《操作系统的介绍》课件

操作系统简介操作系统是计算机系统的核心组件负责管理硬件资源并为应用程序提供良好的,运行环境了解操作系统的基础知识非常重要它涉及计算机基础架构、进程管,理、内存管理等关键概念什么是操作系统系统软件用户界面操作系统是计算机系统最基本的操作系统为用户提供直观的图形软件负责管理和协调计算机硬件用户界面或命令行界面,GUI CLI,与应用程序的操作简化计算机使用资源管理安全保护操作系统负责管理计算机的各种操作系统提供用户账户、权限控硬件和软件资源如处理器、内存制、防病毒等安全功能保护计算,,、存储设备等机免受非法访问和攻击操作系统的功能资源管理任务调度操作系统负责管理系统资源,如操作系统负责调度和分配系统资处理器、内存、存储设备和输入源,确保各个任务能够公平地获输出设备,确保资源被高效利用取所需资源完成运行文件管理用户界面操作系统提供文件管理功能,帮操作系统提供图形用户界面助用户创建、存储、检索和组织GUI或命令行界面CLI,方便用文件数据户与计算机交互操作系统的分类批处理操作系统实时操作系统分时操作系统多任务操作系统批处理操作系统按预先安排的实时操作系统能在严格的时间分时操作系统允许多个用户同多任务操作系统可以同时运行程序顺序自动运行通常用于大限制内完成任务主要应用在工时使用计算机资源通过时间分多个应用程序用户可以在不同,,,,型企业和科研机构的大批量数业控制、航空航天和医疗等领片技术提高系统利用率任务之间自由切换据处理域批处理操作系统批量任务处理批处理操作系统适合执行大量的重复性任务如报表生成、日常备份等,时间驱动执行批处理系统按照预先编写的作业流程在特定时间自动执行各项任务,提高工作效率自动化批处理可以大大提高系统运行的速度和效率降低人力成本,实时操作系统即时响应时间约束应用领域代表操作系统实时操作系统能够快速响应外实时操作系统必须在严格的时实时操作系统广泛应用于工业代表实时操作系统有VxWorks部事件,并立即执行相应的任间限制内完成任务,否则会导自动化、飞机航空、医疗设备、QNX、RTLinux等,它们专注务,确保系统实时性和可靠性致系统失败或严重后果等对实时性要求高的领域于提供快速、可靠的执行环境分时操作系统时间共享交互式处理分时操作系统允许多个用户同时用户可以实时输入命令并立即得访问系统资源通过快速切换在不到响应提高了交互性和效率,,同任务间共享CPU资源管理分时系统会合理调度资源保证所有用户都能得到公平的使用机会,多任务操作系统并行处理任务灵活的用户界面高效的资源调度多任务操作系统能够同时运行多个程序,并多任务操作系统通常拥有图形化的用户界面多任务操作系统能够动态分配系统资源,如提供资源管理和进程调度等功能确保各个允许用户在不同应用程序之间轻松切换提、内存和输入输出设备确保各个进程,,,CPU,进程可以公平地访问系统资源高工作效率都能获得所需的资源多处理器操作系统并行处理能力资源共享与互访冗余备份功能负载均衡机制多处理器操作系统能同时利用多处理器系统中,各个CPU可以多处理器系统具有备用CPU,当多处理器系统可以根据各CPU多个处理器提高整体的计共享访问内存、设备等系某个发生故障时可以切换的负载情况动态调度任务实CPU,I/O CPU,,,算性能和处理效率这种并行统资源,进而提高资源利用率到备用CPU,提高系统的可靠性现更加合理的资源分配,提高处理能力适用于高负载、数据和系统吞吐量同时也需要妥和容错性这对于关键任务和整体系统性能密集型的应用场景善处理资源争用和数据一致性实时系统尤为重要问题操作系统的基本结构内核1操作系统的核心组件进程管理2调度和控制程序执行内存管理3分配和管理系统内存设备管理4控制和协调外部设备文件管理5组织和管理文件存储操作系统的基本结构包括内核、进程管理、内存管理、设备管理和文件管理等五大核心组件内核是操作系统的核心,负责最基本的硬件资源管理和系统调用其他组件则负责更高层次的资源管理和用户交互这些结构化组件确保了操作系统的可靠性和高效性内核系统核心进程与线程12内核是操作系统的核心组件,负内核负责进程和线程的创建、责管理硬件资源,提供基本服务调度、通信等关键功能内存管理设备驱动34内核实现虚拟内存管理提供进内核提供设备驱动程序实现与,,程间内存隔离和保护硬件的交互和抽象进程管理进程的概念进程是操作系统中最基本的抽象单元是程序在执行过程中的动态表现形式,进程控制操作系统需要能够创建、终止、挂起、恢复进程并提供进程间的同步和通信机制,进程调度操作系统需要用合适的调度算法在多个进程之间合理分配资源,CPU内存管理内存分配内存分页内存虚拟化操作系统负责将程序和数据分配到内存中的操作系统将内存划分为固定大小的页面,通操作系统提供虚拟内存机制,让程序拥有比适当位置,并在需要时将它们调入和调出过页面交换实现对程序和数据的高效管理实际内存更大的地址空间,提高内存利用率设备管理硬件抽象动态管理资源调度错误处理操作系统通过设备驱动程序屏操作系统能够动态检测新的硬操作系统负责合理分配和调度操作系统能够检测和处理各种蔽了复杂的硬件细节为上层件设备并自动加载合适的驱系统资源如、内存、磁盘硬件错误保护应用程序免受,,,CPU,应用程序提供统

一、简洁的硬动程序进行管理和控制等,确保各个应用程序都能得硬件故障的影响件接口到公平的访问机会文件管理文件组织文件访问操作系统提供了文件系统让用户可以方便地组织和管理各种类型的操作系统控制着用户对文件的访问权限确保文件的安全性和隐私性,,文件,如文档、图片、视频等文件备份文件共享操作系统提供备份和恢复功能保护重要文件免受意外损失或损坏操作系统支持多用户同时访问和编辑文件实现文件的协作管理,,用户界面图形用户界面命令行界面操作系统通常提供图形化的用户界面一些专业用户更喜欢使用命令行界面,,使用窗口、图标、菜单等元素,方便用它提供更强大的控制能力和灵活性户操控电脑触控界面语音控制现代操作系统还支持触摸屏操作适用语音交互正逐步集成到操作系统中让,,于平板电脑和智能手机等移动设备用户可以更自然地与电脑对话操作系统的发展历程DOS时代1年首次推出个人电脑随之诞生了最基础的操作系统1981,IBM,MS-DOS它提供了最初的命令行界面为计算机用户提供了基本的文件管理和,程序运行功能Windows诞生2年微软发布了为个人电脑引入了图形用户界面1985,Windows

1.0,后续版本不断优化和完善成为最广泛使用的桌面操GUI,Windows作系统Unix和Linux3年贝尔实验室开发了操作系统后来衍生出众多版本包1969,Unix,Unix,括这些基于的开源操作系统广泛应用于服务器和嵌入式设Linux Unix备从到DOS WindowsDOS1命令行界面的基础操作系统Windows

3.x2提供图形用户界面Windows95/983加入即插即用技术Windows XP4提升稳定性和安全性从最初的命令行界面到后来提供图形化界面的再到不断优化用户体验和增强系统功能的各代操作系统可以看出微软在领DOS,Windows,Windows,PC域的持续创新和迭代满足了不同时期用户的需求,从到UNIX Linux诞生UNIX操作系统诞生于年代是一种多任务、多用户的操作系UNIX1960,统实现了进程管理、内存管理等关键功能,的出现Linux年芬兰学生林纳斯托瓦兹开发了一个基于概念的新操1991,·UNIX作系统实现了更开放、免费的模式-Linux,开源社区的发展逐渐发展壮大得益于开源社区的持续贡献和改进成为了世Linux,,界上最流行的操作系统之一从初代手机到智能手机初代手机1大块头、功能单一功能机2通话短信新增相机等功能+,智能手机3触摸屏、移动操作系统、多功能一体5G手机4超高速网络带来全新体验,手机技术的发展历程充满了创新与变革从最初的砖头机到具有通话、短信等基本功能的功能机再到如今触屏操作、集成多项功能的智能手机手,,,机已经成为不可或缺的数字生活工具未来随着网络的商用手机将进入全新的时代,5G,操作系统的未来虚拟化技术云计算技术12虚拟化技术将允许更高效的资源利用和快速部署新系统,改变基于云的操作系统将使用户能够从任何设备访问和使用自己传统的操作系统架构的软件和数据物联网技术人工智能技术34物联网将使操作系统管理海量的联网设备实现智能化的自动人工智能将使操作系统具备自我学习和优化的能力提高系统,,化控制的智能和效率虚拟化技术虚拟化技术的概念虚拟机技术虚拟化技术的优势虚拟化技术能够将单一的物理资源划分为多虚拟机技术是虚拟化技术的核心,它可以在•降低IT基础设施成本个逻辑资源,实现资源的高效利用这种技单台物理机上运行多个互相隔离的操作系统提高资源利用率•术为用户提供了灵活、可扩展的计算环境实例,提高资源利用率增强系统灵活性和可扩展性•简化系统管理和维护•云计算技术虚拟化弹性扩展云计算基于虚拟化技术,能够灵云计算可以根据用户需求快速增活地分配和调度计算资源满足加或减少计算资源提供弹性和,,用户的各种需求可扩展的IT基础设施按需服务全球化部署用户可以根据实际需求自主选择云计算具有全球化的特点,用户计算、存储、网络等服务,实现可以在世界任何地方访问云服务按需使用、按量付费,实现跨地域、跨平台的应用物联网技术连接万物智能管理创新应用数据驱动物联网技术可以将各种设备、借助物联网,可以更好地监控物联网技术催生了各种智能应物联网产生的海量数据可以通传感器和系统连接在一起,实和管理家庭、工厂、城市等各用,如智能家居、智能工厂、过大数据分析技术挖掘出有价现数据采集、共享和分析从类环境提高运营效率和生活智慧城市等为人类生活带来值的洞见推动各行业的发展,,,,而优化各种应用场景品质了新的可能人工智能技术自动化决策自然语言处理人工智能系统能够快速分析大量人工智能可以理解和生成人类语数据做出智能决策提高效率和准言从而提供更自然的交互体验,,,确性智能预测智能控制人工智能模型可以根据历史数据人工智能可以对机器设备进行智预测未来趋势帮助企业做出更好能控制提高自动化水平和生产效,,的决策率量子计算技术量子比特量子叠加量子比特是量子计算的基本单元可同量子比特可以处于和的叠加状态这,01,时表示0和1两种状态是传统计算所不具备的量子纠缠量子算法多个量子比特之间可以产生纠缠使得量子计算机可以运行特殊的高效算法,,它们的状态高度关联在某些问题上大幅优于经典计算机操作系统安全性病毒防御入侵检测及时更新操作系统和防病毒软件通过监测系统行为和活动及时发,,可有效阻挡各种恶意病毒和木马现可疑入侵行为,并采取相应防御程序,保护系统安全措施加密技术访问控制利用加密算法和密钥机制保护系通过身份验证和权限管理确保只,,统及数据的机密性和完整性,防止有经过授权的用户和进程能访问未经授权的访问相应的系统资源病毒防御及时更新定期扫描及时更新操作系统和杀毒软件以修复定期进行全盘病毒扫描及时发现并清,,安全漏洞并防范最新病毒除系统中存在的恶意软件建立防火墙提高用户意识部署有效的防火墙阻止未经授权的访加强用户的信息安全意识培训提升识,,问和恶意流量进入系统别和应对病毒的能力入侵检测入侵检测系统入侵警报事件分析入侵检测系统能够持续监控系一旦发现恶意活动,入侵检测入侵检测系统会记录攻击行为统活动及时发现并报告可疑系统会立即发出警报通知系的详细信息供安全分析人员,,,的入侵行为它结合规则和异统管理员采取相应的响应措施事后调查分析,优化防护策略常检测,提供多层次的安全防,阻止进一步的攻击护加密技术加密算法数字证书协议密钥管理SSL/TLS加密算法是保护数据安全的关数字证书使用公钥加密技术验SSL和TLS协议在网络上提供加密钥管理系统负责生成、分发键它们利用数学运算将数据证用户身份,确保通信双方的合密通信通道,保护数据在传输过和保护用于加解密的密钥,确保转换为无法被他人读取的格式法性程中不被窃听密钥的安全性访问控制身份验证权限管理12通过用户名和密码等方式确认为不同角色设置不同的访问权用户身份确保只有合法用户才限防止用户越权操作,,能访问系统日志审计加密保护34记录用户的访问行为,以便监控使用加密技术确保数据在传输和分析系统的使用情况和存储过程中的安全性总结与展望总结过去几十年操作系统的发展历程展望未来操作系统将会如何变革从云计,算、物联网到人工智能和量子计算操作系统技术将在这些新兴领域发挥关键作,用同时操作系统安全性也将成为重中之重病毒防御、入侵检测和加密技术将,,不断完善。