操作系统完整课件(第二课 操作系统基本概念)L2-Intro-Concepts
操作系统ppt课件完整版

分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求,保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能, 支持多种网络协议和网络服务,使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理,并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区,使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者,当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页,而物理内存划分为同样大 小的页框。程序加载时,可将任意一页放入内存中任意一个页框,实现 离散分配。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时,CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表(ACL)等机制 实现访问控制,防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制(MAC)、自主访问控制(DAC) 等安全策略,确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能,记录用户的操作行为,以便事后分 析和追责。
《操作系统》课件

嵌入式操作系统
06 专门为特定硬件设备设计的操
作系统,通常用于控制、监视 或辅助设备的功能。
PART 02
进程管理
进程概念及状态转换
进程定义
01
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位,是程序的
执行过程。
进程状态
02
包括新建、就绪、运行、阻塞和终止等状态。
状态转换
03
进程在不同状态之间转换,如就绪到运行、运行到阻塞、阻塞
设备独立性原理
设备独立性概念
设备独立性是指应用程序独立于具体使用的物 理设备。
在具有设备独立性的系统中,应用程序以逻辑 设备名请求使用设备,而系统在实际执行时, 将逻辑设备名映射为相应的物理设备名。
设备独立性原理
设备驱动程序的统一接口
为不同类型的设备提供统一的驱动程序接口,使得应用程序可以 透明地使用各种设备。
内存保护机制
界限寄存器保护
通过设置界限寄存器来限制程序可以访问的内存区域,从 而防止程序越界访问其他程序的内存空间或操作系统内核 。
访问权限保护
为每个内存页面设置访问权限,如读、写和执行等。只有 具有相应权限的程序才能访问对应的内存页面,从而防止 程序对内存的非法访问。
内存加密保护
通过对内存中的数据进行加密来保护敏感信息不被窃取或 篡改。加密后的数据在内存中呈现为乱码,只有掌握密钥 的程序才能正确解密并访问数据。
命令应尽可能简短且易于记忆 ,提高用户操作效率。
可扩展性
命令设计应考虑到未来功能的 扩展,避免频繁修改命令结构 。
反馈性
命令执行后应提供清晰的反馈 ,以便用户了解操作结果。
图形用户界面设计原则
直观性
界面设计应直观易懂,图标、按钮等元素应 清晰明了。
操作系统二章课件ppt课件

文件目录管理
文件控制块(FCB):为了能对一个 文件进行正确的存取,必须为文件设 置用于描述和控制文件的数据结构, 称之为“文件控制块(FCB)”。文 件管理程序可借助于文件控制块中的 信息对文件进行各种操作。
索引结点:在检索目录文件的过程中 ,只用到了文件名,仅当找到一个目 录项(查找文件名与目录项中文件名 匹配)时,才需要从该目录项中读出 该文件的物理地址。也就是说,在检 索目录时不需要用到其他那些对该文 件进行描述的信息,而只有在检索到 某一目录项时,系统才需要从该目录 项中读出该文件的物理地址和文件的 属性。
链接分配
这是按单个物理块逐个进行的。每个物理块中(一般是最后一个单元)设有一个指针,指 向其后续连接的下一个物理块的地址,从而使得存放同一文件的物理块链接成一个链表。
索引分配
这是另一种对文件存储不连续分配的方法。系统为每个文件建立一张索引表,索引表中的 每一表项指出文件信息所在的逻辑块号和与之对应的物理块号。
多处理器操作系统与并行计算
多处理器操作系统的基本 概念
并行计算的基本概念和技 术
多处理器操作系统的调度 和同步
并行算法的设计和实现
THANKS。
设备控制器向CPU发出中断请求
中断响应
CPU响应中断,保存现场,转入中断处理程序
中断处理与设备驱动程序
中断处理
处理中断事件,如读/写数据、状态处理等
中断返回
恢复现场,继续执行原程序
中断处理与设备驱动程序
设备驱动程序的功能
对设备控制器进行编程,实现I/O操作
设备驱动程序的层次结构
与设备无关的操作系统软件、设备驱动程序接口、设备驱动程序实现
微内核与宏内核的比较
微内核操作系统的优点 和缺点
操作系统概述PPT课件精选全文

1.1.1 操作系统地位 1.1.2 操作系统作用 1.1.3 操作系统定义
1
1.1.1 操作系统地位
硬件抽象层(HAL)之上 所有其它软件层之下
应用软件层
其它系统软件层 OS
硬件(HAL)
注意, 上图所示的层次关系具有穿透性:高层软件可调用 所有低于所在层次的软件,并可与硬件直接打交道。
—— API、GUI (Graphic User Interface) 4
1.1.3 操作系统定义
操作系统是位于硬件层(HAL)之上、所有 其它软件层之下的一个系统软件,是管 理系统中各种软硬件资源、方便用户使 用计算机系统的程序集合。
5
1.2 操作系统的历史
1.2.1 操作系统的产生
– 手工操作阶段 – 成批处理阶段 – 执行系统阶段
1.2.2 操作系统的完善
– 多道批处理系统 – 分时系统 – 实时处理系统 – 通用操作系统
1.2.3操作系统的发展
– 网络操作系统 – 分布式操作系统 – 多处理机操作系统 – 单用户操作系统 – 面向对象操作系统 – 嵌入式操作系统 – 智能卡操作系统
6
1.2.1 操作系统的产生
一、手工操作阶段 (20世纪40道批处理操作系统(batch processing system) 分时操作系统(time-sharing system) 实时操作系统(real-time system) 通用操作系统(multi-purpose system) 单用户操作系统(single user system) 网络操作系统(network operating system) 分布式操作系统(distributed operating system) 多处理机操作系统(multi-processor system) 嵌入式操作系统(embedded operating system) 智能卡操作系统(smart-card operating system)
操作系统ppt

计算机系统的组成 硬件系统(裸机):CPU、存储器(主存、辅
存)、I/O
软件系统:系统软件、应用软件
系统软件:管理计算机本身的操作。如操作系统、编译系统
应用软件:提供给用户进行工作。如,科学计算、事务管理、办 公软件
计算机系统的层次结构
应用用户 应用开发人员
应用软件
系统工具
虚拟
操作系统
机器
计算机硬件
用户请求
5. 服务提供者的观点
在操作系统之外从用户角度来看: 操作系统为用户提供一组功能强大的、方便易 用的命令或系统调用
五、操作系统的发展过程
推动操作系统发展的主要动力
•无操作系统的计算机系统
人工操作方式
脱机输入输出方式
•批处理系统
单道批处理系统
多道批处理系统
•分时系统 •实时系统
•微机操作系统 •多处理机操作系统 •网络操作系统 •分布式操作系统 •嵌入式操作系统
假如没有操作系统?怎样输出打印结果? →程序员必须对二进制程序操作 从二极发光管读答案
硬件相关(续1):
指实现代码中包含存储器的物理地址, 包含对设备接口寄存器和设备接口缓冲 区的读写等等
实现该工作的过程代码和硬件因素密切相关,即需 要设置与测试、使用物理地址、设备接口寄存器等 等
硬件相关必然复杂繁琐、代码量大 硬件相关的工作,其实现代码不通用
操作系统的工作
(1)程序的执行 负责启动每个程序,以及结束程序的工作
(2)完成与硬件有关的工作 (3)完成与应用无关的工作
易于使用,统一性,基本服务 (4)计算机系统的效率与安全问题
硬件相关:
应用程序
----------------------- 虚拟机器界面 操作系统
《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。
操作系统课程2精品PPT课件
图2.2 作业说明书的主要内容
2.2 作业的建立
严格地说,在分时系统中,从系统角度来看甚至没有作业的 概念。因此,这里主要介绍批处理系统的作业建立过程。
建立一个作业必须把该作业所包含的全部程序和 数据输入到计算机的外部辅助存储设备上(简称为外 存或辅存),而且,还要由作业注册程序在系统中为该 作业申请建立起一个相应的作业控制块。作业控制块 和作业之间具有一一对应关系。当一个作业的全部程 序和数据输入到外存且在系统中建立了相应的作业控 制块之后,就说一个作业已经建立起来了。
2. 脱机输入方式
又称为预输入方式。脱机输入方式利用低档个人计算 机作为外围处理机进行输入处理。在低档个人机上, 用户通过联机方式把作业首先输入到后援存储器,例 如磁盘或磁带上;然后,用户把装有输入数据的后援 存储器拿到主机的高速外围设备上和主机连接,从而 在较短的时间内完成作业的输入工作。
脱机输入解决了快速输入输出问题,提高了主机的资 源利用率,但反过来说,这又是以牺牲低档机为代价 的。而且,脱机输入需要用户进行干预或进行一定的 操作,例如移动存储介质和连接后援存储器等。另外, 脱机输入输出方式存在灵活性差的缺点,即遇到紧急 任务需要处理时,无法直接交给主机以便优先处理。
一个作业的建立过程包括两个子过程,一个是作 业的输入,另一个是作业控制块的建立。
作业的输入指将作业的程序、数据和作业说明书 从输入设备(例如键盘)输入到外存,并形成有关初始 信息。
必须有外部启动信号,通知系统调用相应的输入 管理程序来负责控制和完成作业的输入工作。
同样,作业输入过程的结束也必须由用户给出信 号,使得相应设备发出中断信号后结束输入过程。
第2章 操作系统用户界面
2.1 作业的基本概念 2.2 作业的建立 2.3 命令控制界面接口 2.4 系统调用
《操作系统》课件
06
安全与保护
操作系统的安全机制
访问控制
通过权限管理、身份验证等机制 ,对系统资源进行访问控制,防 止未经授权的访问和操作。
数据加密
对敏感数据进行加密存储和传输 ,保证数据在存储和传输过程中 的机密性和完整性。
安全审计
通过日志记录和审计机制,对系 统操作进行跟踪和记录,以便及 时发现和应对安全事件。
04
文件系统
文件系统的概念与结构
01
文件系统定义
文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构。它提供了
一种组织和管理数据的方式,使得用户可以方便地创建、删除、修改和
查找文件。
02
文件系统结构
文件系统通常采用树形结构,根目录是最高层次的目录,其他目录作为
根目录的子目录。每个目录可以包含文件和子目录,子目录可以包含更
设备的输入输出控制
设备的输入输出控制
是指操作系统对外部设备的输入和输出操作进行 管理和控制的过程。
输出操作
是指计算机系统向外部设备输出数据或信息,例 如屏幕显示、打印机打印等。
ABCD
输入操作
是指外部设备向计算机系统输入数据或信息,例 如键盘输入、鼠标输入等。
设备的输入输出控制的目标
是确保设备的输入和输出操作能够正确、及时地 完成,并且保证数据的安全性和完整性。
内存覆盖
通过将程序的不同部分存放在不同区 域,当需要执行某部分时再将其加载 到内存中,以减少内存占用。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过将物理内存抽象为虚拟地址空间,使得每个进程都拥有完整的地址空间, 从而提高内存利用率和安全性。
页面置换算法
当物理内存不足时,操作系统需要选择哪些页面进行置换,常用的算法有先进 先出、最近最少使用和最不经常使用等。
《计算机操作系统》课件
《计算机操作系统》课件一、引言计算机操作系统是计算机系统中最重要的软件之一,它负责管理和控制计算机硬件资源,为用户提供高效、便捷的服务。
本课件旨在介绍计算机操作系统的基本概念、原理和功能,帮助读者了解操作系统的工作机制,掌握操作系统的使用技巧。
二、操作系统的基本概念1.操作系统的定义操作系统(OperatingSystem,简称OS)是计算机系统中的一种系统软件,负责管理和控制计算机硬件资源,为用户提供一个运行程序的环境。
2.操作系统的功能(1)资源管理:操作系统负责合理分配和调度计算机硬件资源,包括CPU、内存、外设等,以提高资源利用率和系统性能。
(2)程序管理:操作系统负责管理计算机中的程序,包括程序的加载、执行、终止等过程。
(3)文件管理:操作系统负责管理计算机中的文件,包括文件的创建、删除、修改、查询等操作。
(4)用户接口:操作系统为用户提供一个友好、便捷的交互界面,使用户能够方便地使用计算机。
三、操作系统的类型1.单用户操作系统单用户操作系统(SingleUserOperatingSystem)是指在同一时间内只允许一个用户使用计算机的操作系统。
单用户操作系统通常应用于个人计算机,如Windows操作系统。
2.多用户操作系统多用户操作系统(Multi-UserOperatingSystem)是指在同一时间内允许多个用户使用计算机的操作系统。
多用户操作系统通常应用于大型计算机和服务器,如Unix操作系统。
3.批处理操作系统批处理操作系统(BatchOperatingSystem)是指将多个用户的任务按照一定的顺序批量处理的操作系统。
批处理操作系统能够提高计算机的利用率,但用户无法实时干预任务的执行。
4.实时操作系统实时操作系统(Real-TimeOperatingSystem,简称RTOS)是指能够在规定的时间内完成特定任务的操作系统。
实时操作系统广泛应用于嵌入式系统、控制系统等领域。
四、操作系统的结构1.简单结构简单结构的操作系统是指操作系统的所有功能都集中在一个核心模块中,如早期的Unix操作系统。
第2章操作系统基础PPT课件
2.2 中文Windows XP
Windows XP的基本操作 Windows XP文件管理 Windows XP控制面板
Windows XP与MS-DOS
1. Windows XP的启动和退出
选择 “开始︱关闭 计算机”按钮,(也可 以按Alt+F4键),直到 屏幕上出现关闭 Windows XP对话框, 可执行4种操作: • 待机 • 关闭 • 重新启动 • 取消
如何启动应用程序?
• 双击桌面上的应用程序图标 • 通过“开始”菜单启动应用程序 • 通过浏览驱动器和文件夹启动应用程序 • 双击桌面上的快捷方式图标 • 使用“开始”菜单中的“运行”命令启
动应用程序
6. 启动和退出应用程序
如何退出应用程序?
• 在应用程序的“文件”菜单上选择合能理地把CPU分
给每个进程
➢ 处理机管理 ➢ 存储器管理 ➢ 设备管理 ➢ 文件系统管理 ➢ 接口管理
内存分配、地址映射、 内存保存、内存扩充 管理各种外部设备, 通过设备驱动程序
为用户提供方便使用
(文G件UI的,G操ra作ph和ica命l U令ser
Interface,图形用户界面) 方便用户使用操作系统提 供命令和系统调用
3. Windows XP桌面简介 (1)任务栏
• 输入法按钮:切换输入法 • 时钟 :更改时钟 • 快速启动区:启动相应的应用程序
3. Windows XP桌面简介
(2)“开始”菜单
• 开始菜单 =程序列表+固定项 目列表 • 通过常规属性设置开 始菜单的显示风格 • 通过自定义属性设置 开始菜单的显示项目
1.进程的概念
进程是程序的一次执行过程,是一个具有独立功能
的程序对数据集并的发一性次是执操行。作系统最显著的特征, 操作系统能同时执行多个程序,只是 从宏观的角度来分析,微观上,程序 是交替执行,这样必然产生一个争夺 CPU时间的问题,那么CPU的时间片 是如何划分的呢?就象内存以字节来 划分一样,CPU是以进程为基本单位 来进行时间分配的.
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6
Computer Hardware Review
Structure of a disk drive
7
1 Base-Limit & 2 Base Limit Pairs Base Limit Base-Limit
Address 0xFFFFFFFF User program and data Registers when program 1 is running Limit 2 Limit Base User program and d d data Base-2 Limit-1 Li it 1 Base 1 User-1 data User program Limit-1 Base-1 User-2 data Base 2 Base-2 Registers when program 2 is running Limit-2
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How the CPU is interrupted
Current instruction Next instruction 3. t 3 return 1. Interrupt 2. Dispatch to handler Interrupt handler
10
Structure of a large Pentium system
Introduction: Main OS Concepts
Instructor: Hengming Zou, Ph.D.
In Pursuit of Absolute Simplicity 求于至简,归于永恒
1
Content
Computer hardware review Main operating system concepts – Kernel and User Mode Programs – Processes – Memory – Files – System calls – Shell
14
Kernel and User Mode Programs
Functionality Implemented in Kernel – CPU-, memory-, Input/Output managment – Multiprocessor management, diagnosis, test – Parts of file system and of the networking interface Functionality Implemented in User – Compiler, assembler, interpreter, linker/loader – File system management – Telecommunication – Network management – Editors, spreadsheets, user applications
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Processes
Processes, process table, core image Parent and child processes Mutual exclusion and synchronization Inter-process communication Scheduling, signals Deadlock and synchronization
Operating System 0
Operating System
8
Computer Hardware Review
Disk drive 3 CPller 2
Disk controller
Steps in starting an I/O device and getting interrupt
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Sys Calls For Miscellaneous Tasks
Call S = chdir(dirname) S = chmod(name, mode) S = kill(pid signal) kill(pid, Seconds = time(&seconds) Description Change the working directory Change a file’s protection bits Send a signal to a process Get the elapsed time since Jan. 1, 1970
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Steps in Making a System Call
22
Sys Calls For Process Mgmt
Call pid = fork() pid = waitpid(pid, &statloc, options) s = e ec e(name argv, environp execve(name, arg en ironp exit(status) Description p Create a child process Wait for a child to terminate Replace a process’s core image Terminate process & return status
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Sys Calls For File Mgmt
Call fd = open(file, how, …) s=close(fd) n=read(fd, buffer, nbytes) n=write(fd, buffer, nbytes) position=lseek(fd, offset, whence) s = stat(name &buf) stat(name, Description Open a file for reading or writing Close an open file Read data from a file into a buffer Write data from buffer into a file Move the file pointer Get a file’s status information file s
4
Computer Hardware Review
A superscalar CPU
Execute unit Fetch unit Decode unit Holding buffer Fetch unit Decode unit Execute unit Execute unit
5
Computer Hardware Review
2
Computer Hardware Review
Components of a simple personal computer
3
Computer Hardware Review
A five-stage pipeline
Fetch
Decode
Operand fetch
Execution
Write
24
Sys Calls For Directory Mgmt
Call S = mkdir(name, mode) S = rmdir(name) S = link(name1 name2) link(name1, S = mount(special, name, flag) S = umount(special) Description Create a new directory Remove an empty directory Create a entry name2 pointing to name1 Mount a file system Unmount a file system
User Process Virtual address Translator ( (MMU) ) Physical address Physical y memory Dynamic Address Translation
18
Files
Files, directories, root Path, working directory Protection, rwx bits File descriptor, handle Special files, I/O devices
mia pit tmp t etc t usr root
A sample file hierarchy
19
File Mounting
Root floppy
A
B
X
YD
A
B
C
D (a)
C
D (b)
X
YD
Before mounting, – files on floppy are inaccessible After mounting floppy on b, – files on floppy are part of file hierarchy
26
Some Win32 API calls
UNIX Fork F k Waitpid Execve Exit Open Close Read Write Lseek L k Stat Win32 CreateProcess C P WaitForSingleObject (none) ExitProcess CreateFile CloseHandle ReadFile WriteFile SetFilePointer S tFil P i t GetFileAttributesEx Description Create a new process C Can wait for a process to exit CreateProcess=fork+execve Terminate execution Create a file or open an existing file Close a file Read data from a file Write data to a file Move th fil pointer M the file i t Get various file attributes