操作系統(tǒng)原理緒論課件

操作系統(tǒng)原理緒論課件contents目錄操作系統(tǒng)概述進程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理用戶接口操作系統(tǒng)安全CHAPTER操作系統(tǒng)概述01操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)軟件，它控制計算機硬件和應(yīng)用程序，使它們能夠協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)資源管理和共享。操作系統(tǒng)的主要作用是管理計算機系統(tǒng)中的各種資源，包括處理器、內(nèi)存、文件、設(shè)備等，以及提供用戶界面和應(yīng)用程序接口。操作系統(tǒng)的定義和作用作用定義操作系統(tǒng)能夠同時處理多個任務(wù)或進程，實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)性操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，使得多個進程可以同時訪問和使用共享資源。共享性操作系統(tǒng)能夠?qū)⒂布Y源虛擬化，提供虛擬機或虛擬資源，使用戶能夠以透明的方式使用計算機資源。虛擬性操作系統(tǒng)能夠提供安全機制，保護系統(tǒng)免受攻擊和數(shù)據(jù)泄露等安全威脅。安全性操作系統(tǒng)的基本特征適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和科學(xué)計算等任務(wù)，能夠?qū)⒆鳂I(yè)排隊并按照順序執(zhí)行。批處理操作系統(tǒng)適用于大規(guī)模并行計算和分布式數(shù)據(jù)處理等場景，能夠?qū)⒍鄠€物理上獨立的計算機組合成一個整體。分布式操作系統(tǒng)適用于多用戶和小型機系統(tǒng)，能夠同時處理多個用戶請求，提供交互式界面。分時操作系統(tǒng)適用于嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)等，能夠根據(jù)時間要求及時響應(yīng)外部事件。實時操作系統(tǒng)適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和分布式系統(tǒng)，能夠提供網(wǎng)絡(luò)通信和資源共享等功能。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)0201030405操作系統(tǒng)的分類CHAPTER進程管理02123進程是計算機中的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。進程定義進程具有獨立性、動態(tài)性、并發(fā)性和交往性。進程特性程序是靜態(tài)的，而進程是動態(tài)的；程序可以同時被多個進程使用，但一個進程不能同時執(zhí)行多個程序。進程與程序的區(qū)別進程的概念進程創(chuàng)建進程可以通過系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建新的進程，這通常涉及到一些資源的分配和初始化工作。進程終止當(dāng)一個進程完成了它的任務(wù)或出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)會通過相應(yīng)的機制來終止這個進程，回收它占用的資源。進程的創(chuàng)建與終止進程同步進程同步是操作系統(tǒng)的一種機制，用于協(xié)調(diào)不同進程之間的操作順序，以確保它們能夠正確地執(zhí)行。進程通信進程通信是指不同進程之間傳遞信息或數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)某些協(xié)同操作。常見的進程通信方式包括管道、消息隊列、信號量、共享內(nèi)存等。進程的同步與通信CHAPTER內(nèi)存管理03內(nèi)存的種類靜態(tài)內(nèi)存、動態(tài)內(nèi)存、只讀內(nèi)存等。內(nèi)存的性能指標(biāo)容量、速度、價格等。內(nèi)存也稱主存，是計算機系統(tǒng)中的重要組成部分，用于臨時存儲CPU需要處理的數(shù)據(jù)和程序。內(nèi)存的概念當(dāng)程序運行時，操作系統(tǒng)會根據(jù)程序的需求為其分配內(nèi)存空間。分配方式有連續(xù)分配和分頁分配。內(nèi)存分配當(dāng)程序結(jié)束后，操作系統(tǒng)需要回收其占用的內(nèi)存空間，以便重新分配給其他程序使用?；厥辗绞接惺謩踊厥蘸妥詣踊厥?。內(nèi)存回收內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存保護操作系統(tǒng)需要確保每個程序只能訪問其分配的內(nèi)存空間，以避免不同程序之間的數(shù)據(jù)沖突和惡意攻擊。內(nèi)存共享多個程序可以共享相同的內(nèi)存空間，以減少內(nèi)存消耗和提高數(shù)據(jù)訪問效率。共享方式有關(guān)聯(lián)共享、映射共享等。內(nèi)存的保護與共享CHAPTER文件系統(tǒng)04文件是操作系統(tǒng)中用于存儲信息的實體，它可以是數(shù)據(jù)、程序或文檔。文件文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的目的文件系統(tǒng)是一種在計算機存儲設(shè)備上組織和管理文件的方式，它包括文件的存儲、檢索和保護等。文件系統(tǒng)的目的是方便用戶對文件進行存儲、檢索和管理，同時保護文件的安全性和完整性。030201文件系統(tǒng)的概念文件的組織結(jié)構(gòu)是指文件在存儲設(shè)備上的布局和格式。文件結(jié)構(gòu)目錄是用于存儲文件路徑和名稱的結(jié)構(gòu)，它允許用戶通過路徑來訪問文件。目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)通常提供一些訪問控制機制，如權(quán)限管理，以限制用戶對文件的訪問。文件訪問控制文件的組織結(jié)構(gòu)文件讀操作是指從文件中讀取數(shù)據(jù)。文件讀操作文件寫操作是指將數(shù)據(jù)寫入文件。文件寫操作文件系統(tǒng)支持多種文件讀寫方式，如順序讀寫、隨機讀寫等。文件讀寫方式文件的讀寫操作CHAPTER設(shè)備管理0503設(shè)備管理的主要任務(wù)對設(shè)備進行分類、編址、分配、調(diào)度、故障檢測與維修、保護等操作，以滿足用戶需求并提高系統(tǒng)性能。01設(shè)備管理負(fù)責(zé)對計算機系統(tǒng)中各類硬件資源的管理、調(diào)度和分配，以及進行故障檢測、維修等，以確保計算機系統(tǒng)的正常運行。02設(shè)備管理的重要性隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備數(shù)量和種類不斷增加，良好的設(shè)備管理能夠提高系統(tǒng)效率、減少故障率并保障系統(tǒng)安全。設(shè)備管理的概念驅(qū)動程序一種特殊的軟件程序，用于控制和管理計算機硬件設(shè)備，使得用戶可以通過操作系統(tǒng)對硬件設(shè)備進行操作。驅(qū)動程序的功能實現(xiàn)對設(shè)備的控制和管理，包括設(shè)備的啟動、停止、狀態(tài)檢查、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取ｒ?qū)動程序的分類根據(jù)設(shè)備的類型和操作系統(tǒng)的要求，驅(qū)動程序可分為系統(tǒng)驅(qū)動程序和用戶驅(qū)動程序。設(shè)備的驅(qū)動程序在操作系統(tǒng)中，根據(jù)任務(wù)或進程的需求，將設(shè)備資源分配給任務(wù)或進程的過程。設(shè)備的分配設(shè)備分配的原則設(shè)備的回收設(shè)備回收的方式應(yīng)公平、高效、負(fù)荷均勻，并盡量減少設(shè)備的空閑時間，以提高設(shè)備的利用率。當(dāng)任務(wù)或進程完成對設(shè)備的使用后，操作系統(tǒng)需回收設(shè)備資源，以便重新分配給其他任務(wù)或進程。根據(jù)不同的情況和需求，可采用立即回收、延遲回收和輪轉(zhuǎn)回收等方式。設(shè)備的分配與回收CHAPTER用戶接口060102用戶接口的概念用戶接口定義了如何使用計算機系統(tǒng)提供的各種功能和資源，以及如何管理計算機系統(tǒng)的運行。用戶接口是操作系統(tǒng)提供給用戶與計算機系統(tǒng)進行交互的接口，它允許用戶通過輸入命令或圖形界面操作計算機系統(tǒng)。VS命令行接口是一種早期的用戶接口，它允許用戶通過輸入命令來操作計算機系統(tǒng)。命令行接口具有靈活性和高效性，但需要用戶具有一定的技術(shù)知識和記憶命令的能力。命令行接口圖形用戶接口是一種基于圖形的用戶接口，它使用圖形元素如窗口、圖標(biāo)和菜單等來提供用戶界面。圖形用戶接口具有直觀性和易用性，適合初學(xué)者和非專業(yè)用戶使用。圖形用戶接口CHAPTER操作系統(tǒng)安全07操作系統(tǒng)安全是指保護計算機系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的入侵和破壞，保證系統(tǒng)正常運行和數(shù)據(jù)安全的過程。安全包括機密性、完整性和可用性三個屬性，即保證信息不被泄露、不被篡改、可用且僅供授權(quán)者使用。安全性措施貫穿于操作系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、維護的各個階段，是保障系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)安全的概念安全機制是指為保證操作系統(tǒng)安全而采取的各種措施和方法，如身份認(rèn)證、訪問控制、加密等。身份認(rèn)證是保證系統(tǒng)安全的的第一道防線，可以通過用戶名、密碼、令牌等手段進行身份認(rèn)證。訪問控制是實現(xiàn)系統(tǒng)安全的重要手段，包括基于角色的訪問控制（RBAC）、基于任務(wù)的訪問控制（TBAC）、基于屬性的訪問控制（ABAC）等。加密是保護數(shù)據(jù)安全的常用手段，包括對稱加密、非對稱加密、哈希算法等。安全機制與策略常見的安全問題包括：惡意軟件（如病毒、木馬、蠕蟲等）入侵、網(wǎng)