【重庆大学本科四门专业课PPT】操作系统Chapter11
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即上一条指令的执行结束是下一条指 令执行开始的充分必要条件,程序总 是严格按照给定的指令序列顺序执行 的。即使要改变执行顺序,也是通过 程序本身的指令(如转移指令、循环 指令等)来实现的。
返回
程序一旦开始运行,就必然独占所有 的系统资源,其执行结果由给定的初 始条件决定,而不会受到外界因素的 影响。
2
4 Getdata
3 取数据失败
2
1
1
(a)
(b)
(c)
在某些情况下,程序的并发执行会使得程序顺序执 行时本应具有的封闭性和可再现性遭到破坏,造成 程序运行的结果出现错误。
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第三章 作业管理
第三章 作业管理
1、作业与作业步 2、用户界面 3、交互式作业与批处理作业 4、作业调度 5、作业的实例
系统为了保证操作系统的安全及程序运行的正常,系统通常 设置二种机器状态:管态和目态 当操作系统程序运行时,机器处于管态; 当用户程序运行时,机器处于目态。 它们是可以改变的。因此,用户想在自己的程序中调用操作 系统的子功能,就必须改变机器的状态。此时就必须要用到 一种特殊的调用方式:访管方式。为了实现这种调用,系统 提供一条自愿进管指令(访管指令),当CPU执行到这条指令 时就发生中断,称为自愿进管中断(访管中断),它表示正 在运行的程序对操作系统提出某种要求。此时就可以改变机 器的状态,即由目态转为管态。为了使控制能跳到用户当前 所需要的那个例行子程序去,就需要指令提供一个地址码, 用这个地址码表示系统调用的功能号。它也是操作系统提供 的例行子程序的编号。然后在访管指令中输入相应的号码, 以完成用户当前所需要的服务。因此,一个带有一定功能号 的访管指令就定义了一条系统调用命令。它不由硬件来直接 提供,而是由软件来实现的,也可说是由操作系统中的某段 程序来实现的。亦可称为广义指令或系统宏指令。
即上一条指令的执行结束是下一条指 令执行开始的充分必要条件,程序总 是严格按照给定的指令序列顺序执行 的。即使要改变执行顺序,也是通过 程序本身的指令(如转移指令、循环 指令等)来实现的。
返回
程序一旦开始运行,就必然独占所有 的系统资源,其执行结果由给定的初 始条件决定,而不会受到外界因素的 影响。
2
4 Getdata
3 取数据失败
2
1
1
(a)
(b)
(c)
在某些情况下,程序的并发执行会使得程序顺序执 行时本应具有的封闭性和可再现性遭到破坏,造成 程序运行的结果出现错误。
返回
第三章 作业管理
第三章 作业管理
1、作业与作业步 2、用户界面 3、交互式作业与批处理作业 4、作业调度 5、作业的实例
系统为了保证操作系统的安全及程序运行的正常,系统通常 设置二种机器状态:管态和目态 当操作系统程序运行时,机器处于管态; 当用户程序运行时,机器处于目态。 它们是可以改变的。因此,用户想在自己的程序中调用操作 系统的子功能,就必须改变机器的状态。此时就必须要用到 一种特殊的调用方式:访管方式。为了实现这种调用,系统 提供一条自愿进管指令(访管指令),当CPU执行到这条指令 时就发生中断,称为自愿进管中断(访管中断),它表示正 在运行的程序对操作系统提出某种要求。此时就可以改变机 器的状态,即由目态转为管态。为了使控制能跳到用户当前 所需要的那个例行子程序去,就需要指令提供一个地址码, 用这个地址码表示系统调用的功能号。它也是操作系统提供 的例行子程序的编号。然后在访管指令中输入相应的号码, 以完成用户当前所需要的服务。因此,一个带有一定功能号 的访管指令就定义了一条系统调用命令。它不由硬件来直接 提供,而是由软件来实现的,也可说是由操作系统中的某段 程序来实现的。亦可称为广义指令或系统宏指令。
《操作系统》ppt课件

进程转换
就绪→执行、执行→就绪、 执行→阻塞、阻塞→就绪。
进程控制
创建进程、终止进程、进 程阻塞与唤醒、进程切换。
进程控制块PCB
PCB概念
进程控制块是系统为了管理进程而设 置的一个专门的数据结构,用它来记 录进程的外部特征,描述进程的运动 变化过程。
PCB内容
PCB作用
使一个在多道程序环境下不能独立运 行的程序(含数据),成为一个能独 立运行的基本单位,一个能与其他进 程并发执行的进程。
02
强制访问控制
系统对用户和文件实行强制性的 访问控制,如军事领域的多级安 全保护。
03
基于角色的访问控 制
根据用户在系统中的角色来分配 访问权限,实现企业中的权限管 理。
加密技术在操作系统中应用
文件加密
对重要文件进行加密存储,防止未经授权的用户 访问。
磁盘加密
对整个磁盘或磁盘分区进行加密,保护磁盘数据 的安全性。
设备驱动程序设计
设备驱动程序的功能
实现与硬件设备的通信和控制,向上层软件提供统一的接口。
设备驱动程序的组成
包括设备服务例程、中断处理程序和设备管理策略等。
设备驱动程序的编写
需要了解硬件设备的特性和接口规范,采用适当的编程语言和开发工具进行编写。
设备驱动程序的调试与测试
通过调试和测试确保设备驱动程序的正确性和稳定性。
磁盘调度算法比较
先来先服务(FCFS)
按照请求到达的先后顺序进行服务,简单但效率不高。
最短寻道时间优先(SSTF)
优先选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务,可减少磁头移动距 离,但可能导致某些请求长时间等待。
扫描算法(SCAN)
磁头从一端向另一端移动,途中满足遇到的请求,到达另一端后返回, 途中再次满足遇到的请求,如此往复。
重庆大学操作系统PPT1

Operating Systems
郭平 重庆大学计算机学院 guoping@
References
• Operating Systems: Internals and Design Principles, 6/E William Stallings • Modern Operating System, 3/E Andrew S. Tanenbaum
Transfer of Control via Interrupts
Instruction Cycle with Interrupts
Simple Interrupt Processing
Multiprogramming
• Processor has more than one program to execute • The sequence the programs are executed depend on their relative priority and whether they are waiting for I/O • After an interrupt handler completes, control may not return to the program that was executing at the time of the interrupt
• 1、课程成绩构成
– 期末考试50%+实验20%+作业15%+测验15%
• 2、作业:所有作业必须按时在网上提交 • 3、实验:
– 按时到实验室做实验 – 实验报告、程序必须按时在网上提交
• 4、测验:随堂测验(4~5次) • 课程设计:将在第13周布置
Chapter 1 Computer System Overview
郭平 重庆大学计算机学院 guoping@
References
• Operating Systems: Internals and Design Principles, 6/E William Stallings • Modern Operating System, 3/E Andrew S. Tanenbaum
Transfer of Control via Interrupts
Instruction Cycle with Interrupts
Simple Interrupt Processing
Multiprogramming
• Processor has more than one program to execute • The sequence the programs are executed depend on their relative priority and whether they are waiting for I/O • After an interrupt handler completes, control may not return to the program that was executing at the time of the interrupt
• 1、课程成绩构成
– 期末考试50%+实验20%+作业15%+测验15%
• 2、作业:所有作业必须按时在网上提交 • 3、实验:
– 按时到实验室做实验 – 实验报告、程序必须按时在网上提交
• 4、测验:随堂测验(4~5次) • 课程设计:将在第13周布置
Chapter 1 Computer System Overview
【重庆大学本科四门专业课PPT】操作系统Chapter12

Basic IO supervisor
• responsible for all file I/O initiation and termination • deal with device I/O, scheduling,and file status • selects the device on which file I/O is to be performed • concerned with scheduling disk and tape accesses to optimize performance
File Organization
• The Sequential File
– One field is the key filed
• Uniquely identifies the record • Records are stored in key sequence
The Sequential File
Logical I/O
• Enables users and applications to access records • Provides general-purpose record I/O capability • Maintains basic data about file
Access Method
• Reflect different file structures • Different ways to access and process data
File Management Functions
• Identify and locate a selected file • Use a directory to describe the location of all files plus their attributes • On a shared system describe user access control
2024年度操作系统PPT课件

2024/2/3
一种自由和开放源代码 的类UNIX操作系统,具 有高度的可定制性和灵 活性,广泛应用于服务 器、嵌入式设备等领域 。
由苹果公司开发的专有 操作系统,具有优雅的 图形化用户界面和强大 的多媒体处理能力,主 要运行在Mac系列计算 机上。
由Google公司和开放手 机联盟领导及开发,基 于Linux内核的开源移动 操作系统,主要应用于 智能手机和平板电脑等 设备。
32
数据备份与恢复技术
数据备份
定期将重要数据备份到可靠的存 储介质中,以防止数据丢失或损
坏。
2024/2/3
数据恢复
在数据丢失或损坏时,能够通过备 份数据进行恢复,保证业务的连续 性。
灾难恢复计划
制定灾难恢复计划,明确在极端情 况下如何快速恢复系统和数据,减 少损失。
33
容错与故障处理技术
容错技术
中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制方式
CPU启动I/O操作后继续执行其他任 务,当I/O操作完成后,通过中断通 知CPU进行处理。
通道控制方式
设置通道控制器,负责管理和控制多 个I/O设备,进一步减轻CPU的负担 。
23
设备驱动程序设计
01
设备驱动程序的作用
2024/2/3
02
对I/O设备进行控制和管理。
提供与设备无关的统一接口,方便用户程序使用。
命令行界面设计
2024/2/3
命令行界面(CLI)概述
介绍命令行界面的基本概念、历史发展和应用场景。
命令行界面设计原则
讲解设计命令行界面时需要遵循的原则,如简洁明了、易于记忆、 提供反馈等。
命令行界面常用命令
列举并解释常见的命令行界面命令,如文件操作命令、网络命令、 系统管理命令等。
一种自由和开放源代码 的类UNIX操作系统,具 有高度的可定制性和灵 活性,广泛应用于服务 器、嵌入式设备等领域 。
由苹果公司开发的专有 操作系统,具有优雅的 图形化用户界面和强大 的多媒体处理能力,主 要运行在Mac系列计算 机上。
由Google公司和开放手 机联盟领导及开发,基 于Linux内核的开源移动 操作系统,主要应用于 智能手机和平板电脑等 设备。
32
数据备份与恢复技术
数据备份
定期将重要数据备份到可靠的存 储介质中,以防止数据丢失或损
坏。
2024/2/3
数据恢复
在数据丢失或损坏时,能够通过备 份数据进行恢复,保证业务的连续 性。
灾难恢复计划
制定灾难恢复计划,明确在极端情 况下如何快速恢复系统和数据,减 少损失。
33
容错与故障处理技术
容错技术
中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ控制方式
CPU启动I/O操作后继续执行其他任 务,当I/O操作完成后,通过中断通 知CPU进行处理。
通道控制方式
设置通道控制器,负责管理和控制多 个I/O设备,进一步减轻CPU的负担 。
23
设备驱动程序设计
01
设备驱动程序的作用
2024/2/3
02
对I/O设备进行控制和管理。
提供与设备无关的统一接口,方便用户程序使用。
命令行界面设计
2024/2/3
命令行界面(CLI)概述
介绍命令行界面的基本概念、历史发展和应用场景。
命令行界面设计原则
讲解设计命令行界面时需要遵循的原则,如简洁明了、易于记忆、 提供反馈等。
命令行界面常用命令
列举并解释常见的命令行界面命令,如文件操作命令、网络命令、 系统管理命令等。
《操作系统chapter》PPT课件_OK

• (6) 用户B再利用公开密钥A对用户A发来的加密报文进行解密,得到用 户A发来的报文的真实明文。
32
9.2.4 网络加密技术
• 1.链路加密(Link Encryption) • 链路加密,是对在网络相邻结点之间通信线路上传输的数据进行加密。
结点1 P
E
Ke1
EKe1(P)
结点2
D
E
EKe2(P)
4
对各类资源的威胁
•
1. 对硬件的威胁
•
电源掉电 ;设备故障和丢失
•
2. 对软件的威胁
•
删除软件;拷贝软件;恶意修改
•
3. 对数据的威胁
•
窃取机密信息 ;破坏数据的可用性 ;破坏数据的完整性
•
4. 对远程通信的威胁
•
被动攻击方式;主动攻击方式
5
9.1.3 信息技术安全评价公共准则
• 1.CC的由来
21
Li = Ri - 1 Ri = f(Ri-1,Ki)Li-1
• 第三阶段:把经过16次迭代处理的结果(64位)的左32位与右32位互易位 置。
• 第四阶段:进行初始易位的逆变换。
22
2.非对称加密算法
非对称密码算法在对数据进行加密和解密 时,使用不同的密钥。每个用户都保存 着一对密钥,每个人的公开密钥都对外 公开。
• (4) 为了能对所收到的数字证明书进行解密,用户B须向CA机构申请 获得CA的公开密钥B。CA收到用户B的申请后,可决定将公开密钥B 发送给用户B。
31
• (5) 用户B利用CA的公开密钥B对数字证明书加以解密,以确认该数字 证明书确系原件,并从数字证明书中获得公开密钥A,并且也确认该 公开密钥A确系用户A
32
9.2.4 网络加密技术
• 1.链路加密(Link Encryption) • 链路加密,是对在网络相邻结点之间通信线路上传输的数据进行加密。
结点1 P
E
Ke1
EKe1(P)
结点2
D
E
EKe2(P)
4
对各类资源的威胁
•
1. 对硬件的威胁
•
电源掉电 ;设备故障和丢失
•
2. 对软件的威胁
•
删除软件;拷贝软件;恶意修改
•
3. 对数据的威胁
•
窃取机密信息 ;破坏数据的可用性 ;破坏数据的完整性
•
4. 对远程通信的威胁
•
被动攻击方式;主动攻击方式
5
9.1.3 信息技术安全评价公共准则
• 1.CC的由来
21
Li = Ri - 1 Ri = f(Ri-1,Ki)Li-1
• 第三阶段:把经过16次迭代处理的结果(64位)的左32位与右32位互易位 置。
• 第四阶段:进行初始易位的逆变换。
22
2.非对称加密算法
非对称密码算法在对数据进行加密和解密 时,使用不同的密钥。每个用户都保存 着一对密钥,每个人的公开密钥都对外 公开。
• (4) 为了能对所收到的数字证明书进行解密,用户B须向CA机构申请 获得CA的公开密钥B。CA收到用户B的申请后,可决定将公开密钥B 发送给用户B。
31
• (5) 用户B利用CA的公开密钥B对数字证明书加以解密,以确认该数字 证明书确系原件,并从数字证明书中获得公开密钥A,并且也确认该 公开密钥A确系用户A
2024版年度《计算机操作系统》ppt课件完整版

22
段式存储管理
2024/2/2
段式存储管理的概念
将作业的地址空间划分为若干个段,每个段定义了一组逻辑信息, 以段为单位进行内存分配。
段式存储管理的地址映射
通过段表将逻辑地址转换为物理地址。
段式存储管理的优缺点
优点是符合程序的逻辑结构,有利于信息共享和保护,缺点是内存 利用率不高,可能产生外部碎片。
作业同步与通信
作业管理界面
协调多个作业之间的运行顺序,实现资源共 享和协同工作。
提供友好的作业管理界面,方便用户进行作 业操作和管理。
2024/2/2
12
03
进程与线程
2024/2/2
13
进程的概念与特征
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。
进程由程序、数据和 进程控制块(PCB) 三部分组成。
根据进程需求分配设备资源,如打印机、磁 盘等。
设备独立性
屏蔽不同设备之间的差异,提供统一的设备 接口。
2024/2/2
设备驱动
提供设备控制程序,驱动设备执行操作。
缓冲管理
对输入输出数据进行缓冲,提高设备使用效 率。
10
文件管理
文件存储空间管理
分配和管理文件存储空间,支持文件 的创建、删除等操作。
目录管理
32
设备分配与回收
设备分配原则
先进先出、优先级高者优先等。
设备分配算法
包括静态分配和动态分配,其中 动态分配又包括先来先服务、最
短寻道时间优先等算法。
设备回收
当设备不再被使用时,需要将其 回收以供其他进程使用。
2024/2/2
33
缓冲技术
缓冲的引入原因
解决CPU与外设之间速度不匹配的问题,提高 CPU的利用率。
段式存储管理
2024/2/2
段式存储管理的概念
将作业的地址空间划分为若干个段,每个段定义了一组逻辑信息, 以段为单位进行内存分配。
段式存储管理的地址映射
通过段表将逻辑地址转换为物理地址。
段式存储管理的优缺点
优点是符合程序的逻辑结构,有利于信息共享和保护,缺点是内存 利用率不高,可能产生外部碎片。
作业同步与通信
作业管理界面
协调多个作业之间的运行顺序,实现资源共 享和协同工作。
提供友好的作业管理界面,方便用户进行作 业操作和管理。
2024/2/2
12
03
进程与线程
2024/2/2
13
进程的概念与特征
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。
进程由程序、数据和 进程控制块(PCB) 三部分组成。
根据进程需求分配设备资源,如打印机、磁 盘等。
设备独立性
屏蔽不同设备之间的差异,提供统一的设备 接口。
2024/2/2
设备驱动
提供设备控制程序,驱动设备执行操作。
缓冲管理
对输入输出数据进行缓冲,提高设备使用效 率。
10
文件管理
文件存储空间管理
分配和管理文件存储空间,支持文件 的创建、删除等操作。
目录管理
32
设备分配与回收
设备分配原则
先进先出、优先级高者优先等。
设备分配算法
包括静态分配和动态分配,其中 动态分配又包括先来先服务、最
短寻道时间优先等算法。
设备回收
当设备不再被使用时,需要将其 回收以供其他进程使用。
2024/2/2
33
缓冲技术
缓冲的引入原因
解决CPU与外设之间速度不匹配的问题,提高 CPU的利用率。
《操作系统》PPT电子课件教案-2024鲜版

提供缓冲区管理
设备管理的目标
2024/3/27
26
设备管理的功能与目标
方便性
使用户使用设备尽可能方便
均衡性
使CPU与I/O设备负载均衡
2024/3/27
并行性
使CPU与I/O设备并行工作
独立性
使应用程序独立于具体使用的物理设备
27
I/O控制方式
程序I/O方式 CPU与设备串行工作,效率低下。
中断驱动I/O方式
2024/3/27
13
分区存储管理
1 2
分区存储管理的定义 分区存储管理是将内存空间划分为若干个固定大 小的区域,每个区域称为一个分区,每个分区中 可装入一道作业。
分区的划分方法 固定分区和动态分区。
3
分区的分配策略 首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法等。
2024/3/27
14
页式存储管理
页式存储管理的定义
页式存储管理是将一个进程的逻辑地 址空间划分为若干个大小相等的片, 称为页面或页,并为各页加以编号。 相应地,也把内存空间划分为与页面 相同大小的若干个存储块,称为物理 块或页框,同样加以编号。在为进程 分配内存时,以块为单位将进程中的 若干个页分别装入到多个可以不相邻 接的物理块中。
文件的逻辑结构的分类
包括流式文件、记录式文件。
2024/3/27
20
文件的物理结构
2024/3/27
文件的物理结构
又称文件的存储结构,是指文件在外 存上的存储组织形式。
文件的物理结构的分类
包括连续文件、链接文件、索引文件。
21
文件目录管理
2024/3/27
文件目录的概念
文件目录是记录系统中所有文件的名字及其存放地址的目录表, 表中还包括关于文件的说明信息和控制信息。
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Relationship Among Techniques
Evolution of the I/O Function
• Processor directly controls a peripheral device • Controller or I/O module is added
– Processor uses programmed I/O without interrupts – Processor does not need to handle details of external devices
– May be differences of several orders of magnitude between the data transfer rates
• Unit of transfer
– Data may be transferred as a stream of bytes for a terminal or in larger blocks for a disk
Categories of I/O Devices
• Communication
– Used to communicate with remote devices – Digital line drivers – Modems
Differences in I/O Devices
• Data rate
– Transfer information as a stream of bytes – Used for terminals, printers, communication ports, mouse and other pointing devices, and most other devices that are not secondary storage
– I/O module has its own local memory – Its a computer in its own right
Direct Memory Address
• Processor delegates I/O operation to the DMA module • DMA module transfers data directly to or form memory • When complete DMA module sends an interrupt signal to the processor
– Blocks of data are moved into memory without involving the processor – Processor involved at beginning and end only
Evolution of the I/O Function
• I/O module is a separate processor • I/O processor
Disk scheduing
Disk Performance Parameters
• To read or write, the disk head must be positioned at the desired track and at the beginning of the desired sector • Seek time
Performing I/O
• Direct Memory Access (DMA)
– DMA module controls exchange of data between main memory and the I/O device – Processor interrupted only after entire block has been transferred
Single Buffer
• Operating system assigns a buffer in main memory for an I/O request • Block-oriented
– Input transfers made to buffer – Block moved to user space when needed – Another block is moved into the buffer
Operating System Design Issues
• Generality
– Desirable to handle all I/O devices in a uniform manner – Hide most of the details of device I/O in lowerlevel routines
I/O Buffering
• Block-oriented
– Information is stored in fixed sized blocks – Transfers are made a block at a time – Used for disks and USB keys
• Stream-oriented
Differences in I/O Devices
• Application
– Disk used to store files requires file management software – Disk used to store virtual memory pages needs special hardware and software to support it – Terminal used by system administrator may have a higher priority
Single Buffer
• Stream-oriented
– Used a line at time – User input from a terminal is one line at a time with carriage return signaling the end of the line – Output to the terminal is one line at a time
Single Buffer
Double Buffer
• Use two system buffers instead of one • A process can transfer data to or from one buffer while the operating system empties or fills the other buffer
– Time it takes to position the head at the desired track
• Rotational delay or rotational latency
– Time its takes for the beginning of the sector to reach the head
Chapter 11 I/O Management and Disk Scheduling
outlines
• • • • • • Categories of IO device Organization of IO functions IO Buffering Disk Scheduling Raid Disk cache
Organization of IO
Performing I/O
• Programmed I/O
– Process is busy-waiting for the operation to complete
• Interrupt-driven I/O
– I/O command is issued – Processor continues executing instructions
Categories of I/O Devices
• Human readable
– Used to communicate with the user – Printers and terminals
• Machine readable
– Used to communicate with electronic equipment – Disk drives, USB keys – Sensors, Controllers – Actuators
• Read ahead
Single Buffer
• Block-oriented
– User process can process one block of data while next block is read in – Swapping can occur since input is taking place in system memory, not user memory – Operating system keeps track of assignment of system buffers to user processes
Model of I/O Operation
IO Buffering
I/O Buffering
• Reasons for buffering
– Processes must wait for I/O to complete before proceeding – Certain pages must remain in main memory during I/O
Differences in I/O Devices
• Data representation
– Encoding schemes
• Error conditions
– Devices respond to errors differently