能發揮64位（x64）的最佳性能。而32位操作系統則可以安裝在32位（32位CPU）或64位（64位CPU）計算機上。

③ 運算速度不同

64位CPU GPRs（General-Purpose Registers，通用寄存器）的數據寬度為64位，64位指令集可以運行64位數據指令，即處理器一次可提取64位數據（只要2個指令，一次提取8字節的數據），比32位（需要4個指令，一次提取4字節的數據）的運算速度提高了1倍，其理論上性能也會相應提升1倍。

④ 尋址能力不同

64位處理器的優勢還體現在系統對內存的控制上。由于地址使用的是特殊的整數，因此一個ALU（算術邏輯運算器）和寄存器可以處理更大的整數，也就是更大的地址，如Windows 10 x64可支持多達128GB的內存和多達16TB的虛擬內存，而32位CPU和操作系統最大只可支持4GB內存。

（2）如何選擇是32位，還是64位

在選擇32位和64位操作系統時用戶可以從以下幾點考慮。

① 兼容性及內存

與64位系統相比，32位系統普及性好，有大量的軟件支持，兼容性也較強。另外，64位內存占用較大，如果無特殊要求，配置較低的計算機建議選擇32位系統。

② 計算機的內存

市場上的處理器多是64位的，完全可以滿足安裝64位操作系統，用戶一般不需要考慮是否滿足安裝條件。由于32位操作系統最大只支持3.25GB的內存，如果計算機安裝的是4GB、8GB的內存，為了最大化利用資源，建議用戶選擇64位系統。

③ 工作需求

如果從事機械設計和分析、三維動畫、視頻編輯和創作，很多新版本的軟件僅支持64位，如Matlab，就需要選擇64位系統。

3）Windows 10的安裝

安裝Windows 10可使用升級安裝和全新安裝兩種方式。Windows 10內置了高度自動化的安裝程序向導，使整個安裝變得簡便、易操作。Windows 10的安裝最低配置要求如下。

① 處理器：1GHz或更快的處理器或SoC。

② 內存：1GB（32位操作系統）或2GB（64位操作系統）。

③ 顯卡：DirectX 9或更高版本（包含WDDM 1.0驅動程序）。

④ 硬盤空間：16GB（32位操作系統）或20GB（64位操作系統）。

⑤ 顯示器：800×600分辨率及以上。

Windows 10的全新安裝方法如下。

（1）必備工具：Windows 10的安裝光盤；計算機硬件的驅動光盤。

（2）安裝前準備：用戶在進行全新安裝時要在DOS狀態下進行，這需要使用啟動盤進行引導（一般安裝光盤都有啟動盤的功能）。首先按“Power”鍵，然后不斷地按“Delete”鍵，進入BIOS設置，選擇“Advanced BIOS Features”，然后用方向鍵向下移動，選擇“First Boot Device”選項，按“Page Down”鍵，修改為CDROM（或DVDROM）都可以，按“F8”鍵保存BIOS設置。此時打開光驅放入光盤即可，這時將會從光盤啟動計算機。

（3）屏幕中出現“歡迎使用Microsoft Windows”后，按相關提示一步一步進行執行操作，便可順利完成安裝。

注意事項如下：

? 備份數據，可避免造成數據丟失的現象；

? 測試應用程序在Windows 10上的兼容性；

? 確認硬件條件滿足安裝Windows 10的需求。

4）Windows 10的啟動和退出

Windows 10安裝完成后，只要打開計算機的電源，系統會首先運行主板BIOS中的自檢程序，如果檢測硬件沒有問題，則會進入操作系統的啟動過程。在用完計算機之后，要正確關閉計算機，即退出操作系統，才能保證軟件資源不被破壞或丟失。下面介紹Windows 10啟動和退出的方法。

（1）啟動

① 依次打開顯示器電源開關和主機電源開關。稍后，屏幕上會顯示計算機的自檢信息，如顯示卡型號、主板型號和內存大小等。

② 通過自檢后，計算機將顯示Windows 10的歡迎界面。

（2）退出

Windows 10是一個采用虛擬存儲技術的操作系統。它在運行過程中，會將一部分外存空間當作內存來使用，以便臨時存儲某些系統信息，以降低系統對實際物理內存的需求，當系統被正常關閉時，系統會自動回收相應的存儲空間。因此，在關閉計算機時，一定要按正確的方式退出Windows 10，而不能直接關閉計算機的電源來瞬時停止計算機的運行，否則就會造成部分應用程序的數據丟失，導致外存里的數據遭受破壞，嚴重時會導致系統崩潰。

退出的操作過程：

① 關閉所有正在運行的應用程序及其使用的文件。

② 選擇“開始”→“電源”→“關機”命令。

5）Windows 10的基本術語

（1）桌面

“桌面”就是用戶啟動計算機并登錄到Windows 10系統后看到的整個屏幕界面，如圖3-3所示。與以往任何版本的Windows相比，中文版Windows 10的桌面有更加漂亮的畫面、富有個性的設置和強大的管理功能。桌面是用戶和計算機進行交流的窗口，通過桌面用戶可以有效地管理自己的計算機。

桌面上通常會存放經常要用的各種圖標，如“此電腦”和“回收站”等，還可以根據自己的需要在桌面上添加各類圖標，每個圖標分別代表一個對象，如文件夾或程序等。

桌面底部的長條區域稱為“任務欄”，顯示系統正在運行的程序、打開的窗口和當前系統時間等內容。主要由“開始”按鈕、搜索框、任務視圖、快速啟動區、系統圖標顯示區和“顯示桌面”按鈕組成，如圖3-4所示。

（2）窗口

在Windows 10中，窗口是用戶界面中最重要的組成部分。當用戶打開一個文件或者啟動一個應用程序時，就會出現一個窗口，便于用戶使用和操作。在Windows 10中有許多種窗口，其中大部分窗口中包含了相同的組件。當一個窗口被關閉時，也就終止了該應用程序的運行。

① 窗口的分類

Windows 10中根據窗口內容及作用把窗口分為以下兩類。

? 操作系統窗口：主要指“此電腦”及“文件資源管理器”等窗口，用于管理計算機系統的軟件、硬件資源。

? 應用程序窗口：指應用程序運行時的人—機界面，用戶的大部分工作都在應用程序窗口中進行。應用程序窗口中包含文檔窗口，文檔窗口是指應用程序運行中提供給用戶的顯示文檔和處理文檔的窗口。

文檔窗口與應用程序窗口的主要區別：文檔窗口是出現在應用程序窗口之內的一個子窗口，而應用程序窗口則為父窗口；應用程序窗口有菜單欄；文檔窗口沒有獨立的菜單欄，需共享應用程序窗口的菜單，如進入Word應用程序可以同時看到應用程序窗口和文檔窗口。

② 窗口的組成

所有基于Windows 10的應用程序都是在窗口中運行的，窗口的基本組成如圖3-5所示。

? 標題欄：位于窗口的最上方，其中有一行標題文字，列出程序或窗口的名稱或要處理的對象。標題欄右側分別為“最小化”“最大化/還原”和“關閉”三個按鈕，單擊相應的按鈕可以執行相應的窗口操作。

? 快速訪問工具欄：位于標題欄的左側，顯示了當前窗口圖標和查看屬性、新建文件夾、自定義快速訪問工具欄三個按鈕。

單擊“自定義快速訪問工具欄”按鈕，彈出下拉列表，用戶可以選中列表中的功能選項，可將其添加到快速訪問工具欄中，如圖3-6所示。

? 菜單欄：位于標題欄下方，包含了當前窗口或窗口內容的一些常用操作菜單。在菜單欄的右側為“展開功能區/最小化功能區”和“幫助”按鈕，如圖3-7所示。

? 地址欄：位于菜單欄的下方，主要反映了從根目錄開始到現在所在目錄的路徑，單擊地址欄即可看到具體的路徑，如圖3-8所示即表示當前路徑位置在“E盤”的“實訓中心”文件夾目錄下。

在地址欄中直接輸入路徑地址，單擊“轉到”按鈕或按“Enter”鍵，可以快速到達要訪問的位置。

? 控制按鈕區：位于地址欄的左側，主要用于返回、前進、上移到前一個目錄位置。單擊按鈕，打開下拉菜單，可以查看最近訪問的位置信息，單擊下拉菜單中的位置信息，可以實現快速進入該位置目錄，如圖3-9所示。

? 搜索框：位于地址欄的右側，通過在搜索框中輸入要查看信息的關鍵字，可以快速查找當前目錄中相關的文件、文件夾。

? 導航窗格：位于控制按鈕區下方，顯示了計算機中包含的具體位置，如快速訪問、OneDrive、此電腦、網絡等，用戶可以通過左側的導航窗格，快速訪問相應的目錄。另外，用戶也可以單擊導航窗格中的“展開”按鈕和“收縮”按鈕，顯示或隱藏詳細的子目錄。

? 內容窗口：位于導航窗格右側，是顯示當前目錄的內容區域，也叫工作區域。

? 狀態欄：位于導航窗格下方，可顯示當前目錄文件中的項目數量，也可根據用戶選擇的內容，顯示所選文件或文件夾的數量、容量等屬性信息。

? 視圖按鈕：位于狀態欄右側，包含了“在窗口中顯示每一項的相關信息”和“使用大縮略圖顯示項”兩個按鈕，用戶可以單擊選擇視圖方式。

（3）菜單

Windows 10中的菜單主要有以下幾種：

① 開始菜單：單擊任務欄中的“開始”按鈕，即可出現開始菜單。

② 下拉菜單：用鼠標單擊菜單欄中的某個菜單選項可彈出下拉菜單，選擇某個命令即可完成相應的任務。

③ 快捷菜單：單擊鼠標右鍵將彈出一個包含常用命令的快捷菜單。通過選擇快捷菜單命令，能夠快速、方便地完成許多常用操作。快捷菜單會因選取對象的不同而不同。

Windows 10對菜單項的約定如下。

? 完成相關任務的命令成組放置，命令組之間用一條橫線或豎線分隔。

? 顯示灰色的命令表示這個命令當前處于不可用狀態。

? 帶省略號的命令表示選擇此命令菜單項后，會出現一個對話框，要求輸入更多的信息。

? 命令后帶三角形“?”，表示該命令帶有下級菜單。

? 命令前帶的復選“√”標記，表示這個菜單選項是一個邏輯開關，并處于被選中的狀態。

? 命令組中某一命令前有“·”標記，表示該組菜單有且只有一項能被設置為當前項。有“·”標記的菜單項為當前項。

（4）對話框

在Windows 10中，執行某些具體操作時會出現一個對話框。對話框的大小、形式、外觀等各不相同，但大部分對話框的組成基本相似，主要由選項卡、文本框、列表框、單選按鈕、復選框、命令按鈕等組成，如圖3-10所示。

? 選項卡：當一個對話框下的命令有多組可供選擇的參數時，系統把所有相關的功能放在一張選項卡上，多張選項卡合并在一個對話框中。單擊某個標簽，對話框就顯示該選項卡對應的選項。

? 文本框：用于輸入字符信息。

? 下拉列表框：以方框形式出現，其右邊有一個向下“黑三角”標志按鈕，單擊該按鈕會出現一個具有多項選擇的列表，用戶可以從中選擇其一，這類列表稱為列表框。

? 單選選鈕：系統提供單項選擇，用戶只能從中選擇一項，被選中項目前的圓圈內，將打上“·”，這些選擇框稱為單選按鈕。

? 復選框：系統提供多項選擇，用戶可以從中選擇一項或多項，被選中項目前面的方框內，將打上“√”，這些選擇框稱為復選框。

? 按鈕：用戶單擊該按鈕時，系統就執行相應的操作。

? 數值框：單擊數值框右邊的箭頭，可以調整其數值，多數情況也可直接輸入其值。

? 滑塊：用鼠標拖動其中的小標塊，就能設置其值的大小。

對話框與窗口在外形上有許多相似之處，一般來講，對話框依附于某個具體的窗口，它的大小是不能改變的（沒有最大化和最小化按鈕），也沒有菜單欄。當某個窗口打開了對話框之后，窗口的其他部分是無法操作的。

3.1.3　任務要求

（1）啟動Windows 10操作系統。

（2）認識桌面和任務欄。

（3）打開“此電腦”窗口，認識窗口的基本結構。

（4）打開“文件夾選項”對話框，認識對話框的結構。

（5）關閉Windows 10操作系統。

3.1.4　實施過程

（1）依次打開顯示器的電源開關和主機的電源開關。系統通過自檢后，計算機將顯示Windows 10的歡迎界面，然后將顯示Windows 10桌面，如圖3-3所示。

（2）認識Windows 10桌面和桌面圖標，以及任務欄和任務欄的組成。

（3）用鼠標雙擊桌面的“此電腦”圖標，彈出“此電腦”窗口，如圖3-5所示。認識窗口的標題欄、快速訪問工具欄、菜單欄、地址欄、控制按鈕區、搜索框、導航窗格、內容窗口、狀態欄和視圖按鈕。

（4）選擇“查看”標簽頁中的“選項”選項，彈出“文件夾選項”對話框，如圖3-10所示。認識對話框的選項卡、文本框、下拉列表框、單選按鈕、復選按鈕、按鈕、數值框和滑塊。

（5）依次選擇“開始”→“電源”→“關機”命令，關閉Windows 10操作系統。

3.1.5　技能訓練

練習：啟動Windows 10操作系統；打開桌面上的“回收站”圖標，認識窗口的結構；然后打開“回收站屬性”對話框，認識對話框的結構；最后關閉Windows 10操作系統。