《计算机操作系统》课件
汤小丹《计算机操作系统》官方课件 第四版

汇报人: 202X-01-05
contents
目录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理
计算机操作系统概
01
述
操作系统的定义与功能
总结词
操作系统的定义与功能
详细描述
操作系统是计算机系统的核心软件,负责管理计算机硬件和软件资源,提供用户与计算机之间的接口。操作系统 的功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面管理等。
操作系统的分类
总结词
操作系统的分类
详细描述
根据不同的分类标准,操作系统可以分为多种类型。根据运行环境,操作系统可以分为单机操作系统 和网络操作系统;根据功能,操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和通 用操作系统;根据规模,操作系统可以分为个人操作系统和多用户操作系统等。
进程管理
内存管理
03
内存管理的概念与功能
内存管理概念
内存管理是操作系统中用于管理计算 机内存的子系统,负责分配和回收内 存空间,以及管理内存中的数据。
内存管理功能
内存管理的主要功能包括内存分配、 内存回收、地址转换和内存保护等。
内存的分配策略
静态分配
在程序运行前,系统根据程序的大小 和需求一次性分配所需的内存空间, 程序运行期间不再进行内存的重新分 配。
文件的访问控制机制
文件的访问控制机制包括访问控制表(ACL)、能力表( Capabilities)等,用于限制用户对文件的访问权限。
文件的访问安全
文件的访问安全是指通过访问控制机制来确保文件的安全性和完整 性,防止未经授权的访问和修改。
设备管理
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– 顺序性
• 内部顺序性:P1: a1,a2,a3; P2: b1,b2,b3 • 外部顺序性:a1,a2,a3,b1,b2,b3; b1,b2,b3,a1,a2,a3
– 并发性
• 内部并发性:P1: a1,a2,a3; P2: b1,b2,b3 • 外部并发性:a1,b1,b2,a2,a3,b3; b1,b2,a1,b3,a2,a3
操作系统原理 Operating System
第1章 操作系统绪论
• 操作系统的概念 • 操作系统的历史 • 操作系统的特性 • 操作系统的基本类型 • 操作系统的功能 • 计算机硬件简介 • 算法的描述 • 研究操作系统的观点
1.1 操作系统概念
• 操作系统的地位 • 引入操作系统的目的 • 操作系统定义
1.4.6 网络操作系统
建立在宿主操作系统之上,提供网络通讯、网 络资源共享、网络服务的软件包。
host1 NOS1
DOS3 host3
host2 NOS2
Printer
网络操作系统的目标
• 相互通讯
• 资源共享(信息,设备)
• 提供网络服务
– database server
– ftp server
• 2. 脱机输入输出方式
外围机进行联机输入输出处理,通过外 围机的后援存储来实现和主机的连接。速 度快。
• 3. 直接耦合方式
主机和外围机通过一个公共外存直接连 接。速度快,人工不用干预
2.2.3一般用户的输入输出方式
图2.3 直接耦合方式
2.2.3 一般用户的输入输出方式
• 4. SPOOLING系统
本书:
begin end
Repeat 操作 ……
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分配算法
首次适应算法、最佳适应 算法、最坏适应算法等, 用于决定如何为进程分配 内存空间。
虚拟内存技术原理及应用
虚拟内存概念
通过硬件和软件的结合 ,将物理内存和外存结 合起来,为用户提供比 实际物理内存大得多的 逻辑内存空间面 置换功能,实现虚拟内 存。
分布式操作系统
这种操作系统能够管理分布在不同地点的 计算机资源,支持分布式计算和协同工作 ,适用于构建和管理分布式系统。
分时操作系统
这种操作系统允许多个用户同时使用计算 机,每个用户都感觉自己独占了整个系统 资源。
网络操作系统
这种操作系统能够管理网络资源,提供网 络服务和支持网络通信,适用于构建和管 理计算机网络。
分布式系统特点和挑战
分布式系统特点
分布式系统由多台计算机组成,每台计算机都拥有独立的处理能 力和存储空间,计算机之间通过网络进行通信和协作。
分布式系统挑战
分布式系统面临着诸多挑战,如数据一致性、并发控制、容错处理 、安全性等。
分布式系统应用
分布式系统广泛应用于云计算、大数据处理、物联网等领域。
典型分布式操作系统案例分析
• 优先级调度策略:优先级调度策略是根据设备请求的优先级进行资源分配。优先级高的请求可以优先获得资源 ,而优先级低的请求则需要等待。这种策略的优点是可以满足紧急或重要请求的需求,但缺点是可能导致低优 先级请求长时间得不到处理。
06
用户界面与交互设计
用户界面基本要素和原则
用户界面基本要素
包括窗口、菜单、图标、按钮等,这些 要素是用户与计算机进行交互的基础。
网络协议栈概述
网络协议栈是一组按照特定层次结构排列的网络协议集合,用于实 现不同计算机系统之间的通信。
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②
控制器
译码器
内存储器
地址 内容
…
…
程
0100H
序
0101H 070270H 区
…
…
操作控制线路
③
累加器
运算器
算术、逻辑运算部件
数据
0270H
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指令的执行过程
数 据 区
1
内存储器的访问过程
存储器的访问过程:向[0001]单元写数据
地址总线
地控控制址总制线0:0写0100000000000111011001001111111101010010111110111111000000000000011111111001111110111111111000000001001111111111111111100000000000111111111111111100000000111111111111111100001001001110011010数数据据总1线0000
默认为RAM 的 1.5左右
可调整
最大容量与CPU的寻址能力有关
32位CPU最大可达4GB。
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2. 存储器分配
目的:提高存储器的利用率,提高系统速度
➢ 多个进程共享存储器,分配、释放存储器 ➢ 进程需要的存储空间是变化的
进程3
➢ 调进或调出进程 ➢ 移动进程
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进程的状态和调度(p138)
进程在整个生命周期内有三种状态:就绪、
执行、挂起状态
单CPU
程序正在执行
执行状态
多CPU
新建 进程被选中 就绪状态
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图2.3 关闭计算机对话框
2.2鼠标的基本操作
鼠标是计算机最常用的输入设备,如图2.6所示。一般情况下,它有一个左 键、一个右键和一个滚轮。在Windows XP中,通过鼠标几乎可以完成所 有的操作。
2.2.2鼠标指针的形状
鼠标指针的形状会随着位置和操作状态不同 而有所差异。常见指针形式如图所示:
windows操作系统的特点?
1、直观、高效的图形用户界面 2、多任务的操作系统
DOS界面 Windows界面
一、启动Windows XP
显示器电源
主机电源
开机的顺序是:先开显示器电源、再打 开主机电源。关机先从开始菜单关闭系 统(及主机)再关显视器。
图2.1 Windows登陆界面
Windows XP桌面
利用桌面上的“Internet Explorer”图标, 可以连接因特网,查找各种有用 的信息。
回收站用于暂时存放被删除的文件 或文件夹信息,双击“回收站”图标, 就可以查看里面的内容,进行删除、 还原或清空 操作。
鼠标形状
鼠标的形状取决于它所在的位置,以及和其 他屏幕元素的相互关系
应用程序窗口和文档窗口
DOS的特点: 纯字符界面,无图标,用键盘命令操作。每输入一个 命令,执行一次运算。
操作系统当代大亨——(视窗操作系统) windows
Windows 1.0 1985年
Windows 2.0
Windows 3.0 1992年
Windows 3.2中文版
1994年
1995年
Windows 98
Windows 7 2009年发布
给大家留2个问题: 1、windows操作系统的具体有哪些版本? 各有怎样的特点? 2、除了DOS和windows操作系统以外, 还有哪些操作系统软件?它们主要用在哪些方 面?各自有怎样的特点?
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第二章 进程的描述与控制
图2-6 进程的五种基本状态及转换
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第二章 进程的描述与控制
2.2.3 挂起操作和进程状态的转换 1. 挂起操作的引入 引入挂起操作的原因,是基于系统和用户的如下需要: (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
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第二章 进程的描述与控制
图2-5 进程的三种基本状态及其转换
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第二章 进程的描述与控制
3. 创建状态和终止状态 1) 创建状态 如前所述,进程是由创建而产生。创建一个进程是个很 复杂的过程,一般要通过多个步骤才能完成:如首先由进程 申请一个空白PCB,并向PCB中填写用于控制和管理进程的 信息;然后为该进程分配运行时所必须的资源;最后,把该 进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。但如果进程所需的 资源尚不能得到满足,比如系统尚无足够的内存使进程无法 装入其中,此时创建工作尚未完成,进程不能被调度运行, 于是把此时进程所处的状态称为创建状态。
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第二章 进程的描述与控制
3. 引入挂起操作后五个进程状态的转换 如图2-8示出了增加了创创建和终止状态后,在进程状态转 换时,与图2-7所示的进程五状态转换相比较,要增加考虑 下面的几种情况: (1) NULL→创建: (2) 创建→活动就绪: (3) 创建→静止就绪: (4) 执行→终止:
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第二章 进程的描述与控制
2) 终止状态 进程的终止也要通过两个步骤:首先,是等待操作系统 进行善后处理,最后将其PCB清零,并将PCB空间返还系统。 当一个进程到达了自然结束点,或是出现了无法克服的错误, 或是被操作系统所终结,或是被其他有终止权的进程所终结, 它将进入终止状态。进入终止态的进程以后不能再执行,但 在操作系统中依然保留一个记录,其中保存状态码和一些计 时统计数据,供其他进程收集。一旦其他进程完成了对其信 息的提取之后,操作系统将删除该进程,即将其PCB清零, 并将该空白PCB返还系统。图2-6示出了增加了创建状态和终 止状态后进程的五种状态及转换关系图。
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目录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理与调度 • 内存管理策略 • 文件系统原理及应用 • 设备驱动程序开发实践 • 网络通信原理及实现方法 • 操作系统安全机制设计
01
计算机操作系统概述
定义与作用
定义
计算机操作系统是一种系统软件, 它是计算机上的一个关键组成部分。
作用
合理配置操作系统参数、调整网络 协议栈参数和优化应用程序设计等
方式提高网络通信性能。
07
操作系统安全机制设计
操作系统安全威胁分析
恶意软件攻击
包括病毒、蠕虫、特洛伊木马等,可能破坏系统完整性、 窃取信息或占用系统资源。
非法访问与越权操作
未经授权的用户尝试访问敏感数据或执行关键操作,可能 导致数据泄露或系统损坏。
结构
操作系统通常由内核、外壳、文件系 统、设备驱动程序等组成。
功能
操作系统的主要功能包括进程管理、内 存管理、设备管理、文件管理和用户接 口等。这些功能共同协作,确保计算机 系统的正常运行和高效使用。
02
进程管理与调度
进程概念及属性
进程定义
进程是计算机中的程序关于某数 据集合上的一次运行活动,是系 统进行资源分配和调度的基本单
虚拟内存技术原理及应用
虚拟内存技术原理
利用磁盘空间作为内存的扩展部分,将部分暂时不用的程序和数据存放到磁盘 上,以便腾出内存空间给急需的程序和数据。当需要再次使用这些程序和数据 时,再从磁盘上读入内存。
虚拟内存技术应用
实现进程的隔离和保护,提高内存利用率,支持多道程序设计和分时系统,使 得大型程序能够在小内存中运行。
操作系统的主要功能是管理计算机 硬件和软件资源,为用户提供一个 方便、高效的使用环境。
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contents •计算机操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•用户界面与交互性支持•网络操作系统简介目录01计算机操作系统概述定义与功能定义管理计算机资源提供用户界面组织计算机工作流程发展历程及分类发展历程分类操作系统与硬件/软件关系与硬件关系与软件关系02进程管理进程概念及状态转换进程定义01进程状态02进程控制块(PCB)03先来先服务(FCFS )优先级调度时间片轮转(RR )短作业优先(SJF )进程调度算法进程同步与通信机制信号量机制消息传递机制管道通信共享内存机制03内存管理内存空间分配方式连续分配方式非连续分配方式允许一个程序分散地装入到不相邻的内存分区中,包括基本分页存储管理、基本分段存储管理和段页式存储管理。
虚拟内存技术原理及应用虚拟内存技术原理虚拟内存技术应用内存保护机制界限寄存器保护访问控制列表硬件保护键04文件系统文件概念及类型划分文件概念文件是计算机中存储数据的基本单位,通常是一组相关数据的集合,可以包含文本、图像、音频、视频等多种形式的数据。
类型划分根据文件的性质和用途,可以将其划分为不同类型,如文本文件、二进制文件、图像文件、音频文件、视频文件等。
文件组织结构文件逻辑结构文件的逻辑结构是指用户从逻辑上看到的文件组织形式,包括流式文件和记录式文件两种。
流式文件以字节为单位进行组织,而记录式文件则以记录为单位进行组织。
文件物理结构文件的物理结构是指文件在存储设备上的存放方法,包括连续文件、串联文件和索引文件三种。
连续文件将文件信息按顺序连续存放在磁盘上;串联文件将文件信息分散存放在磁盘上,通过指针链接;索引文件则通过建立索引表的方式来管理和访问文件。
文件的访问权限是指用户对文件的读、写和执行等操作的许可权。
操作系统通常提供了一套机制来控制不同用户对文件的访问权限,以保障系统的安全性和数据的保密性。
访问权限常见的文件访问权限控制方法包括自主访问控制(DAC )、强制访问控制(MAC )和基于角色的访问控制(RBAC )。
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滚动块和滚动按钮:当要显示的信息量大于窗口工作区的显示范围 时,窗口会出现滚动条。通过拖动滚动块或滚动按钮来查看工作区 域外的内容。
链接区域:一般情况下,链接区域包括几种选项,用户可以通过单 击选项名称的方式来隐藏或显示其具体内容。其中,“任务”选项 为用户提供常用的操作命令,其名称和内容随打开窗口的内容而变 化,当选择一个对象后,在该选项下会出现可能用到的各种操作命 令,可以在此直接进行操作;“其他位置”选项以链接的形式提供 了计算机上其他的位置,在需要使用时,可以快速转到有用的位置; “详细信息”选项显示了所选对象的大小、类型和其他信息。
定”,观察界面特点;想一想,在这样的工作方式下可不可以同时做 几件事?
2、在闪烁的光标处输入date 四个英文字母,回车,看可以做什么。
3、在闪烁的光标处输入time 四个英文字母,回车,看可以做什么。
4、输入exit字母,再回车,又是什么结果。
5、通过以上的操作,大家讨论一下:DOS操作系统有什么特点?
操作系统的诞生
为了让一般用户也能使用计算机,专家们研制出了操作系统。 最初的操作系统出现在IBM/704大型机上;而微型计算机的操作系统则
诞生于20世纪70年代;而在众多操作系统中较早受欢迎的是DOS操作系统。
曾经的霸主——DOS
(Diskette Operating System) (磁盘操作系统)
DOS的特点:
纯字符界面,无图标,用键盘命令操作。每输入一个 命令,执行一次运算。
操作系统当代大亨——windows (视窗操作系统)
Windows 1.0 1985年
Windows 2.0
Windows 3.0 1992年
Windows 3.2中文版 1994年
1995年
Windows 98
Windows 7 2009年发布
从windows95开始,取代了DOS成为当 代个人电脑主流操作系统!.2012年微软 发布了windows 8操作系统。
windows操作系统的发展历程:
1985年发布Windows 1.0
2009年发布Windows 7
从1985年到2013年这20多年间,windows操作系统 始终沿着图形化、窗口化的道路发展,界面越来越美观, 功能越来越强大,易用性越来越强,是发展最为成功的操 作系统。
它是1981年微软为IBM公司生产的个人电脑编译的操作系统,它一 出现,迅速成为个人电脑的主要操作系统,在1985-1995年间占领着 个人电脑操作系统领域的大半壁江山。
探索活动:“Windows XP操作系统”中的 1、单击“开始”菜单中的“M运S行-D”命O令S,方输入式“ cmd”,然后点击“确
组织和管理计算机的软硬件资源,合理地组织计算机的工作流程,
控制程序的执行并向用户提供各种服务功能,使得用户能够灵活、 方便、有效地使用计算机,使整个计算机系统能高效地运行,从
而在计算机与用户之间起到接口的作用。
概括起来,操作系统主要有以下四个方面的作用:
☻CPU管理——合理分配CPU的时间
操作系统软件 是怎样产生的?又
计算机操作系统
硬件组装好以后,再连接上显示器、键 盘、鼠标,插主板上电源,现在,这台计算机可 以C正PU 常使用用了吗?为什电源么? 显卡
光驱
声卡
显示器 键盘
机箱 鼠标
还只
必有
须 安
内硬件存条
装系
上统
软是
件不
系 行硬盘
统的
。,
众多的硬件、众多的软件,要怎样才能合理而有效的使用呢?
管家
操作系统
操作系统是: 计算机系统中的一个系统软件,能以尽量有效、合理的方式
2.2.2鼠标指针的形状
鼠标指针的形状会随着位置和操作状态不同 而有所差异。常见指针形式如图所示:
2.4.1窗口的基本组成
最小化与关闭按钮:最小化按钮,使窗口缩小为任务栏上的一个图 标,此时窗口仍在运行,但不是当前活动的窗口。关闭按钮,则是 关闭窗口,终止正在运行的程序。
状态栏:它在窗口的最下方,显示了当前窗口的有关信息。
☻存储器管理——合理分配存储器空间
经历了怎样的发展 呢?
☻外部设备管理——合理使用各种外部设备
☻信息管理——管理所有文件
你用过哪些操作系统软件?请说一说
操作系统的产生和发展
这 古 老 的 计 算 机 是 如 何 操 作 的 呢 ?
最早的计算机没有操作系统,人们通过各种不同的按钮控制计算机才 能完成任务,并且只能由研制计算机的专家操作使用,一般用户无法使用。
窗口的组成
“智能ABC” 输入法工具栏
中/英文切换 输入方法
全/半角切换 中/英文标点切换 软键盘按钮
汉字输入 全角 英文标点
英文输入 半角
中文标点
输入中文时拼音字母要小写!
返回本节开始
3、图标 图形和文字结合在一起的小图
片,可以表示程序、文件、文件 夹等图片
双击桌面上的“我的电脑”图标,出现 “我 的电脑”窗口,窗口中显示了计算机所配 置 的软盘驱动器、硬盘驱动器、CD-ROM驱 动器、打印机以及控制面板等图标。利用 这 些图标可以管理计算机资源。
windows操作系统的特点?
1、直观、高效的图形用户界面 2、多任务的操作系统
DOS界面
Windows界面
一、启动Windows XP
显示器电源
主机电源
开机的顺序是:先开显示器电源、再打
开主机电源。关机先从开始菜单关闭系
统(及主机)再关显视器。
图2.1 Windows登陆界面
Windows XP桌面
② 关闭:保存系统设置,停止系统的运行,并且系 统会自动关闭电源。
③ 重新启动:关闭系统并重新启动计算机。
图2.3 关闭计算机对话框
2.2鼠标的基本操作
鼠标是计算机最常用的输入设备,如图2.6所示。一般情况下,它有一个左 键、一个右键和一个滚轮。在Windows XP中,通过鼠标几乎可以完成所 有的操作。
1.2.3 退出Windows XP并关机
当用户不再使用计算机时,就可以关闭计算机了。 单击“开始”按钮,选择“关闭计算机”命令按 钮 ,这时系统会弹出一个“关闭计算机”对话框, 如图2.3所示。
其中各按钮的功能如下:
① 待机:系统将保持当前的运行,计算机将转入低 功耗状态。在桌面上移动鼠标即可恢复原来的状态, 此选项常在用户暂时不用计算机时使用。