《操作系统基础知识》课件

操作系统基础知识欢迎来到《操作系统基础知识》的课件在这堂课中，我们将一步步探PPT索操作系统的定义、发展历程、分类和特点、以及如何管理系统资源、进程、线程、内存、文件系统和设备让我们开始吧！I/O操作系统的定义和作用操作系统是一种软件，可以管理和控制计算机系统的各种资源，如处理器、内存、输入/输出设备等操作系统的主要作用是提供一个用户友好的接口，使得用户可以方便地运行各种应用程序和完成各种任务历史起源操作系统的概念最早出现在20世纪50年代的IBM系统上Fred Brooks在《人月神话》一书中提出了操作系统的概念发展趋势现代操作系统的发展趋势是分布式、网络化和安全化，为云计算、大数据及人工智能提供支持重要性操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，影响着计算机的性能、可靠性和安全性操作系统的发展历程操作系统经历了从最初的单道批处理系统到现代的分时、实时、分布式和网络化操作系统的发展历程单道批处理系统1年，公司推出了操作系统的1955IBM概念，最初的操作系统是单道批处理分时操作系统2系统年，的系统成为了世1961MIT CTSS界上第一个分时操作系统实时操作系统3世纪年代中期，实时操作系统得2060到了广泛应用，主要用于军事、航空分布式操作系统4和工控领域世纪年代，分布式操作系统开始2080出现，使得多台计算机可以协同工作操作系统的分类和特点操作系统可以分为批处理系统、分时系统、实时系统、分布式系统和网络操作系统等，各种操作系统有着不同的特点和适用范围批处理系统分时系统实时系统适用于大型计算机，在处理大适用于多用户的计算机系统，适用于对反应时间和可靠性要量批处理任务时效率高将处理器和其他资源按照时间求非常高的领域，如军事、航分配给多个用户空和工控等分布式系统适用于多台计算机协同工作的系统，具有高性能、高可靠性和可扩展性系统资源管理操作系统需要管理计算机系统中各种资源，提供公平的分配和协调不同资源之间的竞争关系处理器管理1操作系统通过进程调度算法和线程同步机制管理处理器资源内存管理2操作系统通过虚拟内存、分页机制和页面置换算法管理内存资源输入输出管理3操作系统通过设备驱动程序和中断机文件管理制管理各种I/O设备资源4操作系统通过文件系统管理磁盘上的文件资源，提供访问和保护机制进程和线程进程是程序在执行过程中的一个实例，拥有独立的内存空间和运行状态；线程是进程中的一个执行单元，共享进程的资源进程状态线程模型协程新建、就绪、运行、阻塞多对

一、一对

一、多对多通过用户态的上下文切换和结束实现协作式多任务处理进程调度算法进程调度算法是操作系统内核的核心部分，决定了进程在处理器上的执行顺序优先级调度算法轮转调度算法多级反馈队列调度算法按照进程的优先级来进行调度，按照时间片来进行调度，时间将进程按照不同的优先级划分高优先级的进程先被执行片到的进程被暂停并等待下个到不同的队列中，并根据历史时间片运行情况动态调整进程的优先级和时间片大小线程同步与互斥同步和互斥是多线程编程中重要的概念，用于协调和保护共享资源同步1线程间的协作，保证同时进行的线程的顺序和互斥互斥2线程间的保护机制，避免多个线程同时修改共享资源锁3实现线程同步和互斥的机制，包括互斥锁、读写锁、自旋锁和条件变量等内存管理内存管理是操作系统的重要功能之一，负责分配和回收内存资源，保护程序的内存空间虚拟内存分页机制页面置换算法将磁盘上的部分空间映射将内存划分为一定大小的当内存不足时，采用页面到内存中，提供更大的内页，将程序映射到不同的置换算法将部分页面移出存空间页中内存文件系统管理文件系统是操作系统的重要组成部分，提供文件的存储、管理和访问机制文件组织方式文件系统类型顺序文件、索引文件、散裂文件、、、等NTFS FATEXT4ZFS文件系统结构文件操作单层目录、多层目录、树形目录打开、读写、删除、搜索等设备管理I/O输入输出设备是计算机的重要组成部分，高效的设备管理可以提高计算机的性能和可靠性/I/O设备种类通道技术缓存技术显示器、键盘、鼠标、打印中断、、、、硬件缓存、软件缓存、页面DMA PIO MMIO机、硬盘、网卡、声卡等、缓存、写缓存、读写缓存DMA+PIOMMIO+PIO网络操作系统网络操作系统是一种分布式操作系统，通过网络连接多台计算机并协同工作网络协议分层结构安全性、、、、应用层、传输层、网络层、数提供用户认证、数据加密、流TCP IPHTTP FTP等据链路层和物理层量控制、入侵防范等安全机制SMTP安全性和保护机制安全性和保护机制是操作系统设计的重要考虑因素，用于保护计算机系统的安全和用户的隐私物理安全用户认证12密码锁、指纹识别、门禁防护等口令、单点登录、双因子认证等数据加密3对称密钥、公钥密码、数字签名等。