武汉科技大学计算机操作系统教程实验PPT教学课件
计算机操作系统课件ppt

第七章 操作系统接口
(1) 常驻部分。
2. 命令解释程序的组成
这部分包括一些中断服务子程序。
例如,正常退出中断INT 20,它用于在用户程序执行完毕后,退 回操作系统;
驻留退出中断INT 27,用这种方式,退出程序可驻留在内存中;
还有用于处理和显示标准错误信息的INT 24等。
常驻部分还包括这样的程序:当用户程序终止后,它检查暂存部 分是否已被用户程序覆盖,若已被覆盖,便重新将暂存部分调入 内存。
操作系统与用户接口的实现方法
通过访管 指令进入 房管中断 处理程序 ,再调用 系统调用 程序实现 功能
用作业控 制语言执 行作业控 制说明书 的程序实 现功能
第七章 操作系7统.接1口 联机命令接口
7.1.1 操作系统与用户的接口形式
oHale Waihona Puke 与 用户的接 口程序级
作业控制级
1、联机作业 控制接口 概念链
第七章 操作系统接口
(3) 暂存部分。
这部分主要是命令解释程序,并包含了所有 的内部命令处理程序、批文件处理程序,以及装入和 执行外部命令的程序。它们都驻留在内存中,但用户 程序可以使用并覆盖这部分内存,在用户程序结束时, 常驻程序又会将它们重新从磁盘
第七章 操作系统接口
3.
系统在接通电源或复位后,初始化部分获得控制权, 对整个系统完成初始化工作,并自动执行批命令文件 AUTOEXEC.BAT文件, 之后便把控制权交给暂存部分。暂存部 分首先读入键盘缓冲区中的命令,判别其文件名、扩展名及 驱动器名是否正确。 若发现有错,在给出出错信息后返回; 若无错,再识别该命令。一种简单的识别命令的方法是基于 一张表格,其中的每一表目都是由命令名及其处理程序的入 口地址两项所组成。 如果暂存部分在该表中能找到键入的命 令,且是内部命令,便可以直接从对应表项中获得该命令处 理程序的入口地址,然后把控制权交给该处理程序去执行该 命令。
2024年度《计算机操作系统》教学课件合集pptx

2024/3/23
16
文件组织结构设计
01
逻辑结构
文件的逻辑结构是用户可见的结构,包括流式文件和记录式文件两种基
本形式。
02
物理结构
文件的物理结构是操作系统在磁盘上存储文件的方式,包括连续分配、
链接分配和索引分配三种基本形式。
2024/3/23
03
逻辑结构与物理结构的关系
文件的逻辑结构是用户可见和使用的结构,而物理结构是操作系统管理
错误处理
当用户在执行多任务时遇到错误或冲突,系统应提供有效的错误处理 机制,如错误提示、撤销操作等,帮助用户及时解决问题。
26
07
安全性与保护机制
2024/3/23
27
操作系统安全性要求
01
保密性
确保用户数据和系统信息不被未经 授权的人员获取。
可用性
确保系统和数据在需要时可用,不 因恶意攻击或错误而中断。
2024/3/23
03
内存管理
11
内存空间分配方式
03
连续分配方式
非连续分配方式
分配算法
单一连续分配、固定分区分配、动态分区 分配
基本分页存储管理、基本分段存储管理、 段页式存储管理
首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应 算法
2024/3/23
12
虚拟内存技术原理
1 2
虚拟内存的基本概念
程序员用到的内存空间为虚拟内存,实际用到的 内存空间为物理内存
动态分配策略
根据设备的请求和系统的状态,动态地分配设备给需要的进程或任 务。这种策略可以提高设备的利用率和系统的灵活性。
分配算法
常用的设备分配算法包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF )、优先级调度等。
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将内存页面组织成环形链表,通过指针循环扫描选择可置换的页面, 实现简单且性能适中。
内存保护机制设计
01
界限寄存器保护
为每个进程分配一个界限寄存器,规定其访问的内存范围,防止进程越
界访问其他进程的内存空间。
02 03
基址寄存器和限长寄存器保护
将进程的逻辑地址空间映射到物理地址空间上,通过基址寄存器和限长 寄存器实现内存保护。基址寄存器存放进程在内存中的起始地址,限长 寄存器存放进程的长度。
拒绝服务攻击
通过大量请求拥塞网络或耗尽系统资源,使合法用户无法 正常使用服务。
身份认证和访问控制策略
1 2
身份认证机制
通过用户名、密码、生物特征等方式验证用户身 份,确保只有合法用户能访问系统。
访问控制列表(ACL)
定义不同用户或用户组对系统资源的访问权限, 实现细粒度的权限控制。
3
角色基于访问控制(RBAC)
文件共享与保护机制
文件共享
多个用户或程序可以同时访问同一个文件,操作系统需要提供文件共享机制。
文件保护
为了防止文件被未经授权的用户或程序访问和修改,操作系统需要提供文件保护机制,如 访问控制列表(ACL)等。
并发控制
当多个用户或程序同时访问同一个文件时,操作系统需要进行并发控制,以确保数据的一 致性和完整性。
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。
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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
2021/8/17
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。
1 2021/8/17
1 2021/8/17
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
2021/8/17
12
1 2021/8/17
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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三、推动操作系统发展的主要动力
1、不断提高计算机资源利用率 2、方便用户 3、器件的不断更新换代 4、计算机体系结构的不断发展。
8
1.2 操作系统的发展过程
一、无操作系统的计算机系统
1、人工操作方式 (1946 ~ 50年代,电子管时代)
• 【特点】:计算机资源昂贵 ,没有操作系统 • 【工作方式】:
一、并发性(concurrency)
多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一 个并发系统,各进程间的并发,系统与应用间的 并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。并 行(parallel)是指在同一时刻发生。 – 在多道程序处理时,宏观上并发,微观上交替
执行(在单处理器情况下) 。 – 程序的静态实体是可执行文件,而动态实体是
– 计算机处理能力的提高,手工操作的低效率 – 用户独占全机的所有资源;
9
2、脱机输入/输出方式 引入外围机控制数据的提前录入和延后输
出,具体参照P5 图1-2
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二、单道批处理系统
1、单道批处理系统的处理过程 引入监督程序,成批的作业首先在外存排队等待,
由监督程序负责将每一个作业装入内存,处理完 成后,再掉调入下一个作业,直至运行完毕。 2、单道批处理系统的特征 自动性 顺序性 单道性
– 实时信息处理系统:要求计算机能够在容许的延迟时 间内,相应外部的事件请求,完成对该事件的处理, 并控制所有的实时设备和实时任务协调运行。如飞机 订票系统, 期货、股票交易系统等。
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3、实时系统与分时系统的比较 (1)多路性 (2)独立性 (3)及时性 (4)交互性 (5)高可靠性
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1.3操作系统的基本特性
– 用户:用户既是程序员、操作员,还是计算机专业人员; – 编程语言:为机器语言; – 输入输出:纸带或卡片; • 【计算机的工作特点】: – 用户独占全机:用户独占计算机所有资源,资源利用率低; – CPU等待用户:计算前,手工装入纸带或卡片;计算完成后,手工
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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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21
比较文件不同 命令:diff (difference) 格式:diff 功能:显示两文件的不同之处。
例如:$ diff file1 file2
2020/12/09
作命令、管理命令、帮助命令和文本编辑 命令,并通过使用文本编辑程序完成程序 的录入达到能基本操作和使用Linux操作系 统的目的。
2020/12/09
3
2.Linux操作系统环境下的C程序开发
综合使用Linux基本文件命令、编辑器的使 用,练习在Linux的字符模式下,编辑、编 译及调试一个C程序的基本方法。
2020/12/09
5
每台模拟终端的IP地址:192.168.10.n n的范围:5-250
cmd
telnet: 192.168.10.2 Login:stuXXX Password:123456
XXX:学号后三位
2020/12/09
6
1.登录
当屏幕上出现Login提示符时,用户可 以输入自己的用户注册名,并按回车键。 若有口令,系统将提示用户输入密码,并按 回车键,口令输入正确后,用户登录成功。 这时,屏幕上会显示出一些信息和命令提示 符。如:
LINUX实验
2020/12/09
1
实验目的:
1.
1.熟练LINUX操作系统的各种命令及
操作。
1. 2.熟练运用C语言函数实现操作系统中 进程控制算法设计;
2. 3.对操作系统中文件的建立及读写操作 进行编程。
2020/12/09
2
实验内容
1. Linux基本命令 练习和操作一些基本的Linux命令,包括操
例如:$ time myprog
2020/12/09
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列出文件目录
命令:ls (list) 格式:ls [option] directory_name 功能:列出指定目录中的文件名和
子目录名。当无子目录名时,列出当 前目录中的文件名和子目录名。
2020/12/09
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选项:-a列出所有文件,包括以点开 头的隐含文件。
例如: $ ps -ef
2020/12/09
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联机帮助手册
命令:man (manual) 格式:man command_name 功能:显示参考手册,提供联机帮助
信息。
注释:-k 按制定关键字查询有关命令 例如:$ man tar
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显示文件内容
命令:cat (catenae) 格式:cat 功能:显示出文件的内容。
$ logout [Enter] Login:
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显示目录
命令:pwd(print working directory) 格式:pwd 功能:显示出用户当前工作目录的
全路径名。
例如: $ pwd
2020/12/09
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显示都谁登录到机器上 命令:who 格式:who 功能:显示当前正在系统中的所有
注释:只有超级用户有权设置日期。
例如:$ date
2020/12/09
12
计算命令执行时间
命令:time 格式:time [command] 功能:计算程序或命令在执行其间
所用的时间。
注释:计算出的时间为:real是命令 在系统驻留的总时间,user是命令消耗 CPU 的时间,sys是命令I/O所开销的 时间。
注释:当文件内容在屏幕上滚动显
示,可按Ctrl+S键屏幕滚暂停,按 Ctrl+Q键继续显示。
例如:$ cat
2020/12/09
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分页显示文件内容
命令:pg (page) 格式:pg [option] 功能:分页显示指定文件的内容。
在显示一页文件时,最后一行将显示 等待用户输入指令。
Hale Waihona Puke 2020/12/09-l按长格式列出文件名,包括文
件类型标识,权限,链接数,文件主 名,文件组名,字节数,日期。
-r列出包括子目录下所有文件 -g在长格式中给出用户组的标识。 -t安文件生成日期排序。 例如: $ ls -la
2020/12/09
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寻找文件
命令:find 格式:find pathname [option] expression 功能:在所给的路经名下寻找符合表达式相
匹配的文件。
选项:-name 表示文件名 -user 用户名,选取该用户所属的文件 -group 组名,选取该用户组属的文件 -mtime n 选取n天内被修改的文件 -newer fn 选取比文件名为fn更晚修改的
文件
2020/12/09
16
按屏幕显示文件内容
命令:more 格式:more 功能:按屏幕一屏一屏显示出文件内容
注释:在屏幕显示过程中有功能键。空
格键 继续下一屏的输出;回车键 看下一行
的输出;q键 跳出more状态;/字符串 查旬 字符串所在处;a键 返回到上一屏。
例如: $ more
2020/12/09
17
显示进程
命令:ps 格式:ps [option] 功能:显示系统中进程的信息。包括进程
ID、控制进程终端、执行时间和命令。 选项:-a 列出当前系统中所有进程的信息 -l 显示一个长列表 -e 显示当前运行的每一个进程信息 -f 显示一个完整的列表
P158程序,体会操作系统如何通过系统调 用fork,exec,wait等实现shell功能。改写此程 序,输出父子程序的说明。
P34程序,关于文件的系统调用。
P71程序,管道文件。
2020/12/09
4
主机
IP:192.168.10.2
终端1
2
3
n
每个终端有各自的IP地址192.168.10.10
用户名字,使用终端设备号,注册时 间。
例如: $ who
2020/12/09
10
显示当前终端上的用户名
命令:who am i 格式:who am i 功能:显示出当前终端上使用的用
户。
例如: $ who am i
2020/12/09
11
显示日期
命令:date 格式:date 功能:显示或设置日期和时间。
Login: stu01 [Enter] passwd: ****** [Enter] $ 注: 用户名要用小写字母输入,LINUX系统 区分大小写字母。
2020/12/09
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退出 当用户准备退出自己的计算机帐号 时,可在系统示符下输入logout或exit 或按[Ctrl-D]。当屏幕出现Login时, 用户可以安全地离开计算机了。如: