操作系统考研课件

操作系统考研课件日期：目录CATALOGUE操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理操作系统安全与保护操作系统概述01操作系统的定义操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是用户与计算机之间的桥梁和接口。操作系统的作用管理和控制计算机硬件资源，提高资源利用率；为用户提供方便、安全、高效的使用环境；提供开发、调试、运行程序的平台。操作系统的定义和作用手工操作阶段批处理系统具有图形用户界面、多任务处理、网络支持等功能，如Windows、Linux等。现代操作系统能够在规定的时间内完成特定任务，适用于实时控制领域。实时系统允许多个用户同时使用计算机，实现了计算机资源的共享。分时系统计算机操作员需要手动控制计算机硬件和软件，效率低下且容易出错。将多个程序组合在一起，一次性提交给计算机处理，提高了计算机资源的利用率。操作系统的发展历史根据使用方式可分为批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统等；根据系统架构可分为单用户单任务操作系统、单用户多任务操作系统、多用户多任务操作系统等。分类操作系统具有并发性、共享性、异步性、虚拟性等特点。并发性指多个程序同时运行；共享性指多个用户同时使用计算机资源；异步性指程序执行过程中不确定的等待时间；虚拟性指操作系统通过虚拟技术将硬件资源抽象为易于使用的虚拟资源。特点操作系统的分类和特点进程管理02进程的概念和状态进程的定义进程是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程的状态进程有三种基本状态，就绪状态、执行状态和阻塞状态。进程的特征进程具有独立性、异步性、动态性和并发性等特征。进程与程序的区别程序是静态的指令集合，进程是程序的一次执行过程。进程可以由系统创建、用户创建或由已有进程创建。进程可以通过正常结束、异常结束或外界干预等方式终止。进程同步是指多个进程按一定顺序执行，通过同步机制实现进程间的协调。通过原语、控制块和队列等实现对进程的控制和管理。进程的创建、终止和同步进程的创建进程的终止进程的同步进程的控制进程通信方式管道通信死锁是指两个或多个进程互相等待对方持有的资源，导致进程无法继续执行的问题。死锁问题共享内存是指多个进程共享一块内存区域，实现数据共享和快速通信。共享内存消息传递是通过发送和接收消息来实现进程间通信，包括信箱通信和消息队列等。消息传递进程间通信主要有管道通信、消息传递和共享内存等方式。管道通信是一种基于文件系统的通信方式，包括无名管道和有名管道。进程通信和死锁问题内存管理03内存是计算机中暂时存储数据的部件，是CPU与硬盘之间数据交换的高速缓存区。内存的定义与作用合理管理内存资源，可以提高计算机的运行效率和稳定性。内存管理的重要性内存分配、内存保护、内存回收和内存扩充。内存管理的主要任务内存管理的基本概念010203分区存储管理将内存划分为若干个区域，每个区域分配给一个程序使用，避免了程序之间的相互干扰。分段存储管理将程序的地址空间分成若干段，每段独立分配内存，便于程序的动态链接和共享。虚拟存储管理利用磁盘空间作为内存的扩充，通过操作系统的管理实现内存与磁盘的自动调度。分页存储管理将程序的逻辑地址空间分成若干大小相等的页，再将内存划分成若干个与页大小相同的块，实现内存的离散分配。常见的内存管理技术01020304虚拟内存管理虚拟内存的概念将硬盘的一部分空间作为内存使用，当物理内存不足时，将暂时不用的数据存放到硬盘上。虚拟内存的实现方式通过操作系统的内存管理功能，将硬盘空间划分为若干个虚拟内存块，并与物理内存进行映射。虚拟内存的优点扩大了内存的容量，提高了内存的利用率，使多个程序可以同时运行。虚拟内存的缺点由于硬盘的读写速度比内存慢，使用虚拟内存会降低程序的运行速度，并增加系统的开销。文件系统04文件系统定义文件系统是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构。文件系统类型包括本地文件系统（如FAT、NTFS）和网络文件系统（如NFS、SMB）。文件系统结构包括文件、目录、文件目录结构和存取控制等。文件属性包括文件名、类型、大小、位置、访问权限等。文件系统的基本概念包括文件的存储设备、存储单元、磁盘块等。文件的物理结构包括顺序访问、随机访问、索引访问等。文件的访问方式01020304包括文件的分块、索引、链接等存储方式。文件的逻辑结构包括树形目录结构、哈希目录结构、图形目录结构等。文件目录结构文件的组织和访问方式文件保护和安全文件的保护机制包括文件加密、访问控制、备份等。文件的安全策略包括用户认证、权限管理、日志审计等。文件备份和恢复包括增量备份、差异备份、完全备份等备份方式以及数据恢复技术。文件共享和协作包括文件共享策略、版本控制、协作编辑等。设备管理05设备管理是操作系统的重要组成部分，主要负责设备的分配、调度、回收等。设备管理的主要任务包括设备分配与回收、缓冲区管理、设备驱动程序、中断处理、设备独立性等。设备分配策略包括设备独立性、按需分配、独占设备等，旨在提高设备的利用率和系统的效率。设备状态跟踪是指对设备的状态进行实时监控，包括设备的忙/闲状态、位置、使用情况等。设备管理的概念和任务设备管理概念设备管理任务设备分配策略设备状态跟踪设备驱动程序和中断处理设备驱动程序是设备与操作系统之间的桥梁，负责将应用程序的请求转化为设备可执行的指令。设备驱动程序驱动程序主要负责设备的初始化、设备的打开与关闭、数据的读写操作、设备的状态查询等。中断处理流程包括中断响应、中断处理、中断返回等步骤，确保设备的中断得到及时响应和处理。驱动程序功能中断处理是操作系统对设备的一种响应机制，当设备完成某项任务或发生某种错误时，会向操作系统发出中断请求。中断处理01020403中断处理流程设备分配和回收设备分配设备分配是指根据应用程序的请求，将合适的设备分配给应用程序使用。设备分配原则设备分配应遵循设备独立性、按需分配、独占设备等原则，以提高设备的利用率和系统的效率。设备回收设备回收是指当应用程序不再使用设备时，将设备归还给操作系统，以便其他应用程序能够使用。回收策略设备回收策略包括缓冲池策略、设备无关性策略等，旨在提高设备的回收效率和再次分配的灵活性。操作系统安全与保护06包括病毒、蠕虫、特洛伊木马等，通过各种途径侵入系统并破坏、窃取或篡改数据。恶意软件攻击攻击者通过非法手段获取和篡改系统数据，导致数据失真、丢失或泄密。数据窃取和篡改未经授权的用户访问系统资源，可能导致数据泄露、篡改或系统崩溃。非法访问通过破坏系统的正常运行，阻止合法用户访问系统资源。拒绝服务攻击操作系统面临的安全威胁访问控制策略通过设置用户权限、文件权限等，限制用户对系统资源的访问和操作。操作系统的安全策略和机制01安全审计机制记录系统活动，对异常行为进行监测和分析，及时发现并处理安全漏洞。02加密技术对数据进行加密处理，确保数据在传输和存储过程中的安全性。03漏洞扫描与修复定期扫描系统漏洞，及时修复以避免被攻击者利用。04防火墙技术通过设置