第二篇   第三章   WINDOWS作業系統

3-1  認識WINDOWS

一、WINDOWS的演進

1.Windows(從3.1--> 95 --> 98 --> ME -->XP )
Windows首度發表於1987年，是Microsoft為個人電腦所設計的圖形使用者介面(GUI)作業系統，然而在開始的1.0及2.0版並不成功，直到1990年後的Windows 3.0和1992年之後的Windows 3.1，才逐漸為使用者接受，紛紛從命令列的DOS轉向GUI的Windows陣營，而此時的Windows仍是架構在DOS之上的一個作業環境，並不是獨立的作業系統，而且只能執行16位元之應用程式，在當時CPU已朝向32位元發展(Intel於1985年10月就已推出32位元的80386 CPU)。

1995年底，Microsoft推出了Windows95，全新改良的圖形使用者介面，支援32位元CPU架構，可以執行32位元的應用程式，及先佔式多工(單人多工)，同時也支援了長檔名。只要一個滑鼠就可以輕鬆地操作下拉式功能表，和各種圖示，讓使用者更方便也更容易學習電腦，此時Windows95已成為所有出貨的個人電腦之標準作業系統。

在Windows95成功地站穩個人電腦作業系統主流之後，Microsoft又於1998年中推出了Windows98，主要的改變是將Web與Windows做更密切的結合，支援更多新的硬體裝置，減少開機關機的時間，及增加娛樂性的新功能等，而大部份的功能和Windows95相差不多。

　

2. Windows NT(從NT3.0 --> NT4.0 --> 2000 --> 2003 )
WindowsNT同樣是Microsoft公司的產品，NT代表的是新技術(New Tecnology)，WindowsNT是真正的32位元多工處理作業系統，可使用於多種CPU之電腦系統(PC、PowerPC、Alpha)，支援先佔式多工及多處理機，能直接執行Windows95的許多應用程式。自WindowsNT 4.0開始，就有著和Windows95一樣的圖形使用者介面，如圖3-14所示，而且在穩定性、安全性及執行效率上，都遠遠超越了Windows95，堪稱Microsoft有史以來最穩定及最強大的作業系統。

WindowsNT分成二個版本，其中NT Workstation定位為個人電腦的工作站，支援雙CPU；NT Server則是定位於伺服器的角色，可分配網路資源及提供服務，最多支援32顆CPU及接受256線的遠端登入。

　

二、WINDOWS的十大特色

  1. 圖形化的使用者介面(Graphic User's Interface, GUI) ==> 以圖示(icon)來取代文字命令 ；以滑鼠操作取代鍵盤。

  2. 即見即所得(What You See is What You Get, WYSIWYG) ==> 在螢幕上看到的和印表機輸出的內容一致。

  3. 單人多工和多人多工的作業系統 ==> 同時可以開啟多個視窗，且在網路的環境下，可以提供給多人服務。

  4. 隨插即用(plug and play, PnP) ==> 一套由INTEL所發展的規格，以提供安裝新的硬體時，可以自動偵測並安裝適當的驅動程式，並分配所須的硬體資源(IRQ，DMA通道，記憶體、I/O位址)。

  5. 支援長檔名，中文檔名 ==> 最多可256個英數字元或128個中文字元。

  6. 動態資料交換(Dynamic Data Exchange, DDE) ==> 在不同的應用程式中，可以共用資料。「剪貼簿」的功能，就是一個典型的應用，如我們可以將EXCEL的資料剪貼到WORD來做編輯。

  7. 物件連結與嵌入(Objects Linking and Embedded, OLE) ==> OLE可說是DDE功能的延伸，除了共用物件之外，還可以直接編輯修改該物件。

    　

  8. 物件導向程式設計(Object Oriented Programming, OOP)觀念 ==> 簡化程式設計者對圖形操作介面的設計負擔，透過類別(class)、屬性(property)、事件(event)來簡化使用者，應用程式和作業系統的關係。

  9. 事件驅動(Events Driving)的應用程式 ==> 預設程式執行時可能主動或被動(被使用者)的事件所觸發(滑鼠、鍵盤、運算結果、錯誤…等)，而驅動程式設計師所預設的程序(procedure)。

  10. 螢幕保護與電源管理：視閒置的時間長短，分別以待 命(standby)、休眠(suspend)等狀態來管理電源。

    待命(standby)：

    • 在讓電腦進入待命狀態之前，您可能要先儲存所有作業。在待命期間，電腦記憶體中的資訊並未儲存到硬碟上。如果突然斷電，這些資訊將遺失。

    休眠(suspend)：

    • 電腦進入休眠時，會將記憶體的資料儲存在硬碟上的每個記憶體，並且關閉上電腦。當再度打開電腦時，電腦關機時所有開啟的程式及文件都會在桌面上重新還原。

    　

　

三、WINDOWS作業系統的原理補充說明

　

1。檔案管理

　

例、以FAT16的格式分別來規劃256MB和2GB的硬碟，其每個簇集的大小分別為多少BYytes？

ANS：

(1) 256MB的硬碟而言，可被分為65536個簇集，所以每個簇集的大小

      = 256M / 65536 = 4KB

(2) 2GB的硬碟而言，可被分為65536個簇集，所以每個簇集的大小

      = 2G / 65536 = 32KB

例、承上題，如果現有一個大小為15KB的檔案，分別存放在這兩個硬碟，則分別浪費了多少空間？

ANS：

(1) 256MB的硬碟而言，要佔用4個簇集，每個簇集大小4KB，所以浪費

      = 4*4K -  15K = 1KB

(2) 2GB的硬碟而言，要佔用1個簇集，每個簇集大小32KB，所以浪費

      = 32K - 15K = 17KB

　

例、承上題，若將2GB的硬碟改以FAT32來規劃，則浪費了多少空間？

ANS：

(1) 2GB的硬碟而言，可被FAT32分為4G個簇集，所以每個簇集的大小

      = 2G /  4G = 0.5KB < 4KB

(2) 2GB的硬碟而言，要佔用30個簇集，每個簇集大小4KB，所以浪費

      = 4K*4 - 15K = 1KB

2。發展多媒體功能的介面==> DirectX

　

3-2  WINDOWS 98 的操作

　

一、開始功能表

  • Windows Update：上網更新Windows 98 的系統檔及驅動程式。

  • 程式集：執行各種應用程式。

  • 我的最愛：可將常瀏覽的網站的連結收集在「我的最愛」資料夾中。

  • 文件：可保留最近開啟過的文件捷徑，最多可有15項。

  • 設定：可以進行「控制台」、「工作列」、「Active Desktop」的個各項設定。

  • 尋找：可以根據檔案名稱、修改日期、檔案大小、檔案類型來尋找本機或網路上的檔案；也可以尋找網路上的電腦或使用者。

  • 說明：線上輔助說明系統。

  • 執行：可以文字命令的方式來執行內部或外部命令(*.com, *.exe, *.bat)；或開啟檔案。

  • 登出(logout)/登入(login)：使用者識別。

  • 關機：執行關機、重新啟動或MS-DOS模式的程序。

　

二、WINDOWS 、 Web視窗及動態桌面(Active Desktop)

　

　

三、捷徑的觀念：

捷徑只是檔案路徑連結的圖示(icon)，並非真正的檔案。

建立捷徑的方法==>按滑鼠右鍵叫出「快顯功能表」。

　

四、檔案總管

五、我的電腦

  • 快速(消除)：只會從磁碟上移除檔案，但不會掃描磁碟上的損壞磁區。只有在磁碟先前已格式化並確定該磁碟沒有損傷的情況下才可以使用該選項。

  • 完整：刪除所有檔案；檢查磁碟是否損壞，並複製系統檔(IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM)。

  • 只複製系統檔：只複製系統檔，使其可以開機。

  • 標籤(LABEL)：使用者自定標籤。

　

3-3  控制台

一、控制台

二、顯示器設定

設定顯示內容的設定值，取決於顯示卡的顯示記憶體(VRAM)及顯示器的功能，主要設定的項目有：

  • 解析度

  • 色彩深度

例、如右圖的設定，每一個畫面須佔用多少記憶體？

1024 * 768 * 32 / 8 / 1024 / 1024 = 3MB

三、鍵盤設定

字元重複速度設定：

  • 重複輸入的延遲時間：愈短愈快。

  • 重複速度：愈快就愈快。

四、滑鼠設定

五、輸入法的設定

六、「日期 / 時間」的設定==>可以修改BIOS設定的時間。

七、系統資訊

　

八、字型

點陣字形(bitmapped font)：點陣字形是將字形的資料以一點一點的方式儲存起來，就好像點陣圖形 (bitmapped graphics) 一樣，我們將一個文字分割成平面上的方格，在字形資料出現的地方以『1』來代表，非字形資料出現的地方則以『0』來表示。

例如一個 24×24 的點陣字形需要 72 位元組來存放一個文字。

24 * 24 = 576 點，每一點佔1位元，每一個位元組可存放 8 個圖點，因此一共需要576÷8＝72 位元組來存放一個文字。

點陣字的缺點是：放大時會有鋸齒狀的失真，太佔空間。

向量字形 (vector font )：向量字形是最早期為了解決點陣字(dot-matrix font)放大之後有鋸齒的問題而因應而生的字形。這種字形是利用向量的特性 ，以直線條來描繪文字的外緣，使得字形在放大之後不會產生鋸齒狀的邊，較以往電腦字為美觀。但是由於這種字形大多是以直線組成，因此在某些文字上可能無法達到完美，因此目前已經逐漸被描邊字(outline font)取代。

描邊字形 (outline font )：描邊字形是利用數學公式來記錄文字的外框，以求文字在放大之後仍能保持美觀的外表。這種字形和向量字形 (vector font) 最大的不同，在於它使用了三次以上的曲線方程式來記錄文字，因此得以保留弧形筆畫的原貌，經常被利用作為記錄外框的方程式是貝氏曲線 (Bezier curve)。

現今在 Windows 95/98、Windows NT 作業系統當中所使用的真實(TrueType)字形都是屬於描邊字形 ，這種字體的大小可以由使用者自行設定，放大字形並不會產生鋸齒狀的結果，而且由於硬體速度的增進，顯示字形所花的時間也不會影響系統的效能。

真實字形 (TrueType font)：真實字形是在 1989 年由 Apple 公司發展出來的描邊字，它和PostScript 語言都是為了要解決字形平滑的問題。Macintosh 和 Windows 95/98 都支援 TrueType 字型(ttf檔)，而 Windows 還將TrueType 視為系統的預設字型，所有的 TrueType 字體也都可在 Windows下顯示或列印。

　

3-4 附屬應用程式  

一、系統工具

  • 字元對應表：將特殊字元複製及貼到文件中，例如商標符號、特殊數學字元或其他語言字集中的字元 ，並可查其對應的內碼。

  • 系統資訊：系統資訊顯示了硬體、系統元件以及系統環境的綜合檢視。這些資訊分為三類：資源、元件和軟體環境。

  • 系統還原：當電腦作業系統損壞而無法開機時，系統還原可將系統還原到之前所設的還原點。

  • 排定的工作：透過 [排定的工作]，可以排定任何指令碼、程式或文件，以在方便的時候執行。[排定的工作] 在每次啟動 Windows XP 時就會啟動，並在背景執行。

  • 清理磁碟：可協助您釋放硬碟上的空間。[清理磁碟] 可搜尋您的硬碟，然後列出您可以刪除的暫時檔、網際網路快取檔案與不必要的程式檔案。您可以直接使用 [清理磁碟] 刪除那些檔案的全部或部分。

  • 磁碟重組工具：會合併電腦硬碟上的片段檔案及資料夾，使每個檔案及資料夾能各自佔據磁區上單一且連續的空間。

  • 製作備份：可透過備份和還原精靈來備份及還原檔案。

  • 檔案及設定轉移精靈：可以用來將一部電腦上的檔案和資料轉移到另一新的電腦。

　

　

二、通訊

　

三、娛樂

　

四、其他

　

3-5 系統資訊  

一、系統資訊

二、系統內容

　

　

三、Windows的MSDOS.SYS <==在Windows中它是一個純文字檔，可由使用者修改其設定。

　

當Windows開機時，在POST程式完成硬體測試之後，在螢幕下方出現Starting Windows 98 …可以下列方式啟動：

　

四、在Windows資料夾下的重要檔案及資料夾

　

　

　

3-6 WINDOWS NT/2000 的相關主題

一、資料備份的安全技術 ==> RAID(多硬碟冗餘陣列)

RAID的來源:

在美國加州大學柏克萊分校有一群研究學者於1987年發表了一篇文章: A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks",這篇文章, 介紹了一個新的 "硬碟組觀念" - RAID.並且也定義了五種不同方式與效能的 RAID 代號 - RAID level.

所謂RAID就是由數顆硬碟機組成一個容錯(或非容錯)陣列系統,他可以提供磁碟機串接或並接，將所有連接的硬碟機組成一個虛擬的大硬碟機。可將資料切割成許多區塊，當讀取或寫入資料時以並行的方式對多顆硬碟同時進行存取動作，當硬碟機顆數愈多時，愈能增加存取速度。並且能夠提供硬碟機容錯功能，可藉Mirroring或Parity的方式進行。

RAID 的好處:

  1. 在不同應用環境下，可提昇系統 I/O之存取效能。

  2. 增加資料保存的安全性。

  3. 可以增加每個系統可連結硬碟機數量與容量 。

  4. 經由磁碟陣列卡RAID level的設定控制，可以得到不同運用需求的彈性選擇。

RAID的特徵:

由於現今RAID的技術愈來愈成熟，產品在市場上也愈來愈多，一些基本的功能就變成是一種標準，不會因為廠牌不同而有所不同。這些特徵包括：

1.          提供相互備援、可熱抽換的冷卻風扇 (Hot Swappable Fan)。

2.          提供相互備援、可熱抽換的電源供應器 (Hot Swappable Power)。

3.          與主機、作業系統獨立 (Host Independent)。

4.          支援熱抽換與熱備援用硬碟機並且線上自動資料重建 (Automatic Rebuilding)。

　

RAID的基本觀念:

RAID level 0

　

RAID level 1

　

　

RAID level 0+1 (10)

　

　

RAID level 3

　

RAID level 4

　

RAID level 5

通常亦稱為 "輪轉同位型陣列" Rotating Parity Array.。它和 RAID level 4 一樣的, 在每次的寫入前, 由陣列控制器內建的 XOR 邏輯, 根據切割之區段大小 (單一或多個block 為單位), 計算出同位檢核資訊.。

每項資料中 (以 Stripe 為單位) 的同位檢核資料, 隨著資料分別散存在各陣列硬碟內, 沒有特定同位碟。

相較於上述 RAID level 4, 這個型式可允許多個寫入， 因為這多個寫入動作時, 同位資訊是置在不同的陣列硬碟中.

讀取資料 – 正常速度。

寫入資料 – 較慢，由於Parity的計算（包含讀與寫）。

備份功能 – 很好。

費    用 – 合理，硬碟機使用率為 n-1 顆  (同 RAID 3)

　

以下就幾項基本的名詞作一分項解釋

陣列種類

英文簡述

硬碟容錯嗎 ?

N 顆硬碟，可用容量

RAID level  0

Stripe / Span

No

N

RAID level  1

Mirror

Yes

N/2

RAID level  3

Parallel with Parity

Yes

N-1

RAID level  4

Parallel with Parity

Yes

N-1

RAID level  5

Striped with Rotating Parity

Yes

N-1

RAID level  0+1(10)

Mirror + Stripe

Yes

N/2