《操作系统概述》课件

操作系统概述操作系统是计算机系统中最重要的软件之一它管理着硬件资源，提供用户界面，并为应用程序提供运行环境什么是操作系统管理硬件资源提供用户界面提供系统服务操作系统负责管理计算机的硬件资源，例操作系统提供用户界面，允许用户与计算操作系统提供各种系统服务，例如文件管如CPU、内存、存储器和外设机进行交互，并运行应用程序理、进程管理、网络管理和安全管理操作系统的发展历程早期阶段第一台计算机诞生后，程序员直接与硬件交互后来，出现了一些简单的软件，如汇编语言，简化操作这个阶段称为早期阶段批处理系统批处理系统将多个任务打包成批次，顺序执行，提高了计算机利用率但缺乏交互性，效率低下多道批处理系统多道批处理系统允许多个程序同时运行，提高了系统吞吐量，并引入了内存管理、设备管理等核心概念分时系统分时系统允许多个用户共享一台计算机，每个用户拥有一个独立的交互式环境，提升了用户的体验现代操作系统现代操作系统具有图形界面、网络功能、多任务处理、安全机制等特性，满足了各种应用需求操作系统的定义和功能定义功能操作系统是管理计算机硬件资源和软件资源的软件系统，它为用操作系统的核心功能包括管理处理器、内存、文件系统、设备户提供了一个方便、安全、高效的运行环境、用户等资源，实现资源共享、安全保护、系统性能优化等目标操作系统的分类批处理操作系统多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统批处理操作系统，以批处理的多道批处理操作系统，可以同分时操作系统，将系统资源分实时操作系统，对时间敏感，方式执行任务，一次处理多个时运行多个程序，提高系统效配给多个用户，允许用户同时要求系统快速响应，适合工业作业，适合计算密集型任务率，适合多任务处理使用系统，适合交互式应用控制等领域单道批处理操作系统顺序执行资源利用率低

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22.一次仅执行一个作业，作业必须顺序执行处理器大部分时间处于空闲状态，浪费了系统资源效率低下操作复杂

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44.作业执行速度慢，无法满足用户对快速响应的需求用户需要手动操作，系统缺乏自动化的功能多道批处理操作系统提高利用率提高系统吞吐量CPU多道批处理系统能够同时运行多多个程序并行执行，单位时间内个程序，有效利用CPU资源完成的任务量更多，系统效率更高减少系统空闲时间当一个程序等待I/O操作时，其他程序可以继续运行，减少系统空闲分时操作系统时间片轮转每个用户拥有一个时间片，轮流执行多用户共享多个用户同时使用计算机，提升效率快速响应用户感觉不到其他用户的干扰，交互体验流畅实时操作系统响应时间要求严格高可靠性和安全性实时操作系统需要快速响应外部事件，实时系统常用于航空、医疗等领域，其通常在毫秒或微秒级别内完成操作可靠性和安全性至关重要，必须保证系统稳定运行和数据安全资源管理高效应用领域广泛实时操作系统需要高效管理系统资源，实时操作系统广泛应用于工业自动化、以确保系统能够及时响应各种事件和任航空航天、医疗设备等领域，发挥着重务要作用个人计算机操作系统广泛使用图形用户界面应用程序支持多任务处理个人计算机操作系统是现代提供直观的界面，方便用户提供应用程序运行的环境，允许多个程序同时运行，提个人电脑必不可少的软件操作支持各种软件高效率例如，Windows、macOS例如，鼠标、窗口和图标等例如，游戏、办公软件、浏例如，用户可以同时运行多和Linux都是流行的操作系界面元素览器等个应用程序统操作系统的层次结构操作系统采用分层结构，将复杂的功能模块进行层次划分，形成不同抽象级别的层次每一层都依赖于下一层，但隐藏了下一层的细节，提供给上一层抽象的接口这种结构提高了操作系统的可维护性、可扩展性和可移植性进程管理进程定义进程状态进程是程序的一次执行过程，是进程在生命周期中经历创建、运操作系统进行资源分配和调度的行、阻塞、就绪、终止等状态基本单位进程控制进程同步与互斥操作系统提供创建、终止、切换多个进程共享资源时，需要协调、挂起、恢复等操作来控制进程进程间操作，保证数据一致性内存管理内存管理概述内存分配策略内存保护机制内存管理是操作系统的重要组成部分，负•首次适应算法内存保护机制用于防止程序非法访问其他责分配、回收和管理计算机系统的内存资程序或操作系统的内存空间，确保系统稳•最佳适应算法源定运行•最坏适应算法文件管理文件组织文件操作文件保护文件共享文件系统将磁盘空间划分成操作系统提供一系列文件操操作系统通过权限控制和安文件系统允许不同用户或进目录和文件用户可以通过作，包括创建、删除、打开全机制保护文件安全，防止程共享文件，提高资源利用目录结构访问文件，方便管、关闭、读写等，方便用户非法访问和修改率理和查找进行文件管理设备管理磁盘管理打印机管理网络设备管理输入输出设备管理操作系统负责管理计算机磁盘操作系统提供打印机驱动程序操作系统负责管理网络连接、操作系统管理键盘、鼠标、显上的数据存储，包括文件系统，管理打印任务的排队和执行数据传输、网络协议等，实现示器等输入输出设备，确保设、目录结构等，确保打印输出的正确性计算机之间的数据交换备与操作系统的正常交互作业管理作业提交作业调度用户将作业提交给操作系统，操操作系统根据一定的策略选择一作系统接收并将其加入作业队列个作业分配给处理器执行，并启等待执行动该作业的执行作业执行作业完成操作系统负责管理作业的运行，作业执行完成后，操作系统回收包括资源分配、内存管理、文件资源并释放内存，并将作业状态管理、设备管理等设置为完成信息保护资源访问控制数据加密

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22.操作系统通过访问控制列表操作系统使用加密技术保护敏ACL控制用户对系统资源的感数据，如密码、文件和系统访问权限，防止未经授权的访配置，防止未经授权的访问和问篡改用户身份验证系统日志记录

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44.操作系统要求用户提供有效的操作系统记录所有用户活动，用户名和密码进行身份验证，包括登录、退出、文件访问和防止未经授权的用户访问系统系统配置更改，用于安全审计资源和追踪违规行为操作系统的体系结构操作系统的体系结构是操作系统内部组织结构的抽象描述，它定义了操作系统各组成部分之间的关系和交互方式常见的操作系统体系结构包括分层式结构、微内核结构、模块化结构等分层式结构将操作系统按功能划分为多个层次，各层之间相互调用，底层提供服务给上层微内核结构将操作系统核心功能抽象为一个微内核，其他功能通过服务程序实现模块化结构将操作系统功能划分为独立的模块，各模块之间通过接口进行通信操作系统的设计原则效率安全性充分利用系统资源，提高系统性能保护系统和用户数据，防止非法访问和破坏用户友好性可扩展性提供易于理解和操作的界面，方便用户使用能够适应不断变化的硬件和软件环境，方便升级和维护操作系统的设计目标高效性方便性

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22.提高系统资源利用率，减少系提供用户友好界面，简化用户统开销，使系统高效运行操作，提高用户使用效率可靠性安全性

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44.保证系统稳定运行，减少故障保护系统资源和用户数据安全发生，提高系统可靠性，防止恶意攻击和非法访问操作系统的发展趋势趋势描述云计算云操作系统提供虚拟化和资源共享移动设备移动操作系统针对移动设备的特性进行优化人工智能操作系统融合人工智能技术，提高效率和智能化物联网物联网操作系统支持物联网设备的连接和管理安全操作系统增强安全性，防止恶意软件和网络攻击开源开源操作系统提供开放性和可定制性操作系统的发展方向云计算人工智能操作系统将更加云原生，提供更好的云资源管理和服务操作系统将与人工智能技术深度融合，提供更智能化的服务和应用云计算平台将成为操作系统的主流运行环境，提供更强大的计算能力和资源例如，智能助手、自适应性能优化和安全防护等功能将成为操作系统的重要组成部分操作系统的未来展望人工智能与操作系统云计算与操作系统操作系统将更加智能化，能够学习用户的行为，预测用户需求，操作系统将与云计算平台深度融合，提供更加灵活、高效、安全并提供个性化的服务的云服务物联网与操作系统边缘计算与操作系统操作系统将支持物联网设备的互联互通，并提供安全、可靠的物操作系统将支持边缘计算，提供更加快速、高效的边缘计算服务联网服务操作系统的应用领域移动设备服务器手机、平板电脑等移动设备上的操作系统，例用于数据中心、云计算平台的服务器操作系统如Android、iOS，例如Linux、Windows Server个人计算机嵌入式系统桌面电脑和笔记本电脑上的操作系统，例如用于各种嵌入式设备，例如汽车、工业设备、Windows、macOS家电操作系统的研究热点云计算操作系统人工智能操作系统边缘计算操作系统物联网操作系统云计算环境下操作系统的设计人工智能技术与操作系统结合针对边缘计算场景，设计低延支持海量设备连接和管理，满与实现，包括资源调度、虚拟，实现智能化的操作系统管理迟、高可靠性的操作系统足物联网应用需求化、安全性等和服务操作系统的经典案例分析操作系统是一个复杂的系统，它涉及到多个领域和学科，其发展历程充满了挑战和创新通过对经典操作系统的案例分析，我们可以更深入地理解操作系统的基本原理和设计理念，以及它在现代计算机系统中的重要作用经典案例包括UNIX、Windows、Linux等操作系统，它们各自在不同的历史背景下诞生，并对计算机技术的发展做出了巨大的贡献通过分析这些经典操作系统的架构、功能、设计原则等，我们可以从中学习宝贵的经验和教训，并将其应用到未来的操作系统设计和开发中操作系统的国内外现状国内现状国外现状近年来，中国操作系统发展迅速，自主研发操作系统取得了显著国外操作系统市场以Windows、macOS和Linux为主，它们成果许多国产操作系统在功能和性能上不断提升，并在金融、在全球市场占有率很高，在功能和性能方面也处于领先地位政府、教育等领域得到应用近年来，云计算和移动互联网的发展推动了操作系统的创新，一国内操作系统市场也逐渐繁荣，涌现出一批优秀的操作系统企业些新的操作系统也开始崭露头角，例如Android、iOS和，例如麒麟软件、统信软件、中科曙光等Chrome OS等操作系统的发展前景操作系统发展前景广阔云计算、物联网、人工智能等新兴技术不断发展，对操作系统提出了新的需求和挑战未来操作系统将更加安全、高效、可靠，并具有更强的适应性和扩展性操作系统的创新思路云原生操作系统人工智能操作系统

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22.结合云计算技术，提供更灵活利用人工智能技术，实现智能、可扩展、高效的操作系统化的系统管理和资源分配安全增强硬件优化

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44.加强系统安全机制，抵御新型针对新兴硬件设备，提供更高网络攻击和数据泄露效的操作系统支持总结操作系统是现代计算机系统的核心，为应用程序提供运行环境，并管理硬件资源学习操作系统，可以帮助我们理解计算机系统的工作原理，提高编程能力，并为未来从事计算机相关工作打下坚实基础。