《操作系统概论》PPT课件
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操作系统课件 第1章 操作系统概论
1.1.1 操作系统的地位和作用
1.地位 ➢ 计算机系统由硬件和软件组成 ➢ 操作系统在硬件基础上的第一层软件 ➢ 是其他软件和硬件之间的接口
OS
操作系统和软硬件的层次关系图
应用软件设计者
各种应用软件 编译软件等 操作系统
裸机
系统软件设计者 操作系统设计者
OS
1.1.1 操作系统的地位和作用
2.作用 ➢ 从一般用户的观点
第一章 操作系统概论
➢1.1 操作系统概念 ➢1.2 操作系统的形成和发展 ➢1.3 操作系统的分类 ➢1.4 操作系统的结构设计 ➢1.5 Linux操作系统简介
1.1 操作系统概念
➢ 1.1.1 操作系统的地位和作用 ➢ 1.1.2 操作系统的定义 ➢ 1.1.3 操作系统的功能 ➢ 1.1.4 操作系统的特性 ➢ 1.1.5 操作系统的性能
软件范筹，开放性接口都已作为一种明 确的或实际的行业标准广泛应用在公开 OS 发行的文档中。
1.1 操作系统概念
➢ 1.1.1 操作系统的地位和作用 ➢ 1.1.2 操作系统的定义 ➢ 1.1.3 操作系统的功能 ➢ 1.1.4 操作系统的特性 ➢ 1.1.5 操作系统的性能
1.1.2 操作系统的定义
1.1.3 操作系统的功能（续）
5.网络管理
网络管理的主要功能包括： （1）网上资源管理功能。计算机网络的主要目的之一是共享 资源，网络操作系统应实现网上资源的共享，管理用户对资源 的访问，保证信息资源的安全性和完整性。 （2）数据通信管理功能。计算机联网后，结点之间可以互相 传送数据，按照通信协议的规定，完成网络上计算机之间的信 息传送。 （3）网络管理功能。包括：故障管理、安全管理、性能管理、 配置管理等。
操作系统概述PPT课件精选全文
1.1 操作系统概念
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)
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)
操作系统概论精品PPT课件
(3) 当I/O操作完成(或出错)时，通道以中断方式中断 CPU正在执行的程序，请求CPU的处理
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
多道程序设计原理
第一章 操作系统概论
图 1.4 多道程序运行概念图
①
作 业 程 序A
③ I/O请求 ② 读/写数据 ⑦
主存缓冲区 ④
数据 通 道
磁带
作 业 程 序B ⑥
⑤ I/O结 束 中 断
主存
第一章 操作系统概论
B程序的执行顺序是：在设备DEV2上执行10秒、在CPU 上执行10秒、在设备DEV1上执行5秒、在CPU上执行5秒、 在设备DEV2上执行10秒，共需要40秒时间。
计算在顺序环境下，CPU、设备DEV1和DEV2的利 用率分别是多少？在并发环境下， CPU、设备 DEV1和DEV2的利用率分别是多少？
的程序， 它们二者相互依赖、相互促进 、 共同发展。
裸机（硬件）是僵尸，软件是幽灵.
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统
三、在计算机系统中必须配备操作系统的目标
方便用户 提高计算机系统资源的使用效率
1.1 什么是操作系统
第一章 操作系统概论
操作系统是控制和管理计算机系统的硬件 和软件资源、合理地组织计算机工作流程 及方便用户使用的程序和数据的集合。
第一章 操作系统概论
1.1 什么是操作系统 1.2 多道程序设计的概念 1.3 操作系统的功能和主要特征 1.4 操作系统的结构 1.5 操作系统的分类
1.1 什么是操作系统
一、计算机系统组成
第一章 操作系统概论
中央处理机（CPU）
内存
I/O设备（键盘、显示器、打字机、鼠标）
外部设备
存储设备（硬盘、软盘、光盘、磁带）
OS操作系统概论PPT课件
03
文件管理
实现文件的存储、共享、保护和加密等功能。
05
02
处理机管理
分配和控制处理机资源，实现多道程序并发 执行。
04
设备管理
管理和控制计算机的所有硬件设备， 提供设备驱动和接口。
06
用户接口
提供命令接口、程序接口和图形接口，方便用 户使用计算机。
操作系统的历史与发展
早期操作系统
批处理操作系统、分时操作系统 等，主要解决硬件资源的利用率 和多用户同时使用计算机的问题。
03
内存管理
内存管理的概念与目的
内存管理的概念
内存管理是操作系统对计算机内存 资源的分配、回收、保护和扩充等 一系列操作的总称。
内存管理的目的
提高内存利用率，为用户提供方便、 高效、安全和透明的内存使用环境。
分区存储管理
固定分区
01
将内存划分为大小固定的若干个分区，每个分区只能装入一个
作业。
可变分区
管程
管程是一种特殊的软件模块，它提供 了一组公共的变量和一组操作这些变 量的过程，这些过程可以被多个并发 进程安全地调用。
信号量与PV操作
信号量是一种特殊的变量，用于实现 进程同步。PV操作是对信号量进行加 1或减1的操作，用于控制进程的推进。
消息传递
消息传递是进程间通信的一种方式， 通过发送和接收消息来实现进程间的 数据交换和协调。
允许多个程序同时执行， 提高资源利用率。
实现资源共享，提高资源 使用效率。
通过虚拟技术，将物理实 体变为逻辑上的对应物， 方便用户使用。
允许多个程序并发执行， 但由于资源有限，进程的 执行顺序和执行时间是不 确定的。
02
进程管理
《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。
操作系统ppt课件完整版
2024/1/30
10
进程同步与通信
2024/1/30
进程同步
多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证它们之 间正确的协作关系。进程同步的主要任务是使并发执行的诸 进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行 具有可再现性。
进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换。在分布式系统中，进程 通信是实现分布式计算和协同工作的基础。常见的进程通信 方式包括管道（pipe）、消息队列（message queue）、信 号（signal）等。
2024/1/30
9
进程调度算法
调度算法的分类
根据调度策略的不同，进程调度算法可分为先来先服务（FCFS）、短作业优先（ SJF）、优先级调度（Priority Scheduling）、时间片轮转（RR）等。
调度算法的选择
在选择调度算法时，需要考虑系统的整体性能、资源利用率、响应时间等因素。 不同的调度算法适用于不同的应用场景和需求。
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。
页表
记录逻辑页与物理页框的对应关系。
2024/1/30
03
优缺点
提高了内存利用率，减少了碎片；但增加了系统开销，可能产生抖动现
象。
15
段式存储管理
基本思想
把程序按内容或过程（函数）关 系分成段，每段有自己的名字。 一个用户作业或进程所包含的段 对应于一个二维线性虚拟空间，
即一个段表。
段表
记录各段在内存中的起始地址和 段的长度。
优缺点
便于实现共享和保护；但容易产 生碎片，浪费内存空间。
《操作系统概论》PPT课件
精选课件ppt
27
1.5 操作系统的主要研究课题
调度
进程描述 和控制
内存管理
并发控制
I/O 管 理
安全性
文件管理
网络与分布 计算
精选课件ppt
28
)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTl WoZr %u(x+B 2E6H9KcOfRi UmXp! s&v)z0C3F7Ia MdPgSk VnYq$t *x-A1D5G8JbNeQiTl Wo#r %u(y+B 3E6H9L cOfRjUmYp!s &w)z0C4F7JaMdPhSk VnZq$t *x-A2D5G8KbNeQiTl Xo#r %v(y+B 3E6I9L cOgRjUmYp!t &w)z1C4F7JaMePhSk WnZq$u*x+A2D5H8K bNfQi UlXo#s %v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp! t&w-z1C4G7JaMePhT kWnZr $u*x+A 2E5H8KcNfQi UlXp#s %v)y0B3F6Ia LdOgSjVmYq! t*w-z1D4G7JbMePhT kWoZr $u(x+A 2E5H9KcNfRi UlXp#s &v)y0C 3F6IaL dPgSjV nYq!t*wA1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRi UmXp! s&v)z0C3F7Ia LdPgSk VnYq$t *w-A1D5G8JbNeQhT lWo#r %u(y+ B2E6H9LcOfRjUmXp! s&w)z 0C4F7I aMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8K bNeQi TlWo#r %v(y+ B3E
OS1操作系统概论PPT课件
22
单道批处理系统的特点：
单道批处理系统的内存中只有一道作业，可以成批处理作 业。
自动性 顺序性 单道性
优点：作业自动转换，提高CPU的利用率 缺点：还没有真正形成对作业的控制和管理。作业独占
CPU，CPU等待I/O使得CPU利用率低。
23
卡片
卡 片 阅 读 机
IBM 1401
早期批处理系统
45
3. 共享性(Sharing) 操作系统是多道程序的管理机构。它使多个
用户作业共享有限的计算机系统资源。由于资源 是共享的，就必然会导致如何在多个作业之间合 理地分配和使用资源，并且如何充分发挥计算机 系统资源的利用效率的问题。从这个意义上讲， 操作系统就是一个计算机系统的资源管理程序。
计算机系统的所有资源都是共享的，共享分为互 斥共享和同时共享。
操作系统
Operating System
计算机教研室 2018年3月
课程特点及要求
计算机操作系统课程特点是： 1）涉及较多硬件知识的系统软件课程，在计算机
软硬件的体系结构上起到承上启下的作用。 2）概念多（进程，作业，文件/文件系统，死锁，
中断等）、原理性强、较抽象。
2
课程介绍
操作系统课程的重要性/目的
41
我们也可以从以下3个方面来理解操作系统的概念 (1) 从用户使用角度来看： 既可以直接用命令控制
，也可以通过系统编程调用。 (2) 从资源管理角度来看：操作系统提高系统资源利
用率。 (3) 从发展的角度来看：操作系统可以是一台虚拟机
，它是计算机硬件的首次扩充，又是扩展。
42
1.2.2 操作系统的地位
26
多道批处理系统特征
（1）多道性
单道批处理系统的特点：
单道批处理系统的内存中只有一道作业，可以成批处理作 业。
自动性 顺序性 单道性
优点：作业自动转换，提高CPU的利用率 缺点：还没有真正形成对作业的控制和管理。作业独占
CPU，CPU等待I/O使得CPU利用率低。
23
卡片
卡 片 阅 读 机
IBM 1401
早期批处理系统
45
3. 共享性(Sharing) 操作系统是多道程序的管理机构。它使多个
用户作业共享有限的计算机系统资源。由于资源 是共享的，就必然会导致如何在多个作业之间合 理地分配和使用资源，并且如何充分发挥计算机 系统资源的利用效率的问题。从这个意义上讲， 操作系统就是一个计算机系统的资源管理程序。
计算机系统的所有资源都是共享的，共享分为互 斥共享和同时共享。
操作系统
Operating System
计算机教研室 2018年3月
课程特点及要求
计算机操作系统课程特点是： 1）涉及较多硬件知识的系统软件课程，在计算机
软硬件的体系结构上起到承上启下的作用。 2）概念多（进程，作业，文件/文件系统，死锁，
中断等）、原理性强、较抽象。
2
课程介绍
操作系统课程的重要性/目的
41
我们也可以从以下3个方面来理解操作系统的概念 (1) 从用户使用角度来看： 既可以直接用命令控制
，也可以通过系统编程调用。 (2) 从资源管理角度来看：操作系统提高系统资源利
用率。 (3) 从发展的角度来看：操作系统可以是一台虚拟机
，它是计算机硬件的首次扩充，又是扩展。
42
1.2.2 操作系统的地位
26
多道批处理系统特征
（1）多道性