《os操作系统》课件

操作系统计算机系统中的核心组件管理硬件资源，提供用户接口课程简介课程目标课程内容课程安排了解操作系统的基本概念和原理掌握操操作系统定义、发展历程、结构、功能理论讲解、案例分析、实践练习、课后作作系统的基本功能和工作机制熟悉主流进程管理、内存管理、磁盘管理、文件管业课程结束后进行考核，评估学生对操操作系统的特点和应用场景理、输入输出管理等作系统知识的掌握程度什么是操作系统操作系统是计算机系统中的核心软件，它是管理和控制计算机硬件资源的软件操作系统负责分配和调度计算机资源，例如、内存、磁盘和CPU打印机，以便不同的应用程序能够高效地运行操作系统的定义和功能管理计算机资源提供用户界面

1.

2.12操作系统是计算机系统中最重操作系统提供一个用户界面，要的软件之一，它负责管理计允许用户与计算机进行交互，算机的硬件资源，包括、例如启动应用程序、创建文件CPU内存、磁盘、输入输出设备等、访问网络等运行应用程序保护系统安全

33.

44.操作系统为应用程序提供运行操作系统负责保护系统安全，环境，为应用程序提供必要的防止恶意程序入侵和非法访问服务，例如内存分配、文件管，确保系统的稳定性和可靠性理、网络通信等操作系统的發展历程操作系统经历了漫长的发展历程，从早期简单的批处理系统到现代复杂的图形界面系统，不断演进其功能和性能不断提升，为用户提供了越来越强大的计算能力现代操作系统1图形界面、多任务、网络、安全性等单用户、单任务操作系统

2、等DOS Windows

3.x批处理操作系统3早期操作系统，效率较低随着计算机硬件和软件技术的进步，操作系统也迎来了新的发展阶段现代操作系统更加复杂和强大，支持多任务、图形界面、网络和安全性等功能，为用户提供了更加便捷和高效的计算体验操作系统的分类单用户单任务操作系统多用户多任务操作系统实时操作系统分布式操作系统RTOS仅支持一个用户执行一个任务允许多个用户同时执行多个任对时间响应要求极高，常用于将资源分布在多个计算机上，，例如早期的系统简单务，例如和系工业控制和嵌入式设备系统例如云计算平台提高性能和DOS WindowsLinux易用，但效率低下统资源利用率更高，但管理稳定性和实时性至关重要可靠性，但管理更加复杂复杂操作系统的结构操作系统的结构是指操作系统各个组成部分之间的组织方式，包括内核、系统调用、用户界面等不同的操作系统可能采用不同的结构，常见的结构包括单内核、微内核、混合内核等选择合适的结构取决于操作系统的目标和需求内核是操作系统的核心，负责管理系统资源，包括处理器、内存、存储器等系统调用是用户程序访问内核的功能接口，提供基本的操作系统服务用户界面是用户与操作系统交互的窗口，提供图形界面或命令行界面进程管理进程概念进程调度进程同步进程通信进程是程序的一次执行过程，操作系统决定哪个进程占用协调多个进程访问共享资源，不同进程之间进行数据交换，拥有独立的地址空间和资源，实现多任务并发执行防止冲突和数据不一致实现协作和信息传递CPU进程状态及转换进程状态指进程在生命周期中的不同阶段进程状态转换是指进程在不同状态之间切换的过程新建1创建新进程时，进程处于新建状态就绪2进程已准备好运行，但尚未分配给它CPU运行3进程正在运行，正在执行其指令CPU阻塞4进程等待某个事件发生（如操作完成）I/O终止5进程执行完成或异常终止，退出系统进程状态转换由操作系统管理，通过调度程序实现进程调度算法先到先服务最短作业优先FCFS SJF最简单的调度算法，按进程到达选择执行时间最短的进程，提高顺序执行系统吞吐量优先级调度时间片轮转根据进程的优先级选择执行，高每个进程分配一个时间片，轮流优先级进程优先执行执行，适合交互式系统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防止程序访问其他程序或操作系间，为运行程序提供必要的资源统内存区域，确保系统安全运行内存共享内存映射允许多个程序共享内存资源，提将磁盘文件映射到内存，方便程高效率和资源利用率序访问文件数据虚拟内存技术虚拟内存技术将物理内存与磁盘空间结合，扩展了可用内存空间虚拟内存技术可以使程序运行所需内存空间大于物理内存空间，提高系统效率和资源利用率虚拟内存技术使用页式存储管理，将程序代码和数据分割成页，并分配到内存或磁盘中，从而实现地址映射虚拟内存技术可以通过缺页机制，将需要的页从磁盘加载到内“”存中，实现虚拟地址到物理地址的映射磁盘管理磁盘空间分配磁盘调度算法

1.

2.12磁盘空间分配是指将磁盘空间磁盘调度算法用于优化磁盘访划分为不同的区域，以便存储问顺序，以提高磁盘访问效率不同的文件和数据磁盘文件系统磁盘安全

33.

44.磁盘文件系统提供了一种组织磁盘安全措施包括数据备份、和管理磁盘文件的方式，方便访问控制和数据加密，以保护用户访问和管理文件磁盘中的数据安全文件管理文件存储和组织文件访问控制文件共享操作系统管理文件系统，将数据存储在磁盘操作系统提供安全机制，控制用户和程序对操作系统支持文件共享，允许多个用户或进或其他存储设备上，并提供文件组织结构文件的访问权限，确保数据安全程访问同一个文件，提高资源利用率输入输出管理管理设备高效数据传输输入输出管理负责管理计算机系统中的各它提供统一的接口，方便用户使用各种设种输入输出设备备这些设备可以包括键盘、鼠标、显示器、同时，它还负责协调数据传输，确保数据打印机、硬盘、网络接口等在设备之间安全高效地传输中断机制中断外部中断定时器中断CPU正在执行程序，遇到异常情况，如除由外部设备（如键盘、鼠标、硬盘等）引起由系统定时器产生的，用于实现多任务处理CPU零、溢出、内存访问错误等，会暂停的，例如用户按下键盘上的一个键，设备就，操作系统会定期中断当前程序执行，切换CPU当前程序执行，转而执行中断处理程序会向发送一个中断请求到其他程序，以保证各个程序都能得到执行CPU死锁问题及解决方法死锁定义1死锁是指多个进程因争夺资源而互相等待，导致系统处于停滞状态死锁会导致系统性能下降甚至崩溃死锁条件2互斥条件•占有并等待•不可剥夺•循环等待•死锁解决方法3常见的解决方法包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁操作系统的安全性数据保护系统完整性访问控制保护用户数据免遭未经授权的访问或修改，防止恶意软件或攻击者破坏系统文件或配置限制对系统资源的访问，确保只有授权用户防止敏感信息泄露，维护系统稳定性才能访问特定文件或程序操作系统UNIX操作系统是多用户、多任务、支持多道程序设计的操作系统它由UNIX Ken和在年贝尔实验室开发，最初用于小型Thompson DennisRitchie1969PDP-7机操作系统具有良好的可移植性，可运行在多种硬件平台上，且拥有丰富而UNIX强大的工具，成为许多其他操作系统的基础，例如和Linux macOS操作系统Linux是开源操作系统，以其稳定性、安全性和灵活性而闻名Linux广泛应用于服务器、嵌入式系统和桌面系统Linux支持多种硬件架构，可自由定制和扩展Linux操作系统Windows是全球最流行的操作系统之一，由微软公司开发，于年首次发布Windows1985操作系统以其易用性、稳定性和广泛的应用程序支持而闻名，广泛应Windows用于个人电脑、笔记本电脑、服务器和移动设备操作系统拥有丰富的功能，包括图形用户界面、文件管理、网络连接Windows、应用程序运行等操作系统macOS是由苹果公司开发的操作系统，主要用于系列产品macOS Mac以其用户友好、安全稳定以及强大的图形处理能力而闻名macOS的核心功能包括图形用户界面、多任务处理、网络支持以macOS及文件管理等它还拥有丰富的应用程序，涵盖生产力、创意、游戏等各个领域实时操作系统高效性确定性

1.

2.12实时操作系统需要及时响应外实时操作系统必须保证任务的部事件，并能够在严格的时间执行时间是可预测的，以确保限制内完成任务系统能够在规定时间内完成任务可靠性

3.3实时操作系统需要能够在各种恶劣环境下稳定运行，并保证系统的可靠性分布式操作系统分布式资源管理分布式操作系统管理多个计算机上的资源，包括、内存和存储设备CPU透明性对用户来说，多个计算机组成的系统就像一台计算机并行处理通过将任务分配到多个计算机上，提高系统性能多媒体操作系统图形用户界面它们通常配备直观的图形用户界面，为用户提供友好的交互体验支持多种多媒体格式，便于播放和管理多媒体文件支持多媒体嵌入式操作系统资源受限实时性嵌入式系统通常具有有限的内存许多嵌入式系统需要在特定时间、处理器速度和存储空间嵌入内对事件做出响应嵌入式操作式操作系统必须针对这些限制进系统必须提供实时任务调度和管行优化理机制功耗安全性嵌入式系统通常运行在电池供电嵌入式系统经常用于关键任务，的设备上，因此必须尽可能地降例如医疗设备和工业控制嵌入低功耗嵌入式操作系统通常具式操作系统必须提供安全性功能有低功耗模式和休眠功能来防止恶意攻击和数据丢失操作系统的未来发展趋势人工智能云计算物联网操作系统将更加智能，能够根据用户的习惯云计算将成为操作系统的重要组成部分，操操作系统将支持物联网设备的管理和互联，和需求进行自适应调整，提高系统效率和用作系统将与云平台深度集成，实现资源的共为各种智能设备提供统一的操作平台户体验享和按需分配操作系统的应用领域计算机网络移动设备服务器游戏设备操作系统管理网络资源，协调操作系统为智能手机和平板电操作系统管理服务器资源，处操作系统为游戏主机提供游戏网络连接，提供网络服务脑提供基础服务，支持应用程理网络请求，提供数据库服务运行环境，管理游戏资源和用序运行和数据存储户体验课程总结操作系统知识体系操作系统实践未来发展趋势

1.

2.

3.123课程涵盖操作系统基础知识，包括进课程介绍了常见操作系统，如课程展望了操作系统未来发展方向，Unix程管理、内存管理、文件系统等、、，并讲解了其如云计算、物联网等Linux Windows应用场景答疑环节该环节将深入探讨操作系统相关的知识，并解答同学们在学习过程中可能遇到的疑难问题我们将提供专业的解答，并通过实例和案例分析来帮助同学们更好地理解和掌握操作系统知识。