【文章內(nèi)容簡介】 擇要安裝的操作系統(tǒng)通常與其硬件架構(gòu)有很大關(guān)系，只有Linux與BSD幾乎可在所有硬件架構(gòu)上執(zhí)行，而Windows NT僅移植到了DEC Alpha與MIPS Magnum。在1990年代早期，個人電腦的選擇就已被局限在Windows家族、類Unix家族以及Linux上，而以Linux及Mac OS X為最主要的另類選擇，直至今日。大型機與嵌入式系統(tǒng)使用很多樣化的操作系統(tǒng)。大型主機近期有許多開始支持Java及Linux以便共享其他平臺的資源。嵌入式系統(tǒng)近期百家爭鳴,從給Sensor Networks用的Berkeley Tiny OS到可以操作Microsoft Office的Windows CE都有。目前的操作系統(tǒng)種類繁多，很難用單一標準統(tǒng)一分類。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、主機操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)。根據(jù)所支持的用戶數(shù)目，可分為單用戶（MSDOS、OS/2）、多用戶系統(tǒng)（UNIX、MVS、Windows）。根據(jù)源碼開放程度，可分為開源操作系統(tǒng)（Linux、Chrome OS）和不開源操作系統(tǒng)（Windows、Mac OS）。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)，可分為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（Netware、Windows NT、OS/2 warp）、分布式系統(tǒng)（Amoeba）、多媒體系統(tǒng)（Amiga）。根據(jù)操作系統(tǒng)的使用環(huán)境和對作業(yè)處理方式來考慮，可分為批處理系統(tǒng)（MVX、DOS/VSE）、分時系統(tǒng)（Linux、UNIX、XENIX、Mac OS）、實時系統(tǒng)（iEMX、VRTX、RTOS，RT WINDOWS）。根據(jù)操作系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度，可分為簡單操作系統(tǒng)、智能操作系統(tǒng)（見智能軟件）。所謂的簡單操作系統(tǒng)，指的是計算機初期所配置的操作系統(tǒng)，如IBM公司的磁盤操作系統(tǒng)DOS/360和微型計算機的操作系統(tǒng)CP/M等。這類操作系統(tǒng)的功能主要是操作命令的執(zhí)行，文件服務(wù)，支持高級程序設(shè)計語言編譯程序和控制外部設(shè)備等。下面介紹一下操作系統(tǒng)的五大類型：批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)。 1. 批處理操作系統(tǒng) 批處理（Batch Processing）操作系統(tǒng)的工作方式是：用戶將作業(yè)交給系統(tǒng)操作員，系統(tǒng)操作員將許多用戶的作業(yè)組成一批作業(yè)，之后輸入到計算機中，在系統(tǒng)中形成一個自動轉(zhuǎn)接的連續(xù)的作業(yè)流，然后啟動操作系統(tǒng)，系統(tǒng)自動、依次執(zhí)行每個作業(yè)。最后由操作員將作業(yè)結(jié)果交給用戶。 單道批處理系統(tǒng)上世紀50年代中期發(fā)明了晶體管，人們開始用晶體管代替真空管來制作計算機，為了充分的利用它應(yīng)盡量讓該系統(tǒng)連續(xù)運行，以減少空閑時間，這樣就出現(xiàn)了早期的單道批處理系統(tǒng)。單道批處理系統(tǒng)是最早出現(xiàn)一種OS。嚴格的說，它只能算作是OS的前身而并非是現(xiàn)在人們所理解的OS。通常把一批作業(yè)以脫機方式輸入到磁帶上，并在系統(tǒng)中配上監(jiān)督程序（Monitor），在它的控制下使這批作業(yè)能一個接一個地連續(xù)處理。由于系統(tǒng)對作業(yè)的處理都是成批地進行的，且在內(nèi)存上始終只保持一道作業(yè)，故稱此系統(tǒng)為單道批處理系統(tǒng)。多道批處理系統(tǒng)20世紀60年代中期，人們開始利用小規(guī)模集成電路來制作計算機，生產(chǎn)出第三代計算機。有IBM公司生產(chǎn)的第一臺小規(guī)模集成電路計算機——360機，較之于晶體管計算機無論在體積功耗速度和可靠性上，都有了顯著的改善。雖然在開發(fā)360機器使用的操作系統(tǒng)時，未能在機器上運行多道程序而遇到了極大的困難，但最終還是成功的開發(fā)出能在一臺機器中運行多道程序的操作系統(tǒng)OS/360。多道程序設(shè)計標志著操作系統(tǒng)的形成。在多道批處理系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都先放在外存上并排成一個隊列，成為“后備隊列”；然后，有作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊列中選擇若干個作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。2．分時操作系統(tǒng) 第一臺真正的分時操作系統(tǒng)（CTSS）是有麻省理工學(xué)院開發(fā)成功的。分時系統(tǒng)是指，在一臺主機上連接多個帶有顯示器和鍵盤的終端，同時允許多個用戶通過自己的終端，以交互方式使用計算機，共享主機中資源。用戶交互式地向系統(tǒng)提出命令請求，系統(tǒng)接受每個用戶的命令，采用時間片輪轉(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求，并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果。用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命。分時操作系統(tǒng)將CPU的時間劃分成若干個片段，稱為時間片。操作系統(tǒng)以時間片為單位，輪流為每個終端用戶服務(wù)。每個用戶輪流使用一個時間片而使每個用戶并不感到有別的用戶存在。分時系統(tǒng)具有多路性、交互性、“獨占”性和及時性的特征。它支持位于不同終端的多個用戶同時使用一臺計算機，彼此獨立互不干擾，用戶感到好像一臺計算機全為他所用。分時系統(tǒng)與多道批處理系統(tǒng)之間有截然不同的性能差別，它能很好地將一臺計算機提供多個用戶同時使用，提高計算機的利用率。常見的通用操作系統(tǒng)是分時系統(tǒng)與批處理系統(tǒng)的結(jié)合。其原則是：分時優(yōu)先，批處理在后。“臺”響應(yīng)需頻繁交互的作業(yè)，如終端的要求；“后臺”處理時間性要求不強的作業(yè)。3．實時操作系統(tǒng) 實時操作系統(tǒng)（RealTimeOperatingSystem，RTOS）是指系統(tǒng)功能及時（或即時）響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運行。實時操作系統(tǒng)要追求的目標是：對外部請求在嚴格時間范圍內(nèi)做出反應(yīng)，有高可靠性和完整性。其主要特點是資源的分配和調(diào)度首先要考慮實時性然后才是效率。此外，實時操作系統(tǒng)應(yīng)有較強的容錯能力。4．網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于計算機網(wǎng)絡(luò)的，是在各種計算機操作系統(tǒng)上按網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議標準開發(fā)的軟件，包括網(wǎng)絡(luò)管理、通信、安全、資源共享和各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其目標是相互通信及資源共享。在其支持下，網(wǎng)絡(luò)中的各臺計算機能互相通信和共享資源。其主要特點是與網(wǎng)絡(luò)的硬件相結(jié)合來完成網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)。5．分布式操作系統(tǒng) 它是為分布計算系統(tǒng)配置的操作系統(tǒng)。大量的計算機通過網(wǎng)絡(luò)被連結(jié)在一起，可以獲得極高的運算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)（DistributedSystem）。它在資源管理，通信控制和操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等方面都與其他操作系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于分布計算機系統(tǒng)的資源分布于系統(tǒng)的不同計算機上，操作系統(tǒng)對用戶的資源需求不能像一般的操作系統(tǒng)那樣等待有資源時直接分配的簡單做法而是要在系統(tǒng)的各臺計算機上搜索，找到所需資源后才可進行分配。對于有些資源，如具有多個副本的文件，還必須考慮一致性。所謂一致性是指若干個用戶對同一個文件所同時讀出的數(shù)據(jù)是一致的。為了保證一致性，操作系統(tǒng)須控制文件的讀、寫、操作，使得多個用戶可同時讀一個文件，而任一時刻最多只能有一個用戶在修改文件。分布操作系統(tǒng)的通信功能類似于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于分布計算機系統(tǒng)不像網(wǎng)絡(luò)分布得很廣，同時分布操作系統(tǒng)還要支持并行處理，因此它提供的通信機制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的有所不同，它要求通信速度高。分布操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同于其他操作系統(tǒng)，它分布于系統(tǒng)的各臺計算機上，能并行地處理用戶的各種需求，有較強的容錯能力。 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù) Visual C++概述在這次課程設(shè)計中，我們采用的是Visual C++環(huán)境。它是一種使用非常廣泛的計算機編程語言。C++是一種靜態(tài)數(shù)據(jù)類型檢查的，支持多重編程范式的通用程序設(shè)計語言。它支持過程化程序設(shè)計、數(shù)據(jù)抽象、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、制作圖標等等泛型程序設(shè)計等多種程序設(shè)計風格。Visual C++是Microsoft公司于1993年推出的一個可視化集成開發(fā)環(huán)境（integrated development,IDE）。自1998年Microsoft公司推出功能完善的Visual C++，越來越多的程序員選用Visual C++作為軟件開發(fā)工具。使用Visual C++，越來越多的程序員選用Visual C++ 集成開發(fā)環(huán)境，Visual C++，要真正掌握它們的使用方法必須結(jié)合具體的編程內(nèi)容。Visual C++是一個功能強大的可視化軟件開發(fā)工具，它不僅是一個C++編譯器，還是一個基于Windows操作系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境。Visual C++由許多組件組成，包括編輯器、編譯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppWizard、類向?qū)lassWizard等。 C++發(fā)展歷史簡單介紹 C語言之所以要起名為“C”，是因為它是主要參考那個時候的一門叫B的語言，它的設(shè)計者認為C語言是B語言的進步，所以就起名為C語言；但是B語言并不是因為之前還有個A語言，而是B語言的作者為了紀念他的妻子，他的妻子名字的第一個字母是B；當C語言發(fā)展到頂峰的時刻，出現(xiàn)了一個版本叫C with Class，那就是C++最早的版本，在C語言中增加class關(guān)鍵字和類，那個時候有很多版本的C都希望在C語言中增加類的概念；后來C標準委員會決定為這個版本的C起個新的名字，那個時候征集了很多種名字，最后采納了其中一個人的意見，以C語言中的++運算符來體現(xiàn)它是C語言的進步，所以就叫C++，也成立了C++標準委員會。美國ATamp。T貝爾實驗室的本賈尼斯特勞斯特盧普（Bjarne Stroustrup）博士在20世紀80年代初期發(fā)明并實現(xiàn)了C++（最初這種語言被稱作“C with Classes”）。一開始C++是作為C語言的增強版出現(xiàn)的，從給C語言增加類開始，不斷的增加新特性。虛函數(shù)（virtual function）、運算符重載（operator overloading）、多重繼承（multiple inheritance）、模板（template）、異常（exception）、RTTI、命名空間（name space）逐漸被加入標準。1998年國際標準組織（ISO）頒布了C++程序設(shè)計語言的國際標準ISO/IEC 14881998。C++是具有國際標準的編程語言，通常稱作ANSI/ISO C++。1998年是C++標準委員會成立的第一年，以后每5年視實際需要更新一次標準，下一次標準更新將是在2009年，目前我們一般稱該標準C++0x。遺憾的是，由于C++語言過于復(fù)雜，以及他經(jīng)歷了長年的演變，直到現(xiàn)在（2009年）只有Visual C++ 2010 CTP開發(fā)環(huán)境的編譯器完全符合這個標準。另外，就目前學(xué)習C++而言，可以認為他是一門獨立的語言；他并不依賴C語言，我們可以完全不學(xué)C語言，而直接學(xué)習C++。根據(jù)《C++編程思想》（Thinking in C++）一書所評述的，C++與C的效率往往相差在正負5%之間。所以有人認為在大多數(shù)場合C++ 完全可以取代C語言(然而我們在單片機等需要謹慎利用空間、直接操作硬件的地方還是要使用C語言)。 Visual C++的特點 Visual C++中源程序采用C/C++語言編寫，它支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，并能夠使用功能強大的微軟基礎(chǔ)類庫MFC（Microsoft foundation class），充分體現(xiàn)了Microsoft公司的技術(shù)精華。由于Windows操作系統(tǒng)的市場壟斷地位，利用Visual C++開發(fā)出來的軟件具有穩(wěn)定性好、可移植性強的特點。利用Visual C++可以編制各種類型的Windows應(yīng)用程序，從簡單的單文檔、多文檔和對話框程序到復(fù)雜的組合界面程序。并且，Visual C++作為Visual Studio可視化家族中最重要的一個成員，它與其他可視化開發(fā)工具如Visual J++、Visual Basic及Visual C緊密集成，可進行不同類型以及綜合軟件項目的開發(fā)，適用于開發(fā)非常專業(yè)的Windows、Web和企業(yè)級應(yīng)用程序。Visual C++，使用非常方便。它提供了語句自動完成功能，編輯輸入源程序時能自動顯示當前對象的成員變量和成員函數(shù)，并表明函數(shù)的參數(shù)類型。Visual C++，改進了對ANSI C++標準的支持，并采用Microsoft的代碼優(yōu)化技術(shù)，使生成的目標代碼更精練，程序運行的速度更快。比較其他程序調(diào)試工具，Visual C++，它提供了診斷映射機制、無須重編譯的調(diào)試、遠程調(diào)試和實時調(diào)試等功能。Visual C++ Library（Microsoft developer network library）可以稱得上是一本內(nèi)容非常豐富的電子參考書。它既能與集成開發(fā)環(huán)境有機地結(jié)合在一起，使程序員在編程進可以隨時查詢需要的幫助信息和技術(shù)文檔，又能脫離集成開發(fā)環(huán)境而獨立地運行，并且用戶還可以通過因特網(wǎng)獲取實時的幫助信息和實例。Visual C++ Studio還為用戶提供了很多實用工具，如Spy++查看器、ActiveX Control Test Container控件測試窗口及Register Control控件注冊程序等，擴展了Visual C++的功能，有利于專業(yè)程序的開發(fā)。除了Visual C++，其他一些知名公司也推出了自己的C++集成開發(fā)環(huán)境，如Borland的C++ Bulider和IBM的VisualAge C++。迄今為止，Visual C++可以說是一個功能最強大和使用范圍最廣泛的軟件開發(fā)工具。當然，由于Windows編程的困難和MFC類庫功能的龐大，加上應(yīng)用程序向?qū)傻某绦蚩蚣艿膹?fù)雜，使得學(xué)習Visual C++比學(xué)習其他軟件開發(fā)工具更困難。但當熟練掌握Visual C++編程方法后，就會感受到作為Visual C++程序員的無比優(yōu)越性。 C++語言發(fā)展及設(shè)計原則 1. C++語言發(fā)展C++語言發(fā)展大概可以分為三個階段：第一階段從80年代到1995年。這一階段C++語言基本上是傳統(tǒng)類型上的面向?qū)ο笳Z言，并且憑借著接近C語言的效率，在工業(yè)界使用的開發(fā)語言中占據(jù)了相當大份額；第二階段從1995年到2000年，這一階段由于標準模板庫(STL)和后來的Boost等程序庫的出現(xiàn)，泛型程序設(shè)計在C++中占據(jù)了越來越多的比重性。當然，同時由于Java、C等語言的出現(xiàn)和硬件價格的大規(guī)模下降，C++受到了一定的沖擊；第三階段從2000年至今，由于以Loki、MPL等程序庫為代表的產(chǎn)生式編程和模板元編程的出現(xiàn)，C++出現(xiàn)了發(fā)展歷史上又一個新的高峰，這些新技術(shù)的出現(xiàn)以及和原有技術(shù)的融合，使C++已經(jīng)成為當今主流程序設(shè)計語言中最復(fù)雜的一員。 2. C++設(shè)計原則⑴ C++設(shè)計成靜態(tài)類型、和C同樣高效且可移植的多用途