《操作系统的介绍》课件

操作系统的介绍操作系统是计算机系统的核心，负责管理和控制硬件资源以及软件资源它提供一个抽象层，让用户和应用程序可以方便地使用硬件什么是操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它是连接硬件和软件的桥梁，为用户提供一个友好的界面，管理系统资源资源管理任务管理操作系统管理计算机的硬件资源，例如、内存、磁盘和网络操作系统管理用户的程序和数据，在多个程序之间切换，确保程CPU，为用户提供访问这些资源的接口序之间互不干扰，并提供用户界面进行操作操作系统的功能管理计算机资源提供用户界面管理文件系统网络支持操作系统管理计算机的硬件资操作系统提供用户与计算机交操作系统负责存储和组织文件操作系统提供网络连接功能，源，例如、内存、磁盘和互的界面，包括图形界面和命，提供文件创建、删除、复制支持数据传输、文件共享和远CPU打印机，并分配给不同的应用令行界面，方便用户操作和移动等操作，方便用户管理程访问等网络操作程序数据操作系统的分类批处理操作系统分时操作系统

1.

2.12批处理操作系统是一种早期操分时操作系统允许多个用户同作系统，它一次运行一批作业时使用计算机，并共享系统资，无需用户干预源实时操作系统微机操作系统

3.

4.34实时操作系统主要用于需要快微机操作系统专为个人电脑而速响应时间和高可靠性的应用设计，具有用户友好界面和丰，例如工业控制和航空航天富的应用程序操作系统的發展歷史早期操作系统1世纪年代，出现了批处理操作系统，如的它2050IBM OS/360们能够自动执行一批任务，提高了计算机资源的利用率分时操作系统2世纪年代，分时操作系统诞生，如和这些系2060Multics Unix统允许多个用户同时使用计算机，并共享系统资源现代操作系统3世纪年代至今，出现了各种类型的现代操作系统，如2070，和它们提供了图形用户界面，多任Windows macOSLinux务处理，网络功能以及其他高级功能批处理操作系统批处理操作系统的特点特点应用场景作业被预先收集起来，并按顺序执行没有交互，用户无法干预作业的执行适用于科学计算、工程设计等大量重复性任务分时操作系统时间片轮转交互式操作多任务处理分时操作系统将时间分成许多时间用户可以在系统运行时，通过键盘、鼠多个用户可以在同一时间使用系统，多CPU片，轮流分配给多个用户，每个用户都标等设备与系统进行交互，获得及时的个程序可以同时运行，提高系统效率拥有一个独立的进程响应实时操作系统实时性确定性实时操作系统必须在严格的时间实时操作系统的行为必须是可预限制内响应事件测的，确保响应时间一致可靠性实时操作系统需要高度可靠，以确保系统稳定运行微机操作系统MacOS WindowsLinux专为苹果电脑设计的操作系统，以用户友好微软公司开发的图形用户界面操作系统，在开源操作系统，拥有广泛的版本和发行版，和美观著称，拥有强大的图形界面和丰富的个人电脑领域占有主导地位，支持各种硬件以稳定性和可定制性而闻名，在服务器和嵌应用程序和软件入式系统中应用广泛操作系统Windows操作系统是世界上使用最广泛的操作系统之一它由微软公Windows司开发，目前已有超过亿台设备使用它操作系统是一个10Windows图形用户界面操作系统，它使用户能够轻松地与计算机进行交互GUI支持多种硬件和软件，提供了强大的功能，例如多任务处Windows理、多用户支持和网络功能操作系统经历了多个版本的演变，从早期的到Windows Windows95最新的每个版本都带来了新的功能和改进，以满足不断Windows11变化的用户需求操作系统Unix/Linux和操作系统是世界上最流行的操作系统之一它们以其稳定性、安Unix Linux全性、可移植性和开源性而闻名是一个多用户、多任务操作系统，最初由贝尔实验室开发是一个基Unix Linux于的操作系统，由开发它们都提供了强大的命令行界面Unix LinusTorvalds，并支持各种编程语言和应用程序操作系统的内核内核概述内核类型

1.

2.12内核是操作系统的核心，管理系统资源单内核、微内核、混合内核，各有优劣，提供系统服务，满足不同系统需求内核功能内核设计

3.

4.34进程管理、内存管理、文件管理、设备注重效率、可靠性、安全性，满足现代管理等，确保系统稳定运行系统复杂需求进程管理进程的概念进程是程序执行的一个实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位进程状态进程可能处于运行、就绪、阻塞等状态，操作系统会根据状态进行调度进程调度调度算法决定了进程运行的顺序和时间片分配，影响系统性能内存管理内存分配内存保护操作系统负责分配和回收内存空间，确保操作系统为每个进程设置内存边界，防止各个进程都能获取所需内存资源进程访问其他进程的内存空间，保证系统安全性和稳定性操作系统使用不同的内存分配策略，如分页、分段等，优化内存利用率内存保护机制可防止恶意程序攻击，确保系统安全文件管理文件组织访问控制数据备份共享机制文件管理系统负责管理文件和操作系统通过权限控制机制，文件管理系统支持备份和恢复操作系统提供文件共享功能，目录结构，提供创建、删除、确保只有授权用户才能访问特功能，防止数据丢失，保障用允许多个用户或程序访问同一重命名、复制、移动等操作，定文件，保护文件完整性和安户数据安全个文件，提高资源利用率以便用户高效地访问和管理文全性件设备管理硬件抽象层设备驱动程序12操作系统为应用程序提供统一特定硬件设备的软件，允许操的接口，屏蔽硬件差异作系统控制硬件设备分配和管理输入输出操作34管理设备访问，避免冲突，并处理应用程序与硬件之间的通有效利用资源信，例如文件读写和网络传输安全与保护用户身份验证访问控制保护系统资源免受未经授权的访限制用户对特定文件、目录和系问，例如密码和生物识别技术统资源的访问权限数据加密恶意软件防御通过加密算法保护敏感数据，防使用反病毒软件、防火墙和入侵止未经授权的访问检测系统来保护系统免受恶意软件的攻击操作系统的体系结构内核内核是操作系统的核心，负责管理系统资源，如、内存、磁盘等CPU系统调用接口用户程序通过系统调用接口与内核交互，请求内核执行操作用户程序用户程序是运行在操作系统之上的应用程序，如文本编辑器、浏览器等操作系统的服务用户界面文件管理程序执行数据存储提供用户与操作系统交互的界管理文件和目录，提供创建、加载并执行应用程序，管理程提供磁盘空间和数据存储服务面，例如图形界面或命令行界删除、复制、移动等操作序之间的资源分配和通信，包括文件系统和数据库管理面系统调用定义作用系统调用是用户程序与操作系统内核之间系统调用提供了一种安全且受控的方式，进行交互的接口程序员使用系统调用来让用户程序访问系统资源它确保用户程访问操作系统提供的服务，例如文件读写序无法直接访问硬件，防止程序错误或恶、内存分配和进程创建意软件破坏系统操作系统的引导过程加载引导程序1从或开始执行BIOS UEFI引导加载器2加载操作系统内核内核初始化3启动关键系统服务设备驱动加载4为硬件设备提供支持操作系统引导过程始于硬件启动，或加载引导加载器，然后引导加载器加载操作系统内核内核初始化系统服务，例如内存管理、进程调BIOS UEFI度和设备驱动程序加载引导过程完成后，操作系统进入运行状态，可以执行用户程序操作系统的启动过程加载引导程序1从硬盘读取引导扇区初始化硬件2检测并配置硬件设备加载内核3将内核文件复制到内存启动系统服务4初始化系统核心组件用户登录5提供用户界面，允许用户登录操作系统启动过程是一个复杂的步骤，涉及从加载引导程序到启动系统服务的多个阶段引导程序是启动操作系统的第一步，它读取并加载内核，将内核复制到内存中，并启动系统服务系统服务包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等，它们是操作系统正常运行的基础操作系统的关闭过程用户退出用户选择关闭系统选项，发出关闭命令系统清理操作系统执行清理操作，包括关闭应用程序、释放内存和保存数据关闭设备操作系统关闭所有硬件设备，例如硬盘、键盘和鼠标重启操作系统将控制权转移到引导程序，开始重新启动过程操作系统的性能指标指标描述吞吐量单位时间内系统处理的任务数量响应时间系统对用户请求做出响应所需的时间利用率处于繁忙状态的时间百分比CPU CPU内存利用率内存被使用的程度磁盘吞吐量单位时间内磁盘读写数据的数量I/O网络吞吐量单位时间内网络数据传输的速率操作系统的性能优化资源利用率系统响应时间提高、内存、磁盘等资源的利用缩短用户请求的响应时间，提高用户CPU效率体验系统吞吐量安全性提升系统在单位时间内处理的任务数增强系统安全性，防范恶意攻击和数量据泄露虚拟化技术虚拟化类型优势虚拟化技术允许在单个物理硬虚拟化主要包括系统虚拟化和虚拟化提高了资源利用率，降件平台上运行多个操作系统实进程虚拟化两种低了硬件成本，并简化了管理例和维护系统虚拟化创建完整的操作系虚拟化层作为虚拟机和物理硬统环境，而进程虚拟化在共享它还提供了灵活性和可扩展性件之间的桥梁，管理资源分配内核上运行多个进程，允许快速部署和扩展应用程并提供隔离机制序容器技术轻量级虚拟化资源隔离可移植性可扩展性容器技术利用操作系统内核的容器将应用程序及其依赖项打容器可以轻松地在不同的平台容器技术支持水平扩展，可以资源，提供更轻量级的虚拟化包在一起，实现资源隔离，每上运行，跨平台的兼容性高，根据需要快速增加或减少容器，与传统的虚拟机相比，启动个容器之间相互独立，不会相便于应用程序的部署和迁移实例，提高应用程序的可用性速度更快、资源占用更少互影响和性能云计算中的操作系统云操作系统云平台为云计算环境而设计，提供虚拟化、资源例如、Amazon EC2Google Compute管理、安全等功能、等，提供云操Engine MicrosoftAzure作系统虚拟机云资源管理云操作系统运行在虚拟机中，可以快速创云操作系统管理云平台的资源，包括CPU建和销毁、内存、存储等物联网中的操作系统资源受限低功耗物联网设备通常具有有限的处理为了延长电池寿命，物联网操作能力、内存和存储空间，需要专系统需要优化功耗，支持休眠模门的操作系统来管理这些资源式和低功耗通信协议安全连接性物联网设备连接到网络，安全至物联网操作系统需要支持各种通关重要操作系统需要提供安全信协议，如、蓝牙、蜂窝网Wi-Fi功能，如身份验证、访问控制和络和，以便设备能够连接LPWAN数据加密到互联网未来操作系统的发展趋势人工智能云计算未来操作系统将会更加智能化，能够自主学习和适应用户的行为习惯，提云计算将成为未来操作系统的重要组成部分，操作系统将以云服务的形式供更个性化的服务例如，自动调整系统配置、优化资源分配，以及提供提供，用户可以通过网络访问操作系统，并享受到云服务带来的便利性智能化的应用建议物联网增强现实物联网将连接大量的设备，未来操作系统需要支持物联网设备的管理和控增强现实技术将与操作系统结合，提供更丰富、更直观的交互体验，用户制，并提供安全可靠的通信机制可以通过增强现实技术查看和操作系统信息，以及与虚拟世界交互总结与展望操作系统发展历程未来发展趋势操作系统经历了从简单到复杂，从单用户到多用户的演变随着人工智能与云计算的融合将推动操作系统向更智能化方向发展技术进步，操作系统不断优化，功能更加强大，性能更加优秀容器化技术、微服务架构等技术将进一步提高操作系统的效率和灵活性未来操作系统将更加智能化，更加安全可靠，更加高效便捷，为用户提供更加优质的服务体验安全性和隐私保护将成为操作系统设计的重要考虑因素操作系统需要不断更新和改进，以应对新的安全威胁和隐私挑战。