《操作系统基础》课件

《操作系统基础》PPT课件(2)

制作人：PPT制作者时间：2024年X月目录第1章操作系统基础概述第2章操作系统的进程管理第3章操作系统的存储管理第4章操作系统的文件系统第5章操作系统的设备管理第6章操作系统的网络管理第7章结语01第一章操作系统基础概述

什么是操作系统?操作系统是管理计算机硬件资源和提供用户界面的系统软件。它的功能包括管理计算机的内存、处理器等硬件资源，提供文件管理、网络功能等服务。操作系统的分类包括实时操作系统、分时操作系统等不同类型。

操作系统的演化历程人工操作计算机手动操作阶段按照批处理方式运行程序批处理系统多用户同时使用计算机分时系统对时间要求极高的系统实时系统操作系统的重要性学习操作系统可以帮助理解计算机系统的工作原理，提高对计算机软硬件的整体把握。操作系统是计算机系统的核心，能够直接影响计算机性能与使用体验。操作系统的内核与外壳内核负责管理硬件资源外壳提供用户界面操作系统的系统调用提供用户程序与操作系统交互的接口

操作系统的组成操作系统的基本结构内核系统调用外壳操作系统的重要性理解计算机系统工作原理为什么要学习操作系统？核心管理软硬件资源操作系统在计算机系统中的地位直接影响计算机工作效率操作系统对计算机性能的影响

操作系统演化历程操作系统经历了从手工操作到批处理、分时、实时再到分布式的演化过程。每个阶段的发展都为计算机应用带来了新的变革，推动了信息技术的快速发展。

02第二章操作系统的进程管理

进程的基本概念进程是操作系统中的基本概念，它是程序的执行实例。进程具有独立的内存空间、执行序列和状态。进程的特性包括多个进程之间的并发执行、独立性及异步性。进程的状态转换包括就绪、运行和阻塞等状态。

进程控制块（PCB）记录进程的重要信息PCB的作用包括进程状态、程序计数器、寄存器等PCB的结构包括进程标识符、进程优先级等进程控制块的相关信息

进程调度根据一定的规则和算法，为可运行的进程分配处理器进程调度的概念最大程度地利用CPU资源，提高系统吞吐量和响应时间进程调度的目标包括先来先服务、短作业优先、时间片轮转等进程调度的算法

进程同步与通信协调多个进程的执行顺序，避免竞争条件进程同步的概念包括信号量、互斥量、条件变量等进程同步的方法包括共享内存、消息队列、管道等进程通信的方式

进程是程序的执行实例进程的定义0103包括就绪、运行、阻塞等进程的状态转换02包括并发执行、独立性、异步性进程的特性PCB的结构进程状态程序计数器寄存器进程控制块的相关信息进程标识符进程优先级进程状态

进程控制块（PCB）PCB的作用记录进程的重要信息实现进程的调度和管理进程调度的算法进程调度的算法是操作系统中的关键部分，它决定了进程的执行顺序。不同的调度算法会影响系统的性能和响应速度。常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等，每种算法都有其适用的场景。03第3章操作系统的存储管理

主要包括内存、硬盘、光盘等存储器的种类0103包括容量、速度、成本等方面的特点存储器的特性02从高速到低速分为多层级存储器的层次结构内存管理的基本概念确保程序正常运行，有效利用内存资源内存管理的作用进程的内存布局和寻址方式内存的地址空间动态分区分配和回收策略内存的分配与回收

虚拟存储器管理虚拟存储器是计算机系统中的一种存储技术，能将磁盘作为内存使用，从而扩大内存空间。其中，页面置换算法用于决定内存页的替换策略，请求分页存储管理则实现了按需调入和驻留内存中的页面地址转换的过程逻辑地址到物理地址的映射页表与段表的工作原理地址转换的机制基于硬件支持的地址转换地址映射机制的实现

内存保护与地址转换内存保护的意义防止程序越界访问保护操作系统关键数据存储管理总结存储管理是操作系统的重要功能之一，包括存储器的管理和内存的分配回收。通过虚拟存储器管理，操作系统能够更高效地利用内存资源，保护系统安全。地址转换和内存保护是存储管理中的关键环节，需要合理规划和实现

04第4章操作系统的文件系统

文件系统的基本概念文件系统是操作系统中用于管理文件的一种机制。它包括文件的组织、存储和访问等功能。文件系统具有独特的特点，如逻辑结构、物理结构、访问方法等。文件系统通常由目录结构、文件结构和文件操作等组成。

文件的操作操作系统提供创建和删除文件的功能，用户可以根据需要在文件系统中创建新文件或删除已有文件。文件的创建与删除打开文件是为了访问文件内容，关闭文件是为了释放文件资源，操作系统负责管理文件的打开和关闭操作。文件的打开与关闭读取文件是获取文件内容，写入文件是向文件中写入数据，这两个操作是文件系统的基本功能之一。文件的读取与写入

文件系统的存储管理位示图索引节点文件控制块文件系统的缓存管理页面缓冲缓冲池缓存替换算法

文件系统的实现方式文件系统的结构单体结构分层结构客户端-服务器结构文件系统通过权限控制机制确定用户对文件的访问权限，保护文件不被未授权访问。文件系统的权限控制0103定期备份文件是保证数据安全的重要手段，还原功能可以将备份数据恢复到文件系统中。文件系统的备份与还原02恢复机制可以保证文件系统在出现故障或错误时能够恢复到正常操作状态，确保数据的安全性。文件系统的恢复机制总结操作系统的文件系统是操作系统中非常重要的一部分，它负责文件的管理和存储，保证用户数据的安全性和稳定性。了解文件系统的基本概念、操作方式和实现原理对于理解操作系统的运行机制具有重要意义。同时，文件系统的安全性和可靠性对系统稳定性和数据保护至关重要。05第五章操作系统的设备管理

I/O设备的基本概念I/O设备主要分为输入设备和输出设备两大类，具有不同的特点和控制方式。输入设备用于接收外部数据输入，输出设备则用于向外部传输数据。操作系统需要管理各种类型的I/O设备，确保系统正常运行。

设备管理的作用提高系统的可靠性设备管理的目标优化资源利用设备管理的策略通过驱动程序和中断处理实现设备管理的实现

设备驱动程序实现设备控制驱动程序的作用包括初始化、中断处理等部分驱动程序的结构系统启动时加载，设备卸载时卸载驱动程序的加载与卸载

设备维护的方法定期维护故障诊断备用设备替换设备故障处理的策略快速定位故障尽快修复减少系统影响

中断处理与设备维护中断处理的流程硬件发出中断信号CPU保存现场中断服务程序执行CPU恢复现场设备管理是操作系统的重要功能之一，直接影响系统的性能和稳定性重要性0103随着技术的发展，设备管理技术也在不断进步，为系统提供更好的设备支持发展02设备驱动程序的编写和兼容性问题是设备管理中的挑战之一挑战06第6章操作系统的网络管理

网络基础知识网络基础知识是操作系统网络管理的重要组成部分。网络的分类包括局域网、广域网和互联网；网络的拓扑结构有总线型、星型、环型等；网络的通信方式包括单工通信、半双工通信和全双工通信。

网络协议与服务包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层OSI模型一种常用的网络协议，用于在网络中传输数据TCP/IP协议如FTP、HTTP、DNS等常见网络服务

网络安全与管理包括病毒、黑客、DDoS攻击等网络安全的威胁如防火墙、入侵检测系统、加密技术网络安全的防御措施确保网络的稳定运行和安全性网络管理的重要性

云计算的定义0103

操作系统在云计算中的应用02

云计算的特点广域网范围广跨地域互联网全球范围连接网络

网络的分类局域网范围小速度快网络管理的重要性网络管理是指对网络设备和网络资源进行有效地监控、配置、运行和维护的过程。通过网络管理，可以实现对整个网络的控制，确保网络的高效运行和安全性。07第7章结语

操作系统基础知识回顾在学习本章内容后，我们对操作系统的基础知识有了全面的回顾，包括进程管理、存储管理、文件系统等重要概念。这些知识是理解和使用操作系统的基础。

操作系统基础知识回顾进程的概念、状态转换和调度算法进程管理内存分配和管理、虚拟内存等存储管理文件的组织结构、IO操作等文件系统

安全性用户、数据的安全性保障权限管理机制的设计可靠性系统崩溃恢复机制容错处理技术性能优化资源利用率的提升系统响应速度的优化操作系统在计算机系统中的重要性资源管理CPU、内存、磁盘等资源的分配管理调度算法的设计与实现深入学习操作系统相关领