操作系统基础大学计算机基础简明教程课件

操作系统基础大学计算机基础简明教程操作系统概述进程管理内存管理文件系统用户界面安全与维护目录CONTENT操作系统概述01操作系统的定义操作系统定义操作系统是计算机系统中用于管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件，是计算机系统的核心组成部分。操作系统的作用操作系统的主要作用是提供统一的资源管理、任务调度和用户界面，使计算机系统的硬件和软件资源得到充分利用，提高计算机系统的效率和可靠性。资源管理操作系统负责管理计算机系统的硬件和软件资源，包括处理器、内存、存储器、输入输出设备等，实现资源的合理分配和调度。任务调度操作系统负责管理和调度计算机系统中的多个任务，根据任务优先级、系统负载等条件进行任务调度，确保系统的稳定性和效率。用户界面操作系统提供用户界面，使用户能够方便地与计算机系统进行交互，包括命令行界面和图形用户界面等。操作系统的功能单用户操作系统只能支持一个用户同时使用计算机的操作系统，如DOS。多用户操作系统支持多个用户同时使用计算机的操作系统，如UNIX、Linux和Windows。实时操作系统具有实时处理能力的操作系统，主要用于工业控制、航空航天等领域，如RTOS。网络操作系统具有网络管理功能的操作系统，如WindowsServer和LinuxServer。操作系统的分类进程管理02程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程运行态、阻塞态、就绪态。进程的状态进程的定义123进程已获得除CPU之外所需资源，等待分配CPU以运行。就绪状态进程占用CPU，并在CPU上执行。运行状态进程因等待某个条件成立而无法继续执行。阻塞状态进程的状态进程调度算法先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先、优先级调度算法等。进程切换保存和恢复运行进程的上下文，将上下文切换到就绪队列中的一个进程。进程的调度VS多个进程按照一定顺序执行，协同完成任务。互斥多个进程不能同时对某一资源进行操作，防止发生冲突。同步进程的同步与互斥内存管理03ABCD内存的分类随机存取存储器（RAM）允许数据在任何位置被读取或写入，速度较快，但断电后数据会丢失。高速缓存存储器（Cache）用于存储CPU经常访问的数据，以提高数据访问速度。只读存储器（ROM）数据只能被读取，不能被写入，断电后数据不会丢失。辅助存储器（辅助存储器）如硬盘、光盘等，用于存储大量数据，访问速度较慢。静态内存分配在编译时确定变量在内存中的位置和大小，不能动态分配或释放。动态内存分配在运行时根据需要动态分配和释放内存。内存池将预先分配的内存块组成一个内存池，根据需要从池中分配或回收内存块。内存的分配方式030201内存的回收策略标记清除（Mark-Sweep）首先标记所有活跃的对象，然后清除未被标记的对象。复制（Copying）将所有对象复制到新的内存区域，然后清除旧内存区域。标记压缩（Mark-Compact）标记所有活跃对象，并将所有对象压缩到一端，然后清除边界以外的对象。分代收集（Generational）根据对象的生命周期将内存划分为不同的代，不同代采用不同的回收策略。文件系统04文件系统的定义文件系统通常由文件分配表、目录结构和其他元数据组成，用于跟踪和管理磁盘上的数据。文件系统的组成文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构。它提供了一种组织、存储和检索数据的方式，使得用户可以方便地创建、删除、修改和访问文件。文件系统定义文件系统负责存储、检索和管理数据，使得操作系统可以有效地管理磁盘空间，并提供一种方便的方式来访问和操作文件。文件系统的作用文本文件包含二进制数据，如可执行文件、图像和音频等。二进制文件图像文件音频文件01020403包含音频数据，如MP3、WAV和AAC等格式。包含纯文本内容，如文档、脚本和源代码等。包含图像数据，如JPEG、PNG和BMP等格式。文件的分类扁平结构所有文件都存储在根目录下，没有层级关系。目录结构通过文件夹或目录来组织文件，形成树状结构。索引结构通过索引来快速查找和管理文件。流式结构将文件分成若干个数据流，按顺序存储和管理。文件的存储结构读权限允许用户读取文件内容。删除权限允许用户删除文件。执行权限允许用户执行可执行文件。写权限允许用户修改或写入文件内容。文件的访问控制用户界面05高效、灵活、可进行自动化脚本编写。学习曲线较陡峭，需要用户具备一定的技术背景和知识。优点缺点命令行界面图形用户界面直观、易用、适合普通用户使用。优点相对于CLI不够高效，可能会占用更多的系统资源。缺点优点高度交互性、沉浸感强、可提供全新的用户体验。缺点设备成本较高，需要一定的技术支持和维护。虚拟现实界面安全与维护06用户权限管理通过用户账户和权限设置，控制用户对系统资源的访问，保证系统安全。防火墙通过防火墙技术，防止外部网络对系统的非法访问和攻击。入侵检测与防御实时监测系统异常行为，及时发现并防御恶意攻击。操作系统的安全机制灾难恢复在系统故障或数据丢失时，通过备份数据快速恢复系统。增量备份与差异备份根据需要选择不同的备份策略，提高备份效率和恢复速度。数据备份定期对系统数据进行备份，确保数据安全。系统备份与恢复进程管理合理分配系统资源，优化进程调度，提高