大學計算機基礎(chǔ)（第6版）（微課版）第03講教案-操作系統(tǒng)基礎(chǔ)

課時內(nèi)容操作系統(tǒng)基礎(chǔ)授課時間課時2教學目標操作系統(tǒng)的定義、功能、分類。微機操作系統(tǒng)的演化進程。Windows10的常用操作。國產(chǎn)操作系統(tǒng)簡介。教學重點理解操作系統(tǒng)相關(guān)的概念，如定義、功能。掌握Windows10的常用操作。教學難點掌握算法的特征及描述方法教學設(shè)計1、教學思路：（1）結(jié)合實際的例子（如汽車的中控臺），引出操作系統(tǒng)的功能和必要性。（2）對操作系統(tǒng)相關(guān)的概念進行簡述；（3）結(jié)合微軟公司和比爾蓋次，講解操作系統(tǒng)的深化進行；（4）講解Windows10的操作；（5）以華為的鴻蒙系統(tǒng)為引子，講解國產(chǎn)操作系統(tǒng)的發(fā)展。2、教學手段：（1）通過演示講解基礎(chǔ)知識，講解結(jié)束后進行練習；（2）對于重點操作可以著重演示，并加強舉例說明。（3）在理論課上，少講實踐操作，可留到上機時邊講邊練。3、教學資料及要求：課本及PPT，也可配套MOOC上的教學視頻。讓學生了解操作系統(tǒng)的基本概念，掌握Windows10的基本操作。教學內(nèi)容知識回顧：計算機的發(fā)展、組成、工作原理、二進制、信息的表示等。本章重點在操作系統(tǒng)的基本概念進行講解。演示W(wǎng)indows10操作系統(tǒng)的基本操作。討論問題：1.什么是操作系統(tǒng)？2.國產(chǎn)操作系統(tǒng)都有哪些？內(nèi)容大綱：具體可結(jié)合本章的PPT課件進行配合講解。任務一操作系統(tǒng)的定義、功能、分類任務要求：了解相關(guān)的基本概念。如操作系統(tǒng)的定義，功能組成，常見操作系統(tǒng)的分類。任務實現(xiàn)：（一）操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是管理軟硬件資源、控制程序執(zhí)行、改善人機界面、合理組織計算機工作流程和為用戶使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)直接運行在裸機上，是對計算機硬件系統(tǒng)的第一次擴充。從用戶的角度看，操作系統(tǒng)加上計算機硬件系統(tǒng)形成一臺虛擬機（通常廣義上的計算機），是用戶和計算機的接口。操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位如右圖。（二）操作系統(tǒng)的基本功能引入操作系統(tǒng)有兩個目的：第一，從用戶角度來看，操作系統(tǒng)將裸機改造成一臺虛擬機，從而提高用戶的工作效率；第二，為了合理地使用系統(tǒng)包含的各種軟硬件資源，提高整個系統(tǒng)的使用效率。1．處理器管理處理器管理也稱進程管理。進程具有以下四個主要特征：（1）進程具有動態(tài)性（2）進程包括程序和數(shù)據(jù)（3）同一個程序在不同數(shù)據(jù)集合上運行會產(chǎn)生不同的進程（4）進程具有并發(fā)性一般來說，進程有三種基本狀態(tài)（1）就緒狀態(tài)。進程已經(jīng)獲取了除CPU之外所必需的一切資源，一旦分配到CPU，就可以立即執(zhí)行。（2）運行狀態(tài)。進程獲得了CPU及其他一切所需的資源，正在運行。（3）等待狀態(tài)。由于某種資源得不到滿足，進程運行受阻，處于暫停狀態(tài)，等待分配到所需資源后，再投入運行。發(fā)生死鎖會導致系統(tǒng)處于無效的等待狀態(tài)，因此必須終止其中的一個。例如在Windows中，用戶可以使用“任務管理器”終止沒有響應（也就是無效）的進程。2．存儲管理為了協(xié)調(diào)存儲器的速度、容量和價格，現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)中，存儲部件一般都采用層次結(jié)構(gòu)來組織。對于通用計算機而言，存儲層次至少應具有三級：緩存、主存和輔存。操作系統(tǒng)的存儲管理主要是對主存（內(nèi)存）的管理。除了為各個作業(yè)及進程分配互不發(fā)生沖突的主存空間、保護放在主存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞外，還要盡可能地共享主存空間，以及實現(xiàn)虛擬存儲空間。具有的基本功能有以下五個：（1）內(nèi)存的分配與回收（2）存儲共享（3）內(nèi)存保護（4）地址轉(zhuǎn)換（5）擴充內(nèi)存3．設(shè)備管理設(shè)備管理負責對接入本計算機系統(tǒng)的所有外部設(shè)備進行管理，主要功能有設(shè)備分配、設(shè)備驅(qū)動、緩沖管理、數(shù)據(jù)傳輸控制、中斷控制、故障處理等。設(shè)備分配的總原則是：一方面要充分發(fā)揮設(shè)備的使用效率，同時又要避免不合理的分配方式造成死鎖、系統(tǒng)工作紊亂等現(xiàn)象，使用戶在邏輯層面上能夠合理方便地使用設(shè)備。另一方面，要考慮設(shè)備的固有屬性和分配時的安全性。通常只采用先來先服務、優(yōu)先級高者優(yōu)先兩種分配算法。4．文件管理文件系統(tǒng)由文件、管理文件的軟件和相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。文件管理支持文件的建立、存儲、檢索、調(diào)用和修改等操作，解決文件的共享、保密和保護等問題，并提供方便的用戶使用界面。（1）文件的概念文件是存儲在外部存儲器上的一組有序數(shù)據(jù)的集合，通過一個名字來標記。這個名字就叫文件名。文件名是用來標記一個文件的，由主名和擴展名兩部分組成，其命名規(guī)則也隨著操作系統(tǒng)的不同而不同。在Windows10中，主名和擴展名最多可達255個字符。不允許使用的文件名有：AUX,COM1,COM2,COM3,COM4,LPT1,LPT2,LPT3,LPT4,PRN,NUL,CON。因為這些名字在微軟系統(tǒng)中已有特定的含義。如：AUX表示音頻輸入接口；COM表示串行通訊端口，LPT表示打印機或其他設(shè)備；CON表示鍵盤或屏幕。（2）文件的操作權(quán)限（3）文件的存取順序存取隨機存?。?）文件系統(tǒng)的安全為了更好地保護文件系統(tǒng)，采用的技術(shù)多是使用密碼、設(shè)置存取權(quán)限以及建立更復雜的保護模型等。但出于更高安全的考慮，備份（特別是異機備份）是最佳方法，也是目前最經(jīng)常用的方法。5．作業(yè)管理作業(yè)管理是為處理器管理做準備的，包括對作業(yè)的組織、調(diào)度和運行控制。作業(yè)有三種狀態(tài)：后備態(tài)；運行態(tài)；完成態(tài)。作業(yè)調(diào)度算法的選擇原則有以下3個。(1) 作業(yè)吞吐量。這是指讓系統(tǒng)運行盡可能多的作業(yè)。(2) 充分利用資源。這是為了讓CPU、I/O設(shè)備都忙起來，不出現(xiàn)閑置。(3) 對各作業(yè)公平、合理，使用戶滿意。為了做到這一點，要均衡考慮作業(yè)的執(zhí)行時間和等待時間等因素。（三）操作系統(tǒng)的分類除了以上分類之外，還可以按其他方式分類：根據(jù)指令的長度分，可以分為8bit（位）、16bit、32bit、64bit的操作系統(tǒng)，如目前的Windows10可分為32位和64位的兩種。任務二微機操作系統(tǒng)的演化過程任務要求：了解操作系統(tǒng)的演化過程任務實現(xiàn)：（一）DOS1．DOS的功能DOS（DiskOperatingSystem）即磁盤操作系統(tǒng)，其功能主要是進行文件管理和設(shè)備管理。2．DOS的文件文件的含義：存放在外存中、有名字的一組信息的集合。文件名由主文件名和擴展名兩部分組成，其間用圓點“.”隔開。主文件名由1～8個字符組成，擴展名最多由3個字符組成。在文件名中可以使用具有特殊作用的兩個符號“*”和“?”，我們稱它們?yōu)椤巴ㄅ浞薄?．DOS的目錄和路徑（1）樹形目錄結(jié)構(gòu)。DOS系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)來實施對所有文件的組織和管理。（2）路徑。要指定1個文件，DOS必須知道3條信息：文件所在的驅(qū)動器（即盤符）、文件所在的目錄和文件名。路徑即為文件所在的位置，包括盤符和目錄名，如C:\PRG\P。（二）Windows操作系統(tǒng)從1983年到1998年，微軟公司陸續(xù)推出了Windows1.0、Windows2.0、Windows3.0、Windows3.1、WindowsNT、Windows95、Windows98等系列操作系統(tǒng)。2000年，微軟公司推出了Windows2000、WindowsNT5、WindowsMe操作系統(tǒng)。2001年，微軟公司推出了WindowsXP。2005年，微軟公司在WindowsXP的基礎(chǔ)上推出了WindowsVista。2009年，Windows7發(fā)布。2011年10月，Windows8發(fā)布。2015年7月發(fā)布Windows10。任務三Windows10使用基礎(chǔ)任務要求：了解Windows10的相關(guān)基礎(chǔ)知識任務實現(xiàn)：（一）Windows10的安裝（二）Windows10的啟動和關(guān)閉。（三）Windows10的桌面1．桌面的組成桌面由桌面背景、圖標、任務欄、“開始”菜單、語言欄和通知區(qū)域等組成。2．“開始”菜單的基本設(shè)置（四）Windows10的窗口1．窗口的打開方式2．窗口的分類窗口一般分為應用程序窗口、文檔窗口和對話框窗口。3．窗口的組成一般來說，窗口的組成部分包括：系統(tǒng)菜單（控制菜單），標題欄，菜單欄，地址欄，搜索欄、導航窗格，滾動條，最小化、最大化、關(guān)閉按鈕，窗口的邊框和角，功能區(qū)以及狀態(tài)欄等。4．對話框?qū)υ捒蚴侨藱C進行信息交互的特殊窗口。對話框由選項卡（也叫標簽）、下拉列表框、編輯框、單選框、復選框以及按鈕等元素組成。5．窗口的關(guān)閉6．窗口位置的調(diào)整7．多窗口的操作任務四Windows10的基本資源與操作任務要求：掌握本地對資源的瀏覽和基本操作任務實現(xiàn)：（一）瀏覽計算機中的資源能夠打開資源管理器窗口，了解窗口的組成元素（地址欄，搜索欄，導航窗格，細節(jié)窗格，預覽窗格，資源管理窗格）。（二）執(zhí)行應用程序掌握執(zhí)行應用程序的方法。（三）文件和文件夾的操作1．文件的含義2．文件的類型3．文件夾4．文件的選擇操作5．復制文件6．移動文件7．文件的刪除8．文件的重命名9．修改文件的屬性10．文件夾的操作（1）創(chuàng)建文件夾（2）修改文件夾選項（四）庫含義：庫僅是文件（夾）的一種映射，庫中的文件并不位于庫中。它只是采用索引文件的管理方式，監(jiān)視其包含項目的文件夾，并允許用戶以不同的方式訪問和排列這些項目。且?guī)熘械奈募紩S著原始文件的變化而自動更新，并可以同名的形式存在于文件庫中。庫包括視頻庫、圖片庫、文檔庫、音樂庫等。（五）回收站的使用和設(shè)置1．基本操作（1）還原回收站中的文件和文件夾（2）徹底刪除文件和文件夾2．回收站的設(shè)置（六）輸入法的設(shè)置1．添加和刪除漢字輸入法2．輸入法之間的切換<Ctrl+Space><Ctrl+Shift>3．全/半角及其他切換<Shift＋Space>4．輸入法熱鍵的定制任務五Windows10的附件和磁盤管理任務要求：了解附件包含的功能，掌握附件中應用程序的使用方法。了解磁盤管理的用法。任務實現(xiàn)：詳細講解以下每個程序的功能和使用方法。（一）畫圖（二）記事本（三）寫字板（四）截圖工具（五）遠程桌面連接（六）計算器（七）命令行交互（八）磁盤管理1．分區(qū)管理2．格式化驅(qū)動器3．磁盤操作，包括（磁盤（文件）備份和還原，磁盤清理，磁盤碎片整理）。任務六控制面板任務要求：了解控制面板的功能，掌握控制面板的使用方法任務實現(xiàn)：講解每個操作的含義和操作方法及步驟（一）外觀和個性化（二）時鐘、語言和區(qū)域設(shè)置（三）程序（四）硬件和聲音（五）用戶賬戶（六）統(tǒng)和安全任務七Windows10系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)功能任務要求：了解系統(tǒng)管理的功能，掌握系統(tǒng)管理中幾種功能的使用方法。了解網(wǎng)絡(luò)功能。任務實現(xiàn)：講解每個功能的含義和操作方法及步驟（一）任務計劃定義任務計劃主要針對那些每天或定期都要執(zhí)行某些應用程序的用戶。定義任務計劃之后，系統(tǒng)將按照用戶預先的設(shè)定，自動在規(guī)定時間執(zhí)行選定的應用程序。（二）系統(tǒng)屬性包含有5個選項卡：計算機名、硬件、高級、系統(tǒng)保護和遠程，每個選項卡中都分別提供了不同的系統(tǒng)工具。（三）Windows10的網(wǎng)絡(luò)功能1.網(wǎng)絡(luò)軟硬件的安裝2.選擇網(wǎng)絡(luò)位置3.資源共享4.在網(wǎng)絡(luò)中查找計算機任務八國產(chǎn)操作系統(tǒng)簡介任務要求：了解國產(chǎn)操作系的發(fā)現(xiàn)狀任務實現(xiàn)：了解操作系統(tǒng)的重要性。我國也在加大力度，支持國產(chǎn)操作系統(tǒng)的研發(fā)和應用。某些國產(chǎn)Linux操作系統(tǒng)無論是布局還是操作方式上與Windows系統(tǒng)都所差無幾（存在差距的主要原因是設(shè)備廠商沒有對Linux操作系統(tǒng)提供很好的支持）。在價格方面，絕大多數(shù)國產(chǎn)操作系統(tǒng)都是免費的。但還存在生態(tài)環(huán)境差等各種問題，缺乏一個統(tǒng)一的國產(chǎn)操作系統(tǒng)生態(tài)圈。近年來，出現(xiàn)的國產(chǎn)操作系統(tǒng)也有很多，如華為鴻