【重庆大学本科四门专业课PPT】操作系统Chapter12
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《操作系统课程设计》课件

3
进程同步与互斥
实现多个进程之间的协作与数据共享。
存储管理
内存分配方式
分页式、分段式、段页式等 内存分配方式。
内存管理算法
最佳适应算法、最坏适应算 法等内存管理策略。
虚拟存储管理
将磁盘空间用作扩展内存的 技术。
文件系统
1 文件系统的组成
文件、目录、文件描述 符等组成文件系统。
2 文件系统的管理
文件的创建、读写操作 以及空间管理等。
从最早的批处理操作系统到分布式操作系统的发展历程。
2
操作系统的发展趋势
虚拟化、云计算等新兴技术对操作系统的影响。
3
操作系统的未来
人工智能、物联网等技术对操作系统的前景。
《操作系统课程设计》 PPT课件
欢迎参加《操作系统课程设计》PPT课件。今天我们将深入了解操作系统的 基础知识和重要概念。
操作系统基础知识
什么是操作系统
操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件。
操作系统的功能
操作系统提供资源管理、进程调度、文件管理等功能。
操作系统的种类
常见的操作系统有Windows、Linux和Mac OS。
3 文件系统的特点
可靠性、可扩展性、维 护性等特点的综合考虑。
网络管理
1
网络协议
TCP/IP协议、HTTP协议等网络通信
网络配置
2
的协议。
IP地址分配、DNS配置等网络设置和
配置。
3
网络管理工具
抓包工具、网络监控工具等网络管理 相关工具。
安全管理
访问控制
通过用户身份验证、权限管理等保护系统安全。
身份认证
使用密码、生物特征等方式确认用户的身份。
《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
[课件] 大学操作系统课件ch12-massaive-storage
![[课件] 大学操作系统课件ch12-massaive-storage](https://img.taocdn.com/s3/m/383a71b30b4c2e3f572763ae.png)
P (d) RAID 3: bit-interleaved parity.
(c) RAID 2: memory-style error-correcting codes.
RAID的级别P
(d) RAID 3: bit-interleaved parity.
P (e) RAID 4: block-interleaved parity.
! 有一些改进磁盘使用技术的方法包括了同时使用 多个磁盘协同工作。
!
! 磁盘带使用一组磁盘作为一个存储单元。
RAID (cont)
! RAID机制通过存储冗余数据提高了存储系统 的性能和可靠性。
!
• 镜像(或影子)技术采用了复制每个磁盘的方法。 • 块交织奇偶结构在较低的代价下提供冗余。
ed RAID levels. We describe the various levels here; Fig m pictorially (in the figure, P indicates error-correcting b
head starts at 53
0 14 37 53 65 67 98 122124
183 199
98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
C-LOOK
! C-SCAN的一种形式。 ! 磁头只移动到一个方向上最远的请求为止。接着,
它⻢上回头,而不是继续到磁盘的尽头。
ase, the disk head has to move the entire width of the disk. If the dir
• Solaris 2只有在一⻚被强制换出物理内存时,而不是 在首次创建虚拟内存也时,才分配交换空间。
4.3 BSD系统的代码段交换表
(c) RAID 2: memory-style error-correcting codes.
RAID的级别P
(d) RAID 3: bit-interleaved parity.
P (e) RAID 4: block-interleaved parity.
! 有一些改进磁盘使用技术的方法包括了同时使用 多个磁盘协同工作。
!
! 磁盘带使用一组磁盘作为一个存储单元。
RAID (cont)
! RAID机制通过存储冗余数据提高了存储系统 的性能和可靠性。
!
• 镜像(或影子)技术采用了复制每个磁盘的方法。 • 块交织奇偶结构在较低的代价下提供冗余。
ed RAID levels. We describe the various levels here; Fig m pictorially (in the figure, P indicates error-correcting b
head starts at 53
0 14 37 53 65 67 98 122124
183 199
98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
C-LOOK
! C-SCAN的一种形式。 ! 磁头只移动到一个方向上最远的请求为止。接着,
它⻢上回头,而不是继续到磁盘的尽头。
ase, the disk head has to move the entire width of the disk. If the dir
• Solaris 2只有在一⻚被强制换出物理内存时,而不是 在首次创建虚拟内存也时,才分配交换空间。
4.3 BSD系统的代码段交换表
《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。
《操作系统课程》课件

的并发执行。
5
进程调度
操作系统通过进程调度算法来决定哪个 进程获得CPU的使用权。
存储管理
存储器的层次结构
计算机存储器包括寄存器、高 速缓存、内存和辅助存储器等 层次。
内存管理的基本概念
包括内存分配、内存保护和内 存回收等重要概念。
连续存储分配
文件在磁盘上连续存储,需要 考虑文件的大小和磁盘空闲空 间的管理。
3
设备驱动程序
设备驱动程序负责管理设备的操作和控制。
设备的分配与释放
4
操作系统通过设备的分配与释放来管理设
备的使用。
5
设备中断处理
设备中断处理程序用于处理设备发生的中 断事件。
操作系统实例
Windows操作系统
Windows操作系统是一种常见的 桌面操作系统。
Linux操作系统
Linux操作系统是一种自由和开放 源代码的操作系统。
《操作系统课程》PPT课 件
# 操作系统课程 PPT课件大纲
操作系统概述
操作系统定义
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统 软件。
操作系统的功能
提供资源管理、进程管理、存储管理、文件管 理、设备管理等核心功能。
操作系统的发展历程
从原始批处理系统到现代分布式系统,操作系 统经历了多个发展阶段。
操作系统分类
MacOS。
操作系统的发展趋势
1 操作系统的发展历程 2 操作系统的新技术与 3 操作系统的未来发展
新趋势
方向
操作系统经历了从单机到
分布式、从传统到云计算
操作系统随着技术的进步,
操作系统将继续发展,更
的发展历程。
出现了虚拟化、容器化和
加注重安全性、可靠性和
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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
Objectives for a File Management System
• Minimize or eliminate the potential for lost or destroyed data • Provide a standardized set of I/O interface routines • Provide I/O support for multiple users
Chapter 12 File Management
Revised by 杨瑞龙
es
• • • • • • • Overview File organization and access File directory File sharing Record blocking Secondary storage File system security
File Management
• File management system consists of system utility programs that run as privileged applications • Concerned with secondary storage
File System Properties
The Pile
File Organization
• The Sequential File
– Fixed format used for records – Records are the same length – All fields the same (order and length) – Field names and lengths are attributes of the file
Minimal Set of Requirements
• Each user should be able to move data between files • Each user should be able to back up and recover the user’s files in case of damage • Each user should be able to access the user’s files by using symbolic names
• Ease of update
– File on CD-ROM will not be updated, so this is not a concern
Criteria for File Organization
• Economy of storage
– Should be minimum redundancy in the data – Redundancy can be used to speed access such as an index
• Long-term existence • Sharable between processes • Structure
File Operations
• • • • • • Create Delete Open Close Read Write
File Terms
• Field
– Basic element of data – Contains a single value – Characterized by its length and data type
• Record
– Collection of related fields – Treated as a unit
File Terms
• File
– Collection of similar records – Treated as a single entity – Have file names – May restrict access
Elements of File Management
File organization
Logic structure of the records
Criteria for File Organization
• Short access time
– Needed when accessing a single record
File Organization
• Indexed Sequential File
– New records are added to an overflow file – Record in main file that precedes it is updated to contain a pointer to the new record – The overflow is merged with the main file during a batch update – Multiple indexes for the same key field can be set up to increase efficiency
Typical Operations
• • • • Insert_One Delete_One Update_One Retrieve_Few
File Management Systems
• The way a user or application may access files • Programmer does not need to develop file management software
File Organization
• Comparison of sequential and indexed sequential
– Example: a file contains 1 million records – On average 500,000 accesses are required to find a record in a sequential file – If an index contains 1000 entries, it will take on average 500 accesses to find the key, followed by 500 accesses in the main file. Now on average it is 1000 accesses
• Simple maintenance • Reliability
File Organization
• The Pile
– Data are collected in the order they arrive – Purpose is to accumulate a mass of data and save it – Records may have different fields – No structure – Record access is by exhaustive search
Files System Software Architecture
Device Drivers
• Lowest level • Communicates directly with peripheral devices • Responsible for starting I/O operations on a device • Processes the completion of an I/O request
Minimal Set of Requirements
• Each user should be able to create, delete, read, write and modify files • Each user may have controlled access to other users’ files • Each user may control what type of accesses are allowed to the users’ files • Each user should be able to restructure the user’s files in a form appropriate to the problem