操作系统原理绪论课件

操作系统原理绪论课件contents目录操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理用户接口操作系统安全CHAPTER操作系统概述01操作系统是一种系统软件，它控制计算机硬件和应用程序，使它们能够协调工作，实现资源管理和共享。操作系统的主要作用是管理计算机系统中的各种资源，包括处理器、内存、文件、设备等，以及提供用户界面和应用程序接口。操作系统的定义和作用作用定义操作系统能够同时处理多个任务或进程，实现并发执行。并发性操作系统能够实现资源共享，使得多个进程可以同时访问和使用共享资源。共享性操作系统能够将硬件资源虚拟化，提供虚拟机或虚拟资源，使用户能够以透明的方式使用计算机资源。虚拟性操作系统能够提供安全机制，保护系统免受攻击和数据泄露等安全威胁。安全性操作系统的基本特征适用于大规模数据处理和科学计算等任务，能够将作业排队并按照顺序执行。批处理操作系统适用于大规模并行计算和分布式数据处理等场景，能够将多个物理上独立的计算机组合成一个整体。分布式操作系统适用于多用户和小型机系统，能够同时处理多个用户请求，提供交互式界面。分时操作系统适用于嵌入式系统和工业控制系统等，能够根据时间要求及时响应外部事件。实时操作系统适用于网络环境和分布式系统，能够提供网络通信和资源共享等功能。网络操作系统0201030405操作系统的分类CHAPTER进程管理02123进程是计算机中的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程定义进程具有独立性、动态性、并发性和交往性。进程特性程序是静态的，而进程是动态的；程序可以同时被多个进程使用，但一个进程不能同时执行多个程序。进程与程序的区别进程的概念进程创建进程可以通过系统调用创建新的进程，这通常涉及到一些资源的分配和初始化工作。进程终止当一个进程完成了它的任务或出现错误时，系统会通过相应的机制来终止这个进程，回收它占用的资源。进程的创建与终止进程同步进程同步是操作系统的一种机制，用于协调不同进程之间的操作顺序，以确保它们能够正确地执行。进程通信进程通信是指不同进程之间传递信息或数据，以实现某些协同操作。常见的进程通信方式包括管道、消息队列、信号量、共享内存等。进程的同步与通信CHAPTER内存管理03内存的种类静态内存、动态内存、只读内存等。内存的性能指标容量、速度、价格等。内存也称主存，是计算机系统中的重要组成部分，用于临时存储CPU需要处理的数据和程序。内存的概念当程序运行时，操作系统会根据程序的需求为其分配内存空间。分配方式有连续分配和分页分配。内存分配当程序结束后，操作系统需要回收其占用的内存空间，以便重新分配给其他程序使用。回收方式有手动回收和自动回收。内存回收内存的分配与回收内存保护操作系统需要确保每个程序只能访问其分配的内存空间，以避免不同程序之间的数据冲突和恶意攻击。内存共享多个程序可以共享相同的内存空间，以减少内存消耗和提高数据访问效率。共享方式有关联共享、映射共享等。内存的保护与共享CHAPTER文件系统04文件是操作系统中用于存储信息的实体，它可以是数据、程序或文档。文件文件系统文件系统的目的文件系统是一种在计算机存储设备上组织和管理文件的方式，它包括文件的存储、检索和保护等。文件系统的目的是方便用户对文件进行存储、检索和管理，同时保护文件的安全性和完整性。030201文件系统的概念文件的组织结构是指文件在存储设备上的布局和格式。文件结构目录是用于存储文件路径和名称的结构，它允许用户通过路径来访问文件。目录结构文件系统通常提供一些访问控制机制，如权限管理，以限制用户对文件的访问。文件访问控制文件的组织结构文件读操作是指从文件中读取数据。文件读操作文件写操作是指将数据写入文件。文件写操作文件系统支持多种文件读写方式，如顺序读写、随机读写等。文件读写方式文件的读写操作CHAPTER设备管理0503设备管理的主要任务对设备进行分类、编址、分配、调度、故障检测与维修、保护等操作，以满足用户需求并提高系统性能。01设备管理负责对计算机系统中各类硬件资源的管理、调度和分配，以及进行故障检测、维修等，以确保计算机系统的正常运行。02设备管理的重要性随着计算机技术的发展，设备数量和种类不断增加，良好的设备管理能够提高系统效率、减少故障率并保障系统安全。设备管理的概念驱动程序一种特殊的软件程序，用于控制和管理计算机硬件设备，使得用户可以通过操作系统对硬件设备进行操作。驱动程序的功能实现对设备的控制和管理，包括设备的启动、停止、状态检查、数据传输等。驱动程序的分类根据设备的类型和操作系统的要求，驱动程序可分为系统驱动程序和用户驱动程序。设备的驱动程序在操作系统中，根据任务或进程的需求，将设备资源分配给任务或进程的过程。设备的分配设备分配的原则设备的回收设备回收的方式应公平、高效、负荷均匀，并尽量减少设备的空闲时间，以提高设备的利用率。当任务或进程完成对设备的使用后，操作系统需回收设备资源，以便重新分配给其他任务或进程。根据不同的情况和需求，可采用立即回收、延迟回收和轮转回收等方式。设备的分配与回收CHAPTER用户接口060102用户接口的概念用户接口定义了如何使用计算机系统提供的各种功能和资源，以及如何管理计算机系统的运行。用户接口是操作系统提供给用户与计算机系统进行交互的接口，它允许用户通过输入命令或图形界面操作计算机系统。VS命令行接口是一种早期的用户接口，它允许用户通过输入命令来操作计算机系统。命令行接口具有灵活性和高效性，但需要用户具有一定的技术知识和记忆命令的能力。命令行接口图形用户接口是一种基于图形的用户接口，它使用图形元素如窗口、图标和菜单等来提供用户界面。图形用户接口具有直观性和易用性，适合初学者和非专业用户使用。图形用户接口CHAPTER操作系统安全07操作系统安全是指保护计算机系统免受未经授权的入侵和破坏，保证系统正常运行和数据安全的过程。安全包括机密性、完整性和可用性三个属性，即保证信息不被泄露、不被篡改、可用且仅供授权者使用。安全性措施贯穿于操作系统设计、开发、维护的各个阶段，是保障系统安全运行的基础。操作系统安全的概念安全机制是指为保证操作系统安全而采取的各种措施和方法，如身份认证、访问控制、加密等。身份认证是保证系统安全的的第一道防线，可以通过用户名、密码、令牌等手段进行身份认证。访问控制是实现系统安全的重要手段，包括基于角色的访问控制（RBAC）、基于任务的访问控制（TBAC）、基于属性的访问控制（ABAC）等。加密是保护数据安全的常用手段，包括对称加密、非对称加密、哈希算法等。安全机制与策略常见的安全问题包括：恶意软件（如病毒、木马、蠕虫等）入侵、网