No.2 Windows操作系统

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一、操作系统概述

1、什么是操作系统

Operation System 简称 OS，它是管理计算机硬件与软件资源的计算机系统软件。

操作系统的主要功能和特点如下：

1）直接与硬件交互

操作系统是控制和管理计算机硬件设备，直接与硬件交互是操作系统的基本职责，它能够控制和管理计算机的硬件设备，为应用软件提供运行环境（其中应用软件是安装在操作系统上的）。

• 例如，操作系统可以直接控制 CPU 的调度，决定哪个程序在何时获得 CPU 的处理时间；管理内存的分配，确保不同程序能够合理地使用内存资源，避免冲突和错误；控制硬盘的读写操作，实现数据的存储和读取。而应用软件无需直接处理这些底层硬件细节，只需通过操作系统提供的接口和服务来完成其功能。

• 除此之外，操作系统还负责管理硬件设备的驱动程序，使其能够正常工作。当新的硬件设备被连接到计算机上时，操作系统会识别并安装相应的驱动程序，以确保设备能够与系统无缝协作。

2）对资源共享进行调度管理

操作系统合理分配计算机资源，在对资源共享进行调度管理方面，操作系统起着至关重要的作用。 如 CPU 时间、内存、网络带宽等，以确保多个应用程序能够高效、公平地使用这些资源。

• 操作系统根据算法和策略决定程序的 CPU 执行时间，进行内存页面置换，管理网络带宽，同时考虑能耗因素，在移动设备上优化硬件能耗。

• 当多个程序同时运行时，操作系统会根据一定的算法和策略来决定哪个程序先获得 CPU 时间来执行。例如，对于时间敏感的任务，操作系统可能会给予更高的优先级，以保证其及时完成；对于占用大量内存的程序，操作系统会在内存不足时进行页面置换，将部分不常用的内存页面交换到硬盘上，为其他程序腾出空间。

• 此外，操作系统还会对网络带宽进行分配和管理，确保不同的网络应用能够顺畅地传输数据，避免出现网络拥塞和数据丢失的情况。

• 而且，操作系统在资源调度管理中还会考虑能耗因素。对于移动设备，操作系统会在保证性能的前提下，尽量降低硬件的能耗，延长电池续航时间。

3）解决并发操作处理中存在的协调问题

在多任务环境中，操作系统协调多个程序对共享数据的访问和修改，防止数据不一致和冲突。 例如通过加锁、事务处理等机制保证数据库和文件系统的数据一致性和完整性，处理进程间的通信和同步问题。

• 例如，在数据库系统中，多个用户可能同时对同一数据表进行读写操作。操作系统需要通过加锁、事务处理等机制来确保数据的一致性和完整性。当一个用户正在修改某条数据时，操作系统会对该数据进行锁定，防止其他用户同时进行修改，直到当前操作完成并释放锁。

• 在文件系统中，多个程序可能同时读写同一个文件，操作系统需要保证文件的内容在并发操作下不会被破坏，同时也要确保各个程序能够正确地读取和写入数据。

• 此外，操作系统还需要处理进程间的通信和同步问题。比如，一个进程可能需要等待另一个进程完成某项任务后才能继续执行，操作系统要提供有效的机制来实现这种协调。

4）数据结构复杂，外部接口多样化，便于用户反复使用

操作系统要处理多种任务和与不同软硬件交互，因此数据结构复杂，外部接口多样化。 操作系统管理多种资源，与各类硬件通信，提供丰富的系统调用和 API。其易用性和稳定性便于用户反复使用，还会不断自我优化和更新，以适应云计算和虚拟化等新需求。

• 操作系统需要管理进程、线程、内存、文件、设备等多种资源，每种资源都有其独特的数据结构和管理方式。例如，进程管理需要维护进程控制块，内存管理需要使用页表、段表等数据结构。

• 同时，操作系统要与各种硬件设备进行通信，如显卡、声卡、网卡等，每种设备都有不同的接口和通信协议。为了支持不同的应用软件和用户需求，操作系统还提供了丰富的系统调用和应用程序接口（API）。

• 而便于用户反复使用则体现了操作系统的易用性和稳定性。操作系统通过提供一致的用户界面和操作方式，使用户无需每次都重新配置和学习操作系统的使用方法。无论是开机启动、文件管理、网络连接还是软件安装，用户都能够按照熟悉的方式进行操作。且操作系统的稳定性也使得用户可以信赖其长期稳定运行，不必担心频繁出现故障或数据丢失的问题。

• 此外，操作系统还会不断进行自我优化和更新，以适应新的应用场景和用户需求。例如，随着云计算和虚拟化技术的发展，操作系统需要支持虚拟机的创建和管理，提供更好的资源隔离和分配机制。

2、操作系统的目的和功能

1、操作系统的目的

1）有效性——提高系统资源利用率——提高系统的吞吐量

有效性是操作系统的重要目的之一。通过合理分配管理系统资源，提高资源利用率和系统吞吐量。如 CPU 时间、内存、硬盘空间等，操作系统能够提高资源的利用率。这意味着资源不会被闲置或浪费，而是被充分利用来完成更多的任务。

• 提高系统的吞吐量即单位时间内能处理更多任务或数据。操作系统通过优化任务调度、资源分配和并发处理等，让系统高效工作，提升整体性能和效率。

• 比如，靠智能的 CPU 调度算法，操作系统能让高优先级任务先获 CPU 时间，合理分配剩余时间给其他任务，提高 CPU 利用率和系统吞吐量。同时，还会用缓存技术，把常用数据和指令存储在高速缓存中，减少对慢存储设备访问，加快数据读取和处理速度。

2）方便性——可扩充性——开放性

方便性、可扩充性、开放性能为用户提供友好便捷操作方式，适应新硬件、软件和用户需求变化，与不同系统和软件兼容互操作，支持多种编程语言开发。

• 方便性表现为给用户提供友好的界面和便捷的操作方式，让用户轻松用计算机完成各种任务，像图形化用户界面、直观文件管理系统和简单应用程序安装流程都能提高便利性。

• 可扩充性指操作系统能轻松适应新硬件、软件和用户需求变化，当新技术出现时能通过更新驱动、扩展功能支持新设备和应用。

• 开放性强调操作系统与其他系统和软件的兼容性和互操作性，开放的操作系统能与不同硬件平台、软件框架和网络环境良好集成协作，促进信息共享交流，比如支持多种编程语言运行环境，方便开发者。

2、操作系统的功能

1）作为计算机系统资源的管理者

操作系统管理 CPU、内存、存储、输入输出和网络等资源。通过调度算法分配 CPU 时间，管理内存分配回收，负责文件系统和磁盘空间管理，提供设备驱动并协调设备访问，优化电源管理节能。

• 操作系统管理计算机的各种资源，涵盖处理器（CPU）、内存、存储设备（如硬盘、光盘）、输入输出设备（如键盘、鼠标、显示器、打印机）和网络资源等。

• 操作系统负责对 CPU 资源，靠进程和线程调度算法决定程序或任务获取 CPU 执行时间，确保各个任务能够公平、高效地使用 CPU 资源。

• 内存管理上，操作系统负责分配和回收内存空间，保障程序安全访问内存，防止内存泄漏和非法访问。

• 存储设备方面，操作系统负责管理文件系统，包括文件操作的创建、读取、写入、删除和存储位置的分配等，同时还负责磁盘空间的管理和优化。

• 输入输出设备上，提供驱动程序让设备与系统通信交互，并协调多程序访问，避免冲突错误。

• 网络资源管理中，负责网络连接建立、维护和数据传输控制，保证网络通信安全高效。

• 此外，操作系统还会对电源管理进行优化，根据系统的负载情况调整硬件设备的能耗，以达到节能的目的。

2）作为用户与计算机硬件系统之间的接口

为用户提供命令行和图形用户两种界面，以及系统调用接口。命令行接口适用于专业复杂操作，图形用户界面直观便捷，且随着技术发展支持语音识别和手势控制等新交互方式。

• 操作系统为用户提供了两种接口：命令行接口（CLI）和图形用户界面（GUI）。

• 命令行接口通过输入特定的命令来与操作系统进行交互，适合于专业用户和需要进行复杂操作的场景。例如，在 Linux 系统中，可以使用终端输入命令来完成文件管理、系统配置等任务。

• 图形用户界面则以直观的图形和图标为用户提供操作界面，通过鼠标和键盘的点击、拖动等操作来完成各种任务。例如，Windows 操作系统的桌面、窗口、菜单等元素，使用户能够轻松地进行文件操作、应用程序启动和系统设置等。

• 此外，操作系统还提供了系统调用接口，允许应用程序通过编程的方式与操作系统进行交互，获取系统资源和服务。

• 并且，随着语音识别和手势控制技术的发展，操作系统也逐渐支持这些新的交互方式，为用户提供更多的选择。

3）实现了对计算机资源的抽象

操作系统将硬件资源抽象化，为用户和应用程序提供简单统一视图。如将物理内存抽象为虚拟内存，将存储设备数据结构抽象为文件和目录，将不同输入输出设备抽象为统一接口，还提供进程抽象使多进程并发执行互不干扰。

• 操作系统通过对计算机硬件资源进行抽象，为用户和应用程序提供了一个更简单、更统一的视图。

• 例如，对于内存资源，操作系统将物理内存抽象为虚拟内存，使得应用程序无需关心实际的物理内存地址和分配细节，而是通过虚拟地址来访问内存。

• 对于文件系统，操作系统将存储设备上的复杂数据结构抽象为文件和目录的概念，用户和应用程序可以方便地进行文件的创建、读取、写入和删除等操作，而无需了解底层的磁盘存储结构和数据组织方式。

• 对于设备，操作系统将各种不同类型的输入输出设备抽象为统一的设备接口，应用程序可以通过相同的方式与不同的设备进行通信，而无需为每种设备编写特定的驱动程序。

• 这种资源抽象使得计算机系统的使用更加方便和高效，降低了用户和应用程序开发的难度，提高了系统的可移植性和兼容性。

• 同时，操作系统还提供了进程抽象，将应用程序的执行过程封装为进程，使得多个进程能够并发执行，互不干扰。

3、操作系统的特征(了解即可)

1）同步、异步、并发、并行

1. 同步是指两个或多个任务按照预定的顺序依次执行，一个任务的执行必须等待前一个任务完成。
2. 异步则是任务之间的执行顺序不固定，一个任务的执行不需要等待另一个任务完成，可以同时进行或独立进行。
3. 并发是指在同一时间段内，多个任务都在执行，但实际上在某一时刻只有一个任务在真正执行，由于 CPU 的快速切换，给人造成多个任务同时执行的错觉。
4. 并行则是指在同一时刻，多个任务真正地同时在执行，这通常需要多个 CPU 核心或多个计算机来实现。

• 例如，在单核 CPU 上，多个进程可以并发执行，但不能并行执行；而在多核 CPU 或多个计算机组成的集群中，多个进程可以并行执行，从而大大提高处理速度。

• 此外，同步和异步还可以应用于通信机制中。例如，同步通信要求发送方等待接收方的响应，而异步通信则允许发送方在发送消息后继续执行其他操作，无需等待响应。

2）共享、虚拟

1. 共享是指系统中的资源可以被多个任务共同使用，例如内存、文件、设备等。但共享可能会导致资源竞争和数据不一致等问题，需要操作系统进行协调和管理。
2. 虚拟是指通过某种技术将物理资源转换为逻辑上的多个资源，或者将多个物理资源组合成一个逻辑上的资源。例如，虚拟内存将物理内存和硬盘空间组合起来，为程序提供了一个比实际物理内存更大的地址空间；虚拟机则在一台物理计算机上模拟出多个独立的计算机环境。

• 而且，虚拟技术还包括虚拟网络、虚拟存储等方面。虚拟网络可以在一个物理网络上创建多个逻辑网络，实现网络资源的灵活分配和隔离。虚拟存储则可以将不同类型的存储设备整合为一个统一的存储池，方便管理和使用。

4、操作系统的发展

手工操作阶段——批处理阶段——分时操作系统——实时操作系统——微机操作系统

1）手工操作阶段

• 在计算机发展的早期，手工操作阶段是最原始的方式。用户直接通过硬件开关和控制面板来输入指令，操作计算机。
• 这个阶段的特点是用户独占计算机资源，执行效率低，操作复杂，而且容易出错。每次运行一个程序都需要手动设置各种参数和开关，非常繁琐。
• 此外，由于计算机的性能有限，程序的运行速度较慢，用户需要长时间等待结果。

2）批处理阶段

• 批处理阶段分为单道批处理和多道批处理。
• 单道批处理系统将一批作业按照顺序依次处理，减少了人工干预，但仍然存在 CPU 利用率低的问题，因为在一个作业进行 I/O 操作时，CPU 处于空闲状态。
• 多道批处理系统则允许多个作业同时进入内存，当一个作业进行 I/O 操作时，CPU 可以处理其他作业，从而提高了 CPU 和系统资源的利用率。
• 在批处理阶段，操作系统的雏形开始出现，它负责作业的调度和管理。

3）分时操作系统

• 分时操作系统将 CPU 的时间划分成若干个时间片，每个用户轮流使用一个时间片。这样，多个用户可以同时与系统进行交互，感觉就像自己独占了整个计算机。
• 分时操作系统具有及时性、交互性和独立性等特点，大大提高了用户的使用体验。
• 而且，分时操作系统还支持多任务切换，用户可以在不同的任务之间快速切换，提高工作效率。

4）实时操作系统

• 实时操作系统主要用于对时间要求非常严格的场景，如工业控制、航空航天等领域。
• 它的特点是能够在规定的时间内响应和处理外部事件，具有高可靠性和实时性。实时操作系统分为硬实时系统和软实时系统，硬实时系统要求任务必须在规定的时间内完成，否则会导致严重后果；软实时系统则允许一定程度的超时。
• 实时操作系统在处理任务时，通常采用优先级调度算法，确保关键任务能够及时得到处理。

5）微机操作系统

• 随着个人计算机的普及，微机操作系统应运而生。如 Windows、Mac OS 和 Linux 等。
• 微机操作系统具有图形化界面、易于使用、功能丰富等特点，满足了个人用户在办公、娱乐、学习等方面的需求。同时，微机操作系统也不断发展和创新，支持更多的硬件设备和应用程序。
• 例如，Windows 操作系统不断更新版本，增加了新的功能和特性，如触摸支持、语音助手等。
• 总之，操作系统的发展是随着计算机技术的进步和用户需求的变化而不断演进的，未来操作系统将朝着更加智能化、高效化和安全可靠的方向发展。

二、Windows常见命令

1、系统信息：

• systeminfo 全面查看系统的详细信息，包括硬件配置、操作系统版本、已安装的补丁等

• net config workstation 获取工作站相关的系统配置信息

• whoami 明确当前登录系统的用户身份

• hostname 显示计算机的主机名

• SET 查看系统的环境变量设置

• color 改变cmd颜色 123456789abcdef

• cls 清除屏幕

2、网络：

• ipconfig /all 显示完整网络信息

• ipconfig /release 释放当前获取的 IP 地址

• ipconfig /renew 重新从网络获取新的 IP 地址

• ip ipconfig /flushdns 刷新DNS缓存，解决可能的 DNS 解析问题

• ipconfig /displaydns 显示DNS解析程序缓存的内容

• route print 打印路由信息

• arp -a 查看地址解析协议（ARP）缓存

• net view 查看局域网内其他计算机的名称

• netsh firewall show state 查看防火墙的当前状态

• netsh firewall show config 显示防火墙的具体规则配置

3、端口进程服务：

• tasklist 列出正在运行的进程

• tasklist /svc 查看进程，并显示每个进程所对应的服务或使用者名称

• netstat -ano 查看系统开放的端口以及与之相关的进程 ID 和连接状态

• net start 查看当前系统中已开启的服务 start www.baidu 打开网址

4、用户：

• net user 查看当前系统中的用户列表

• net localgroup 查看本地组信息

• net localgroup + 组名 查看指定组的详细信息

• net user hack 123 /add 新建一个用户hack，密码为123

• net user hack /del 删除用户hack

• net localgroup administrators hack /add 提权

• net user guest /active:yes 激活guest用户

• net user guest /active:no 关闭guest用户

• net user

• net user xxx 123456.. 先查询登录用户，再更改系统当前登录用户密码

5、文件操作：

• echo hello,word > 1.txt 向1.txt中写入 hello,word

• echo hello,word >>1.txt 向1.txt中追加 hello,word

• del xx 删除一个文件

• deltree xx 删除文件夹和它下面的所有子文件夹还有文件(不支持)

• ren 1.txt 2.txt 将 1.txt 重命名为 2.txt

• cd 目录路径 切换当前目录路径

• type 1.txt 查看1.txt文件的内容

• md 创建一个文件夹 dir查看所有

• rd 删除一个文件夹 （永久删除，不会在回收站中）

• rd /s xxx 删除文件夹及子文件

• move 1.txt d:/ 将1.txt文件移动到d盘下

• 123.txt edit 打开123.txt文件(可编辑)

• dir c:\ 查看C盘下的文件

• dir c:\ /A 查看C盘下的所有文件，包括隐藏文件

• dir c:\ /S 查看C盘下和其子文件夹下的文件

• dir c:\ /B 只显示C盘下的文件名

• shutdown -s -t 60 -c “你的电脑被黑了” -s关机 -r重启 -a取消

• shutdown -a ntsd -c q -pn winlogon.exe 蓝屏恶搞

do ​

msgbox "xxx" ​

loop ​

        综合起来，这段代码可能会不断地弹出消息框，显示 `"xxx"` 的内容，形成一个循环操作。但具体的效果和用途还取决于其在整个程序中的上下文和其他相关代码。

6、查看host目录

C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts

7、bat程序+其他

以下是一个示例的bat程序，用于生成随机的字符显示效果：

@echo off
​
setlocal ENABLEDELAYEDEXPANSION
​
for /l %%i in (0) do (
​
set "line="
​
for /l %%j in (1,1,80) do (
​
set /a Down%%j-=2
​
set "x=!Down%%j!"
​
if !x! LSS 0 (
​
set /a Arrow%%j=!random!%%3
​
set /a Down%%j=!random!%%15+10
​
)
​
set "x=!Arrow%%j!"
​
if "!x!" == "2" (
​
set "line=!line!!random:~-1! "
​
) else (set "line=!line! ")
​
)
​
set /p=!line!<nul
​
color !random:~-1!
​
)

将Windows 11的用户名从中文改为英文

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