Operating System Operating System &&Computer NetworkComputer Network

Operating System Operating System

&

&

Computer Network Computer Network

Jasmine, Nelson, Ken and Jessie

Jasmine, Nelson, Ken and Jessie

Brief Outline Brief Outline

 Operating system (I)---Jasmine Operating system (I)---Jasmine

 Operating system (II)----Nelson Operating system (II)----Nelson

 .Program and Programming languages .Program and Programming languages

--- Jessie --- Jessie

 Computer Network ---Ken Computer Network ---Ken

Operating System (I) Operating System (I)

Jasmine Lin

作業系統

作業系統 Introduction(1) Introduction(1)



也是電腦系統的核心與基石。

也是電腦系統的核心與基石。

• 功能功能

 行程管理（行程管理（ Processing managementProcessing management ））

•

ests)

 記憶空間管理（記憶空間管理（ Memory managementMemory management ））

•

 檔案系統（檔案系統（ File systemFile system ））

 網路通訊（網路通訊（ NetworkingNetworking ）） 安全機制（

安全機制（ SecuritySecurity ））

作業系統

作業系統 Introduction (2) Introduction (2)

 使用者介面（

User interface

）

•

interface to the OS managed resources.)

 圖形化使用者介面 圖形化使用者介面 graphical user interface (GUgraphical user interface (GU I)I)

 驅動程式（

Device drivers

）

•

evices)

• 常見如常見如 : Windows, Linux, Mac OS: Windows, Linux, Mac OS

歷史— 歷史— 1980 1980 年代前 年代前 (1) (1)

 第一部電腦並沒有操作系统。

 1947

年

:

• 電晶體電晶體 (transistor)(transistor) 的發明的發明

• 莫里斯莫里斯 ·· 威爾克斯（威爾克斯（ Maurice V. WilkesMaurice V. Wilkes ）發明的微程式 ）發明的微程式 (micr(micr oprogram)

oprogram) 方法方法

 微程式（微程式（microprogrammicroprogram ））: CISC (: CISC (複雜指令集複雜指令集CISC, Complex InstCISC, Complex Inst ruction Set Computing)

ruction Set Computing) 結構下，一些功能複雜的指令執行時被分結構下，一些功能複雜的指令執行時被分 解為一系列相對簡單的指令來執行

解為一系列相對簡單的指令來執行

 1960

年代早期

:

• 批次處理 批次處理 (( 批處理任務 批處理任務 batch processing) batch processing) 系統系統

 1963

年

:

• 奇異公司與貝爾實驗室合作以奇異公司與貝爾實驗室合作以PL/IPL/I 語言建立語言建立 MulticsMultics

 Multics: (MULTiplexed Information and Computing System) Multics: (MULTiplexed Information and Computing System)

•

歷史— 歷史— 1980 1980 年代前 年代前 (2) (2)



S/360

• 優點：

 永久貯存裝置—硬碟機 （永久貯存裝置—硬碟機 （ IBMIBM 稱為稱為 DASDDASD （（ Direct access sDirect access s torage device

torage device ））

 分時概念分時概念 :: （（ time-sharingtime-sharing ））

•

•

最成功的。



• 由

AT&T貝爾實驗室所建立

貝爾實驗室所建立

歷史— 歷史— 1980 1980 年代 年代 (1) (1)



• 8-bit

處理器加上

64KB

記憶體、螢幕、鍵盤以及低音

質喇叭

• Commodore C64

－早期最著名套裝電腦。此電腦沒有作

業系统

• CP/M

 早期最著名的磁碟啟動型作業系统早期最著名的磁碟啟動型作業系统

 它支援許多早期的微電腦，且被它支援許多早期的微電腦，且被 MS-DOSMS-DOS 大量抄襲其功能。大量抄襲其功能。

 最早期的最早期的 IBM PCIBM PC 其架構類似其架構類似 C64C64 。。

• 軟式磁碟機

: 512 KB

的讀寫空間

歷史— 歷史— 1980 1980 年代 年代 (2) (2)

• 磁碟作業系統（

Disk Operating System

，

DOS

）誕生

 可合併任意數量的磁區，因此可以在一張磁碟片上放置任意數可合併任意數量的磁區，因此可以在一張磁碟片上放置任意數 量與大小的檔案。檔案之間以檔名區別。

量與大小的檔案。檔案之間以檔名區別。

 MS-DOSMS-DOS

•

且收購了一家公司出產的作業系統，在將之修改後以

MS-DOS的

名義出品 ((可參考電影可參考電影: Pirates of Silicon Valley): Pirates of Silicon Valley)

•

•

 同時只能執行最多一個程式同時只能執行最多一個程式

 沒有任何記憶體保護措施沒有任何記憶體保護措施

 對驅動程式的支援不夠完整對驅動程式的支援不夠完整

 音效裝置必須由程式自行設置的狀況，常造成不相容的情況音效裝置必須由程式自行設置的狀況，常造成不相容的情況

。。

•

歷史— 歷史— 1980 1980 年代 年代 (3) (3)

 Mac OS:

麥金塔

(Macinto

sh

，簡稱

Mac)

電腦

• 全錄 全錄 (Xerox) (Xerox) 伯拉圖實驗伯拉圖實驗 室的員工室的員工 Dominik HagenDominik Hagen 向向

蘋果電腦的

蘋果電腦的 Steve JobsSteve Jobs 展展 示圖形化使用者介面

示圖形化使用者介面

graphical user interface

graphical user interface

(GUI) (GUI)

• 全錄以研究單位為由，回絕全錄以研究單位為由，回絕 Apple

Apple 的購買的購買

• 蘋果開始發展自己的圖形化蘋果開始發展自己的圖形化 作業系統作業系統

 例如下拉式選單、桌面圖例如下拉式選單、桌面圖 示、拖曳式操作與雙點擊 示、拖曳式操作與雙點擊 等等

歷史— 歷史— 1990 1990 年代 年代 (1) (1)

 1990 1990 年代 年代

• 套裝類的個人電腦 套裝類的個人電腦 (Personal Computer(Personal Computer ，， PP C)C) 操作系统互相競爭的時代。操作系统互相競爭的時代。

 蘋果電腦 蘋果電腦 Mac OS X Mac OS X

• 19801980 年代舊系統設計不良，經過許多失敗後，年代舊系統設計不良，經過許多失敗後，

19971997 年重新釋出測試版年重新釋出測試版

• 正式版非常成功正式版非常成功

歷史— 歷史— 1990 1990 年代 年代 (2) (2)



• 由於由於 AT&TAT&T 的法律爭端 的法律爭端 (BSD(BSD 版權問題版權問題 )) ，自由開發遭，自由開發遭 延遲延遲 22 年，年， LinuxLinux 崛起崛起

 LinuxLinux 核心無法律問題，獲得極大支持核心無法律問題，獲得極大支持

 分時多行程核心分時多行程核心&& 良好的記憶體空間管理良好的記憶體空間管理

 可移植性可移植性

•

• 直至直至 20062006 年年 66 月，世界五百大超級電腦有月，世界五百大超級電腦有 75%75% 以以 LinuxLinux 為它們的作業系統為它們的作業系統

歷史— 歷史— 1990 1990 年代 年代 (3) (3)

 Microsoft

微軟

 1983

年開始微軟就想要為

MS-DOS

建構一個圖形化的操作

系统應用程式，稱為 Windows

。一開始

Windows

並不是一

個操作系统，只是一個應用程式，其背景還是純 MS-DOS

系統。

 1990

年代初，微軟與

IBM

的合作破裂，微軟從

OS/2

（一

個很成功但是曲高和寡的圖形化操作系统）專案中抽身

 1993

年

7

月

27

日推出

Windows NT3.1

，一個以

OS/2

為基

礎的圖形化操作系统

 1995

年

8

月

15

日推出

Windows 95

• WindowsWindows系統依然是建立在系統依然是建立在 MS-DOSMS-DOS 的基礎上 的基礎上

歷史— 歷史— 1990 1990 年代 年代 (4) (4)

 1999 1999 年 年 : Windows NT : Windows NT 面世。 面世。

 2000 2000 年 年 : Windows 2000 : Windows 2000

• 第一個脫離第一個脫離 MS-DOSMS-DOS 基礎的圖形化操作系统。基礎的圖形化操作系统。

• Windows 2000Windows 2000 是是 Windows NTWindows NT 的改進系列（事的改進系列（事 實上是實上是 Windows NT 5.0Windows NT 5.0 ））

• Windows XPWindows XP （（ Windows NT 5.1Windows NT 5.1 ）以及）以及 Windows Windows Server 2003

Server 2003 （（ Windows NT 5.2Windows NT 5.2 ）與）與 Windows Windows Vista

Vista （（ Windows NT 6.0Windows NT 6.0 ）也都是立基於）也都是立基於 WindWind ows NT

ows NT 的架構上。的架構上。

TODAY TODAY



• 繪圖裝置的圖形化使用者介面繪圖裝置的圖形化使用者介面 graphical user intgraphical user int erface (GUI)

erface (GUI)

• 輸入裝置輸入裝置 : : 滑鼠 滑鼠 / / 觸控面板 觸控面板 (touch pad) / (touch pad) / 鍵鍵 盤盤



• IBMIBM 相容相容 PC - PC - 微軟 微軟 WindowsWindows ， ， Mac OS XMac OS X ，， Unix Unix 家族的家族的 OSOS 以及以及 Linux Linux 家族。家族。

• Apple Macintosh - Mac OS X Apple Macintosh - Mac OS X （一個（一個 UnixUnix 分支分支 OO SS ），）， Windows Windows （（ x86x86 版本）， 版本）， Linux Linux 與 與 BSDBSD

Operating System (II) Operating System (II)

Nelson Peng

Nelson Peng

作業系統的功能 作業系統的功能

 作業系統在電腦上所扮演的角色： 作業系統在電腦上所扮演的角色：

作業系統的功能 作業系統的功能

 在圖表中可看出作業系統是 在圖表中可看出作業系統是

電腦硬體 與使 與使 用者以及 用者以及

應用程式 之間的媒介。 之間的媒介。

 使用者透過應用程式或作業系統來操控電 使用者透過應用程式或作業系統來操控電 腦硬體；作業系統再將執行的結果回應給 腦硬體；作業系統再將執行的結果回應給

使用者或應用程式。

使用者或應用程式。

作業系統的功能 作業系統的功能

 作業系統主要的功能有以下 作業系統主要的功能有以下 3 3 項： 項：

1. 1. 管理電腦的各種資源 管理電腦的各種資源 , , 如 如 CPU CPU 、記 、記 憶體空間、檔案管理、輸入及輸出設備 憶體空間、檔案管理、輸入及輸出設備 等。 等。

2. 2. 提供使用者操作介面。 提供使用者操作介面。

3. 3. 提供應用程式執行的環境及系統呼叫服 提供應用程式執行的環境及系統呼叫服

務。 務。

單工及多工 單工及多工

 作業系統依其是否能同時間執行多個應用 作業系統依其是否能同時間執行多個應用

程式 程式 , , 區分為 區分為

單工

(single-tasking)

及 及

多工

(multi-tasking) 作業系統 作業系統

單工及多工 單工及多工

能執行一項程式 , , 如果想執行其他的如果想執行其他的 程式程式 , , 只有當上一個程式執行完畢之只有當上一個程式執行完畢之 後後 , , 才能接著執行。此方式的優點是才能接著執行。此方式的優點是

作業系統的設計較簡單。

作業系統的設計較簡單。

單工及多工 單工及多工

多工作業系統： 作業系統可同時執行多 作業系統可同時執行多 項程式。此方式的好處是可充分運用電 項程式。此方式的好處是可充分運用電 腦的資源 腦的資源 , , 例如有些程式需要比較多的 例如有些程式需要比較多的 CPU CPU 運算時間 運算時間 , , 有的則是需要消耗較多 有的則是需要消耗較多

的網路資源

的網路資源 , , 如果這些程式同時被執行 如果這些程式同時被執行 , , 將使電腦的資源能更充分地運用；對 將使電腦的資源能更充分地運用；對

使用者而言

使用者而言 , , 也能同時做多項工作。 也能同時做多項工作。

單人與多人使用 單人與多人使用

作業系統依是否同時間允許多個使用者同 作業系統依是否同時間允許多個使用者同 時執行程式

時執行程式 , , 可分為 可分為

單人

(single-user)

使用及 使用及

多人

(multiuser) 使用的作業系 使用的作業系

統 統

單人與多人使用 單人與多人使用

•

單人使用的作業系統： 作業系統同時間 作業系統同時間 只允許一個使用者執行程式。

只允許一個使用者執行程式。

• 值得注意的是 值得注意的是 , , 有些作業系統雖然允許 有些作業系統雖然允許 不同的使用者以各自的帳號登入

不同的使用者以各自的帳號登入 , , 但同 但同 時間仍只讓一個使用者登入並執行程式

時間仍只讓一個使用者登入並執行程式 , , 這種多帳號的作業系統仍被視為單人使

這種多帳號的作業系統仍被視為單人使 用的作業系統。

用的作業系統。

單人與多人使用 單人與多人使用

•

多人使用的作業系統： 允許多個使用者同 允許多個使用者同 時間執行程式

時間執行程式 , , 各自使用自己的鍵盤、滑 各自使用自己的鍵盤、滑 鼠及螢幕 鼠及螢幕 , , 但其他電腦的資源 但其他電腦的資源 ( ( 如 如 CPU CPU

、記憶體、磁碟空間等

、記憶體、磁碟空間等 ) ) 則共用。在此種 則共用。在此種 作業系統下

作業系統下 , , 作業系統需針對共享的資源 作業系統需針對共享的資源 做適當的保護與管理。

做適當的保護與管理。

常見的作業系統 常見的作業系統

D O S D O S

DOS (Disk Operating System) DOS (Disk Operating System) 是早期 是早期 X X 86 (286

86 (286 、 、 386...) 386...) 個人電腦常安裝的作 個人電腦常安裝的作 業系統。它只有命令列操作介面

業系統。它只有命令列操作介面 , , 使用者 使用者 必須記住命令名稱

必須記住命令名稱 , , 才能下達操作命令。 才能下達操作命令。

Windows Windows

 隨著微軟公司推出具圖形介面的 隨著微軟公司推出具圖形介面的 Windows Windows 作業系統之後

作業系統之後 , DOS , DOS 也逐漸失去了它的市場。 也逐漸失去了它的市場。

不過 不過 , , 有些公司行號 有些公司行號 ( ( 如小說、錄影帶出 如小說、錄影帶出 租店 租店 ) ) 的電腦系統 的電腦系統 , , 由於並不需要繁複的 由於並不需要繁複的 視窗系統 視窗系統 , , 所以偶爾還是可以見到它的蹤跡 所以偶爾還是可以見到它的蹤跡

。 。

 此外 此外 , Windows , Windows 作業系統也有 作業系統也有

MSDOS

模式 或命令提示字元

或命令提示字元

程式 程式 , , 提供一個模擬 提供一個模擬 DOS DOS

Mac OS Mac OS

 Mac OS (Macintosh OS) Mac OS (Macintosh OS) 由蘋果電腦公司 由蘋果電腦公司 於 於 1984 1984 年所推出 年所推出 , , 是專門為麥金塔電 是專門為麥金塔電

腦所發展的作業系統。它也是最早使用視 腦所發展的作業系統。它也是最早使用視

窗圖形環境的作業系統

窗圖形環境的作業系統 , , 當時微軟公司尚 當時微軟公司尚 未推出 未推出 Windows Windows 作業系統 作業系統 , Mac OS , Mac OS 在 在

市場上可謂引領風騷。

市場上可謂引領風騷。

Programs and programming Programs and programming

languages languages

Jessie Peng

Jessie Peng

Programs (

Programs ( 程式 程式 ) )

* *

Source Program

源程式

---written in high-level languages---written in high-level languages

---need to be compiled into---need to be compiled into

machine codemachine code

* *

Applications Program

---written in high-level language---written in high-level language

as wellas well

---designed to do a specific types of---designed to do a specific types of

workwork

Programs(

Programs( 程式 程式 ) )

* *

Object program/module

--- produced after source program--- produced after source program

--- converted into machine code( --- converted into machine code( 機器語言機器語言 ))

by compiler(by compiler( 編譯器編譯器 ))

* System program

* System program

B. Linkage editor – fetches required systeB. Linkage editor – fetches required syste ms routines and links them to the object mod ms routines and links them to the object mod uleule

Programming Languages

Programming Languages

 Usually call high-level languages Usually call high-level languages

 Written to deal with different Written to deal with different problems

problems

 Need to be transferred into machine Need to be transferred into machine code.

code.

Development of Programming Development of Programming

Languages Languages







LanguageLanguage



oriented language oriented language



Examples of High level languages Examples of High level languages

1954

1959

1960

FORTRAN

COBOL

ALGOL

= FORmula + TRANSlation

= Solving scientific/mathematical problems

= Consists of algebraic formulae + English phrases

= COmmon Business-Oriented Language

= Solving commercial problems

= Using English statements

= ALGOrithmic Language

= Interntaional Algebraic Language

Examples of High level languages Examples of High level languages

1964

1965

1970s

PL/I

BASIC

C

= Combination of COBOL and ALGOL

= Used for data processing/ scientific applications

= Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code

= For students who need to acquire simple programming languages

= To support UNIX operating system

= Highly portable general-purpose language

Other Useful Examples:

Other Useful Examples:

APL (1962) APL (1962)

PASCAL(1971) PASCAL(1971)

LISP LISP

PROLOG PROLOG LOGO LOGO

= A Programming Language

= Language used in Artificial Intelligence

= Common used in Artificial Intelligence

= Named after a mathematician Pascal

=Common used in calculation and academic field

= Easier dialect of LISP.

= Educational approach, to teach computer science concepts

= Invented by Daniel G. Bobrow. Wally Feurzeig and

Seymour Papert

Other Useful Examples:

RPG = Report Program Gernerator 。

= format-like system language

= Easy to operate and learn. Beginners friendly

Java = Invented by Sun Company in May, 1995

= Object-oriented

Computer network Computer network

Ken Chen

IP IP

Just like your Just like your house address house address . If . If you want to get the letters/packets you want to get the letters/packets from your friends and anyone else, from your friends and anyone else,

you have to let them know so you have to let them know so

mailman/router

mailman/router

can help forward can help forward your

your

mail/packets to you. to you.

 Ex: Ex:

255.255.255.255 255.255.255.255

(Decimal) (Decimal)

--- . --- . --- . --- --- . --- . --- . ---

(Binary) (Binary)

(IPV4)The number of IP : (IPV4)The number of IP :

2^32=4294967296 2^32=4294967296 (IPV6)The number of (IPV6)The number of

IP :2^128=3.40*10^38 IP :2^128=3.40*10^38

classful addresing classful addresing

IP addresses IP addresses are divided into five are divided into five classes:

classes:

1.Class A 1.Class A

2.Class B

2.Class B

3.Class C

3.Class C

4.Class D

4.Class D

5.Class E

5.Class E

IP = Network bits + Host bits IP = Network bits + Host bits

class A IP class A IP ：：

0NNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH

class B IP ：：

10NNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH

class C IP ：：

110NNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH

等等

級級 開首 開首 網路數目 網路數目 主機數目 主機數目 使用範圍 使用範圍 申請領申請領 域 域

A A ^{00 127127 1677721416777214 1.x.x.x} _26.x.x.x ^1.x.x.x _26.x.x.x ^{到 到 11} 國家級 國家級 BB ^{1010 1634816348 6553465534 128.x.x.x} _191.x.x.x ^128.x.x.x _191.x.x.x ^{到 到} 跨國組跨國組

織 織

CC ^{110110 20971522097152 254254 192.x.x.x} _223.x.x.x ^192.x.x.x _223.x.x.x ^{到 到} 企業組企業組 織 織

DD ^{11101110 -- -- 224.-} _9.- ^224.- _9.- ^{到 到 2323} 特殊用特殊用 途 途

中文名稱中文名稱 AbbreviationAbbreviation English NameEnglish Name 台灣台灣 twtw Taiwan Taiwan

中國大陸中國大陸 cncn Mainland Mainland China

China 日本日本 jpjp Japan Japan

英國英國 ukuk United United Kingdom Kingdom

中文名稱

中文名稱 AbbreviationAbbreviation English Name English Name

商業組織商業組織 , , 機機

構構 , , 公司行號 公司行號 ComCom Commercial Commercial 教育單位教育單位 ,, 學術學術

研究機構

研究機構 EduEdu Educational IEducational I nstitutions

nstitutions 一般組織一般組織 ,, 財團財團

法人法人 ,, 基金會 基金會 等非官方機構 等非官方機構

OrgOrg Other Other

Organization Organization and and

Associations Associations 網路管理單位

網路管理單位 NetNet Network ServiNetwork Servi cesces

官方單位官方單位 , , 政政 GovGov GovernmentGovernment

DNS DNS ： ：

Domain Name System Domain Name System

( convert Domain name and IP ) ( convert Domain name and IP ) EX: EX:

www.hotmail.com = 209.185.243.135

www.hotmail.com = 209.185.243.135