《os系统的组成》课件

操作系统的组成操作系统是现代计算机系统的重要组成部分，负责管理系统资源，并为应用程序提供运行环境什么是操作系统管理资源提供接口

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22.操作系统是计算机系统的核心，负责管理硬件资源，包括操作系统为应用程序提供统一的接口，屏蔽硬件差异，简化CPU、内存、存储器和外设应用程序开发管理进程保护系统

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44.操作系统负责创建、调度和管理进程，确保多个进程能够共操作系统保护系统资源不被非法访问，防止恶意程序破坏系享资源，并高效地执行任务统，确保系统安全稳定运行操作系统的功能管理系统资源提供用户接口包括CPU、内存、外设等，确保高效利用，防方便用户与计算机系统交互，例如图形界面、止资源冲突命令行界面保证系统安全管理程序运行防止恶意软件攻击、数据丢失，保护系统资源加载程序、分配内存、执行程序，并协调不同和用户数据程序之间的运行操作系统的分类批处理操作系统分时操作系统批处理操作系统将作业以批量的分时操作系统将CPU时间分配给形式提交，系统按顺序执行作业多个用户，每个用户都能与计算，提高了计算机资源利用率，降机交互，提高了系统交互性低了运行成本实时操作系统网络操作系统实时操作系统对事件的响应时间网络操作系统支持计算机之间进有严格要求，主要用于工业控制行通信，实现资源共享，方便用、航空航天等领域户进行数据交换，提高了工作效率操作系统的基本结构内核1操作系统核心，负责管理系统资源系统调用接口2用户程序与内核交互的桥梁系统程序3提供系统级服务，如文件系统、网络管理用户程序4运行在操作系统之上，完成用户任务操作系统内核是核心组件，负责管理所有系统资源，如内存、CPU、设备等系统调用接口为用户程序提供了与内核交互的机制，以便访问系统资源系统程序提供更高级别的服务，例如文件系统和网络管理用户程序是在操作系统上运行的应用程序，负责完成用户任务进程管理进程管理概述进程管理是操作系统核心组件之一负责创建、调度、同步和终止进程进程管理确保系统高效利用CPU和其他资源进程的定义及状态进程定义进程状态进程是操作系统分配资源的基本单位它是一个正在执行的程序，包含程序代•就绪状态等待分配CPU资源码、数据和系统资源等内容•运行状态正在执行•阻塞状态等待事件完成•创建状态创建进程•终止状态进程结束进程调度算法先到先服务优先级调度时间片轮转最短作业优先FCFS PriorityRound SJFRobin最早提交的进程首先获得处理根据进程优先级分配处理器，选择预计运行时间最短的进程器，简单易行高优先级进程优先运行每个进程轮流获得处理器时间优先运行，提高系统吞吐量片，适合多用户系统线程管理线程定义线程优点线程是进程中的一个执行单元，可以独立运行提高程序效率，允许多个任务并发执行线程共享进程的地址空间和资源降低程序复杂度，简化程序设计和调试内存管理分配内存内存保护

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22.操作系统负责分配和管理内存内存保护机制可以防止进程访资源，为不同的进程分配适当问其他进程的内存空间，确保的内存空间系统安全性和稳定性内存共享内存回收

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44.操作系统允许进程之间共享内当进程结束或不再需要内存空存，提升效率并简化进程间通间时，操作系统会回收分配给信它的内存虚拟内存技术虚拟内存分页页面置换虚拟内存技术将主存与辅助存储器结合，为分页是将逻辑地址空间分成固定大小的页面当需要访问不在内存中的页面时，操作系统程序提供更大的地址空间它允许程序使用，物理内存也分成相同大小的页框，页面和会将部分内存页面换出到磁盘，并将所需的比物理内存更大的内存空间页框一一对应，实现地址转换页面调入内存文件管理文件存储文件访问操作系统负责管理文件系统，存用户通过操作系统接口访问文件储数据文件系统组织文件，为，进行创建、删除、修改等操作用户提供访问方式安全保护文件共享文件管理系统确保文件安全，防操作系统支持不同用户共享文件止未经授权的访问和修改，提高资源利用率文件系统的逻辑组成目录结构1文件系统采用树形结构，组织和管理文件和目录每个目录都可以包含其他目录和文件这种结构便于用户组织文件文件元数据2每个文件都包含元数据，提供有关文件的信息，例如文件大小、创建时间、访问权限等这些信息帮助用户管理文件存储分配3文件系统负责分配磁盘空间，将文件存储在磁盘上它采用不同的分配策略，例如连续分配、链接分配和索引分配设备管理硬件资源管理设备驱动程序操作系统管理着计算机系统中的设备驱动程序是操作系统与硬件硬件设备，例如CPU、内存、磁设备之间的桥梁，它负责与硬件盘、网络接口等设备进行交互，并将硬件设备抽象成操作系统可以理解的形式设备分配和共享设备安全和保护操作系统负责管理和分配设备资操作系统负责保护硬件设备免受源，确保多个应用程序和用户可恶意软件和非授权访问的攻击以共享设备资源设备驱动程序硬件接口硬件抽象

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22.驱动程序充当操作系统和硬件驱动程序隐藏硬件的复杂细节之间的桥梁，提供与硬件交互，为应用程序提供统一的接口的接口资源管理错误处理

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44.驱动程序管理硬件资源，如内驱动程序负责处理硬件错误，存、中断和I/O端口并通知操作系统输入输出管理/设备驱动程序数据传输中断处理输入/输出管理的核心是设备驱动程序，负输入/输出管理负责将数据从应用程序传递当设备完成操作时，它会向操作系统发送中责管理特定硬件设备它提供了软件接口到硬件设备，或从硬件设备传递到应用程序断信号输入/输出管理负责处理这些中断，允许应用程序与硬件交互，并管理数据传它管理数据缓冲区，确保数据正确传输，并通知应用程序设备已经完成操作输系统安全与保护安全威胁安全措施操作系统面临各种安全威胁，例如病毒、为了保障系统安全，操作系统采用各种安恶意软件、黑客攻击等全措施，例如访问控制、身份验证、加密、防火墙等安全威胁可能导致数据丢失、系统崩溃或资源被盗安全措施旨在阻止未经授权的访问、保护数据机密性、完整性和可用性用户界面交互方式用户通过界面与操作系统进行交互，包括鼠标、键盘等输入设备图形元素界面包含图标、窗口、菜单等图形元素，帮助用户直观地操作系统视觉呈现用户界面通过视觉呈现信息，提供用户友好的操作体验图形用户界面图形用户界面GUI使用图形元素，例如图标、菜单和窗口，使操作更直观用户通过鼠标、键盘等交互设备与界面进行交互，提高了操作系统的易用性GUI广泛应用于现代计算机系统，例如Windows、macOS和Linux等命令行界面命令行界面（CLI）是一种以文本方式与计算机交互的界面用户通过输入命令来控制计算机执行特定操作CLI通常用于系统管理员、程序员和其他需要进行高级操作的用户它提供了一种更灵活、更强大的方式来与计算机交互实时操作系统实时性应用场景实时操作系统需要在严格的时间约束实时操作系统广泛应用于工业控制、内响应事件，并完成指定的任务航空航天、医疗设备等领域关键特性内核设计实时操作系统通常具有高可靠性、低实时操作系统内核通常采用微内核或延迟、高效率等特点混合内核设计，以满足实时性的需求嵌入式操作系统资源受限专用性嵌入式系统通常具有有限的内存它们通常设计用于执行特定任务、存储和处理能力，例如控制设备或管理网络实时性可靠性它们必须对事件做出快速响应，嵌入式系统必须高度可靠，以避以确保系统按预期运行免故障导致设备损坏或数据丢失分布式操作系统分布式资源高可用性并行处理多个计算机系统组成一个整体，共享资源提高系统可靠性，容错性，提供持续服务将任务分解到多个节点，提高效率并行操作系统定义优点并行操作系统允许在同一时间内可以提高系统吞吐量，缩短任务执行多个任务，通过多处理器的执行时间，并提升资源利用率使用，提升计算能力特点应用需要特殊的硬件架构，例如多处广泛应用于高性能计算、科学模理器系统或集群，才能实现并行拟、大数据处理等领域计算多处理器操作系统定义多处理器操作系统可以同时运行多个处理器，每个处理器都能够独立执行任务多处理器系统可以显著提高系统性能，因为多个处理器可以并行处理多个任务操作系统的发展历程早期操作系统20世纪50年代，出现批处理操作系统，提高了计算机利用率，但缺乏交互性分时操作系统20世纪60年代，分时操作系统应运而生，实现了多用户共享资源，并提供了交互式界面实时操作系统20世纪70年代，实时操作系统出现，专门用于控制工业设备或其他实时系统个人计算机操作系统20世纪80年代，个人计算机操作系统兴起，如MS-DOS和Apple操作系统，为个人电脑用户提供了方便易用的界面网络操作系统20世纪90年代，网络操作系统发展迅速，如Windows NT和Unix，支持网络连接和资源共享移动操作系统21世纪，移动操作系统成为主流，如Android和iOS，为智能手机和平板电脑提供了强大的功能和用户体验未来操作系统的发展趋势云计算与云操作系统人工智能与操作系统虚拟现实与增强现实物联网与操作系统云计算将成为未来操作系统的人工智能技术将与操作系统深虚拟现实和增强现实技术将为物联网技术的普及将对操作系重要发展方向之一，云操作系度融合，带来更智能、更个性操作系统带来全新的用户界面统提出新的挑战和机遇，例如统将提供更加灵活、可扩展和化的用户体验，例如智能助手和交互方式，为用户提供更沉如何管理海量设备、保证实时按需付费的资源管理和服务模、自动任务管理和安全防护浸式和互动式的体验性和安全性式操作系统的选择硬件兼容性软件支持安全性和稳定性用户界面确保操作系统与硬件设备相兼选择一个支持您需要的软件和选择一个安全可靠的操作系统选择一个拥有友好的用户界面容，例如CPU、内存、硬盘、应用程序的操作系统，例如办，可以有效地保护您的数据和，并符合您的使用习惯的操作显卡等公软件、开发工具、游戏等隐私系统操作系统的应用案例桌面操作系统移动操作系统

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22.Windows、macOS、Linux等操作系Android、iOS等移动操作系统赋能智统提供用户友好的界面和丰富的应用程能手机和平板电脑，连接用户与信息和序，广泛应用于个人电脑和笔记本电脑服务服务器操作系统嵌入式操作系统

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44.Linux和Unix等服务器操作系统提供实时操作系统和嵌入式操作系统广泛应可靠性和稳定性，支持大型网站和数据用于物联网设备和智能家居，控制硬件库等关键应用和执行特定任务总结与展望操作系统是现代计算机系统的重要组成部分，为软件提供运行环境未来操作系统将继续朝着智能化、安全化、高效化方向发展，为用户提供更便捷、更安全、更智能的体验。