《操作系統(tǒng)基礎》課件

《操作系統(tǒng)基礎》PPT課件(2)

制作人：PPT制作者時間：2024年X月目錄第1章操作系統(tǒng)基礎概述第2章操作系統(tǒng)的進程管理第3章操作系統(tǒng)的存儲管理第4章操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)第5章操作系統(tǒng)的設備管理第6章操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理第7章結語01第一章操作系統(tǒng)基礎概述

什么是操作系統(tǒng)?操作系統(tǒng)是管理計算機硬件資源和提供用戶界面的系統(tǒng)軟件。它的功能包括管理計算機的內存、處理器等硬件資源，提供文件管理、網(wǎng)絡功能等服務。操作系統(tǒng)的分類包括實時操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)等不同類型。

操作系統(tǒng)的演化歷程人工操作計算機手動操作階段按照批處理方式運行程序批處理系統(tǒng)多用戶同時使用計算機分時系統(tǒng)對時間要求極高的系統(tǒng)實時系統(tǒng)操作系統(tǒng)的重要性學習操作系統(tǒng)可以幫助理解計算機系統(tǒng)的工作原理，提高對計算機軟硬件的整體把握。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心，能夠直接影響計算機性能與使用體驗。操作系統(tǒng)的內核與外殼內核負責管理硬件資源外殼提供用戶界面操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調用提供用戶程序與操作系統(tǒng)交互的接口

操作系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)的基本結構內核系統(tǒng)調用外殼操作系統(tǒng)的重要性理解計算機系統(tǒng)工作原理為什么要學習操作系統(tǒng)？核心管理軟硬件資源操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位直接影響計算機工作效率操作系統(tǒng)對計算機性能的影響

操作系統(tǒng)演化歷程操作系統(tǒng)經歷了從手工操作到批處理、分時、實時再到分布式的演化過程。每個階段的發(fā)展都為計算機應用帶來了新的變革，推動了信息技術的快速發(fā)展。

02第二章操作系統(tǒng)的進程管理

進程的基本概念進程是操作系統(tǒng)中的基本概念，它是程序的執(zhí)行實例。進程具有獨立的內存空間、執(zhí)行序列和狀態(tài)。進程的特性包括多個進程之間的并發(fā)執(zhí)行、獨立性及異步性。進程的狀態(tài)轉換包括就緒、運行和阻塞等狀態(tài)。

進程控制塊（PCB）記錄進程的重要信息PCB的作用包括進程狀態(tài)、程序計數(shù)器、寄存器等PCB的結構包括進程標識符、進程優(yōu)先級等進程控制塊的相關信息

進程調度根據(jù)一定的規(guī)則和算法，為可運行的進程分配處理器進程調度的概念最大程度地利用CPU資源，提高系統(tǒng)吞吐量和響應時間進程調度的目標包括先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、時間片輪轉等進程調度的算法

進程同步與通信協(xié)調多個進程的執(zhí)行順序，避免競爭條件進程同步的概念包括信號量、互斥量、條件變量等進程同步的方法包括共享內存、消息隊列、管道等進程通信的方式

進程是程序的執(zhí)行實例進程的定義0103包括就緒、運行、阻塞等進程的狀態(tài)轉換02包括并發(fā)執(zhí)行、獨立性、異步性進程的特性PCB的結構進程狀態(tài)程序計數(shù)器寄存器進程控制塊的相關信息進程標識符進程優(yōu)先級進程狀態(tài)

進程控制塊（PCB）PCB的作用記錄進程的重要信息實現(xiàn)進程的調度和管理進程調度的算法進程調度的算法是操作系統(tǒng)中的關鍵部分，它決定了進程的執(zhí)行順序。不同的調度算法會影響系統(tǒng)的性能和響應速度。常見的調度算法有先來先服務、短作業(yè)優(yōu)先、時間片輪轉等，每種算法都有其適用的場景。03第3章操作系統(tǒng)的存儲管理

主要包括內存、硬盤、光盤等存儲器的種類0103包括容量、速度、成本等方面的特點存儲器的特性02從高速到低速分為多層級存儲器的層次結構內存管理的基本概念確保程序正常運行，有效利用內存資源內存管理的作用進程的內存布局和尋址方式內存的地址空間動態(tài)分區(qū)分配和回收策略內存的分配與回收

虛擬存儲器管理虛擬存儲器是計算機系統(tǒng)中的一種存儲技術，能將磁盤作為內存使用，從而擴大內存空間。其中，頁面置換算法用于決定內存頁的替換策略，請求分頁存儲管理則實現(xiàn)了按需調入和駐留內存中的頁面地址轉換的過程邏輯地址到物理地址的映射頁表與段表的工作原理地址轉換的機制基于硬件支持的地址轉換地址映射機制的實現(xiàn)

內存保護與地址轉換內存保護的意義防止程序越界訪問保護操作系統(tǒng)關鍵數(shù)據(jù)存儲管理總結存儲管理是操作系統(tǒng)的重要功能之一，包括存儲器的管理和內存的分配回收。通過虛擬存儲器管理，操作系統(tǒng)能夠更高效地利用內存資源，保護系統(tǒng)安全。地址轉換和內存保護是存儲管理中的關鍵環(huán)節(jié)，需要合理規(guī)劃和實現(xiàn)

04第4章操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)的基本概念文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件的一種機制。它包括文件的組織、存儲和訪問等功能。文件系統(tǒng)具有獨特的特點，如邏輯結構、物理結構、訪問方法等。文件系統(tǒng)通常由目錄結構、文件結構和文件操作等組成。

文件的操作操作系統(tǒng)提供創(chuàng)建和刪除文件的功能，用戶可以根據(jù)需要在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建新文件或刪除已有文件。文件的創(chuàng)建與刪除打開文件是為了訪問文件內容，關閉文件是為了釋放文件資源，操作系統(tǒng)負責管理文件的打開和關閉操作。文件的打開與關閉讀取文件是獲取文件內容，寫入文件是向文件中寫入數(shù)據(jù)，這兩個操作是文件系統(tǒng)的基本功能之一。文件的讀取與寫入

文件系統(tǒng)的存儲管理位示圖索引節(jié)點文件控制塊文件系統(tǒng)的緩存管理頁面緩沖緩沖池緩存替換算法

文件系統(tǒng)的實現(xiàn)方式文件系統(tǒng)的結構單體結構分層結構客戶端-服務器結構文件系統(tǒng)通過權限控制機制確定用戶對文件的訪問權限，保護文件不被未授權訪問。文件系統(tǒng)的權限控制0103定期備份文件是保證數(shù)據(jù)安全的重要手段，還原功能可以將備份數(shù)據(jù)恢復到文件系統(tǒng)中。文件系統(tǒng)的備份與還原02恢復機制可以保證文件系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或錯誤時能夠恢復到正常操作狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)的安全性。文件系統(tǒng)的恢復機制總結操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中非常重要的一部分，它負責文件的管理和存儲，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。了解文件系統(tǒng)的基本概念、操作方式和實現(xiàn)原理對于理解操作系統(tǒng)的運行機制具有重要意義。同時，文件系統(tǒng)的安全性和可靠性對系統(tǒng)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)保護至關重要。05第五章操作系統(tǒng)的設備管理

I/O設備的基本概念I/O設備主要分為輸入設備和輸出設備兩大類，具有不同的特點和控制方式。輸入設備用于接收外部數(shù)據(jù)輸入，輸出設備則用于向外部傳輸數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)需要管理各種類型的I/O設備，確保系統(tǒng)正常運行。

設備管理的作用提高系統(tǒng)的可靠性設備管理的目標優(yōu)化資源利用設備管理的策略通過驅動程序和中斷處理實現(xiàn)設備管理的實現(xiàn)

設備驅動程序實現(xiàn)設備控制驅動程序的作用包括初始化、中斷處理等部分驅動程序的結構系統(tǒng)啟動時加載，設備卸載時卸載驅動程序的加載與卸載

設備維護的方法定期維護故障診斷備用設備替換設備故障處理的策略快速定位故障盡快修復減少系統(tǒng)影響

中斷處理與設備維護中斷處理的流程硬件發(fā)出中斷信號CPU保存現(xiàn)場中斷服務程序執(zhí)行CPU恢復現(xiàn)場設備管理是操作系統(tǒng)的重要功能之一，直接影響系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性重要性0103隨著技術的發(fā)展，設備管理技術也在不斷進步，為系統(tǒng)提供更好的設備支持發(fā)展02設備驅動程序的編寫和兼容性問題是設備管理中的挑戰(zhàn)之一挑戰(zhàn)06第6章操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡管理

網(wǎng)絡基礎知識網(wǎng)絡基礎知識是操作系統(tǒng)網(wǎng)絡管理的重要組成部分。網(wǎng)絡的分類包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)絡的拓撲結構有總線型、星型、環(huán)型等；網(wǎng)絡的通信方式包括單工通信、半雙工通信和全雙工通信。

網(wǎng)絡協(xié)議與服務包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層OSI模型一種常用的網(wǎng)絡協(xié)議，用于在網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)TCP/IP協(xié)議如FTP、HTTP、DNS等常見網(wǎng)絡服務

網(wǎng)絡安全與管理包括病毒、黑客、DDoS攻擊等網(wǎng)絡安全的威脅如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、加密技術網(wǎng)絡安全的防御措施確保網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行和安全性網(wǎng)絡管理的重要性

云計算的定義0103

操作系統(tǒng)在云計算中的應用02

云計算的特點廣域網(wǎng)范圍廣跨地域互聯(lián)網(wǎng)全球范圍連接網(wǎng)絡

網(wǎng)絡的分類局域網(wǎng)范圍小速度快網(wǎng)絡管理的重要性網(wǎng)絡管理是指對網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡資源進行有效地監(jiān)控、配置、運行和維護的過程。通過網(wǎng)絡管理，可以實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡的控制，確保網(wǎng)絡的高效運行和安全性。07第7章結語

操作系統(tǒng)基礎知識回顧在學習本章內容后，我們對操作系統(tǒng)的基礎知識有了全面的回顧，包括進程管理、存儲管理、文件系統(tǒng)等重要概念。這些知識是理解和使用操作系統(tǒng)的基礎。

操作系統(tǒng)基礎知識回顧進程的概念、狀態(tài)轉換和調度算法進程管理內存分配和管理、虛擬內存等存儲管理文件的組織結構、IO操作等文件系統(tǒng)

安全性用戶、數(shù)據(jù)的安全性保障權限管理機制的設計可靠性系統(tǒng)崩潰恢復機制容錯處理技術性能優(yōu)化資源利用率的提升系統(tǒng)響應速度的優(yōu)化操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的重要性資源管理CPU、內存、磁盤等資源的分配管理調度算法的設計與實現(xiàn)深入學習操作系統(tǒng)相關領