《高級(jí)操作系統(tǒng)》課件

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR《高級(jí)操作系統(tǒng)》ppt課件目CONTENTS操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理安全與保護(hù)機(jī)制錄01操作系統(tǒng)概述總結(jié)詞操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用程序的資源，提供用戶與計(jì)算機(jī)交互的界面。詳細(xì)描述操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，包括CPU、內(nèi)存、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。操作系統(tǒng)的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序管理和用戶界面管理等。操作系統(tǒng)的定義與功能總結(jié)詞根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將操作系統(tǒng)分為多種類型，如根據(jù)運(yùn)行環(huán)境可以分為單機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；根據(jù)使用性質(zhì)可以分為通用操作系統(tǒng)和專用操作系統(tǒng)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的不同，操作系統(tǒng)可以分為單機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。單機(jī)操作系統(tǒng)主要用于個(gè)人計(jì)算機(jī)，而網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)則用于管理網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)資源。根據(jù)使用性質(zhì)的不同，操作系統(tǒng)可以分為通用操作系統(tǒng)和專用操作系統(tǒng)。通用操作系統(tǒng)可以支持多種應(yīng)用程序，而專用操作系統(tǒng)則針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行優(yōu)化。操作系統(tǒng)的分類總結(jié)詞：操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括內(nèi)核、系統(tǒng)調(diào)用接口、系統(tǒng)庫(kù)和應(yīng)用程序。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理硬件資源；系統(tǒng)調(diào)用接口是內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的橋梁；系統(tǒng)庫(kù)包含一組應(yīng)用程序接口，提供常用功能的函數(shù)；應(yīng)用程序是用戶直接使用的軟件。詳細(xì)描述：操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)核、系統(tǒng)調(diào)用接口、系統(tǒng)庫(kù)和應(yīng)用程序組成。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理硬件資源，包括CPU、內(nèi)存、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等。系統(tǒng)調(diào)用接口是應(yīng)用程序與內(nèi)核之間的橋梁，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用接口，應(yīng)用程序可以請(qǐng)求內(nèi)核提供服務(wù)，如文件讀寫、進(jìn)程調(diào)度等。系統(tǒng)庫(kù)包含一組應(yīng)用程序接口，提供常用功能的函數(shù)，如字符串處理、數(shù)學(xué)計(jì)算等。應(yīng)用程序是用戶直接使用的軟件，通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)庫(kù)中的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能。操作系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)01進(jìn)程管理基本概念、特征與屬性總結(jié)詞進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性和制約性等基本特征。進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。詳細(xì)描述進(jìn)程的概念與特性總結(jié)詞狀態(tài)分類與轉(zhuǎn)換規(guī)則詳細(xì)描述進(jìn)程狀態(tài)分為就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)和阻塞態(tài)。進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換包括由就緒態(tài)到運(yùn)行態(tài)、由運(yùn)行態(tài)到就緒態(tài)、由運(yùn)行態(tài)到阻塞態(tài)以及由阻塞態(tài)到就緒態(tài)等。狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則由操作系統(tǒng)的調(diào)度策略決定。進(jìn)程的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換VS同步機(jī)制與通信方式詳細(xì)描述進(jìn)程同步是協(xié)調(diào)并發(fā)進(jìn)程的行為，保證它們能夠正確地共享資源。常見的同步機(jī)制包括信號(hào)量、消息隊(duì)列和條件變量等。進(jìn)程間通信（IPC）是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間信息交換和協(xié)同工作的手段，包括管道、消息傳遞、共享內(nèi)存和遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用等方式?？偨Y(jié)詞進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程的調(diào)度與死鎖調(diào)度算法與死鎖處理總結(jié)詞進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)根據(jù)一定的調(diào)度算法，將處理器分配給就緒態(tài)的進(jìn)程以執(zhí)行。常見的調(diào)度算法有先來(lái)先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度和多級(jí)反饋隊(duì)列等。死鎖是指兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程無(wú)限期地等待對(duì)方釋放資源的現(xiàn)象，需要采取預(yù)防和檢測(cè)措施來(lái)避免和處理死鎖。詳細(xì)描述01內(nèi)存管理內(nèi)存管理是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中內(nèi)存資源的分配、回收、保護(hù)、擴(kuò)充等機(jī)制的管理。內(nèi)存管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高效、靈活和透明的內(nèi)存資源管理，滿足用戶程序?qū)?nèi)存的需求，同時(shí)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。內(nèi)存管理的功能與目標(biāo)目標(biāo)功能123為每個(gè)用戶程序分配一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存空間。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但會(huì)造成內(nèi)存空間的浪費(fèi)。連續(xù)分配策略將內(nèi)存劃分為多個(gè)固定大小的頁(yè)，根據(jù)需要為程序分配若干個(gè)頁(yè)?？梢蕴岣邇?nèi)存利用率，但會(huì)增加管理開銷。分頁(yè)分配策略將程序劃分為多個(gè)邏輯段，為每個(gè)段分配一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存空間?？梢愿玫貪M足程序的需求，但實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。段式分配策略內(nèi)存的分配策略

內(nèi)存的回收策略標(biāo)記清除法通過(guò)標(biāo)記活躍對(duì)象并清除未標(biāo)記對(duì)象來(lái)回收內(nèi)存。存在碎片化問(wèn)題，影響內(nèi)存利用率。復(fù)制法將活動(dòng)對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存區(qū)域，然后清除原始區(qū)域的所有對(duì)象。可以消除碎片化問(wèn)題，但會(huì)增加管理開銷。標(biāo)記整理法結(jié)合標(biāo)記清除法和復(fù)制法的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)記并整理活動(dòng)對(duì)象，然后清除未標(biāo)記對(duì)象?？梢詼p少碎片化問(wèn)題，提高內(nèi)存利用率?；舅枷胪ㄟ^(guò)將內(nèi)存分為物理和邏輯兩個(gè)部分，將邏輯地址空間映射到物理地址空間，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的擴(kuò)充。優(yōu)點(diǎn)可以擴(kuò)大程序的地址空間，提高內(nèi)存利用率，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)和防止地址越界錯(cuò)誤。缺點(diǎn)需要增加額外的硬件設(shè)備和軟件開銷，降低訪問(wèn)速度和效率。虛擬內(nèi)存技術(shù)01文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的概念文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲(chǔ)空間的軟件，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、檢索和管理文件。文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)提供了一種組織和管理數(shù)據(jù)的方式，使得用戶可以方便地創(chuàng)建、刪除、修改和訪問(wèn)文件，同時(shí)還提供了數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)一致性等功能。文件系統(tǒng)的概念與功能文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組織文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)通常采用樹形結(jié)構(gòu)，根目錄是最高層次的目錄，其他目錄作為根目錄的子節(jié)點(diǎn)依次展開。文件系統(tǒng)的組織文件系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)塊的概念來(lái)組織和管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊是存儲(chǔ)空間分配的最小單位。文件系統(tǒng)通過(guò)訪問(wèn)控制列表（ACL）來(lái)控制用戶對(duì)文件的訪問(wèn)權(quán)限，包括讀、寫、執(zhí)行等操作。為了保護(hù)文件的安全，文件系統(tǒng)可以對(duì)文件進(jìn)行加密和壓縮，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。文件的訪問(wèn)控制文件的加密與壓縮文件系統(tǒng)的存取控制索引結(jié)構(gòu)為了提高文件檢索速度，文件系統(tǒng)可以采用索引結(jié)構(gòu)，如B樹、B+樹等，來(lái)組織和存儲(chǔ)文件。緩存技術(shù)文件系統(tǒng)可以利用緩存技術(shù)來(lái)提高文件訪問(wèn)速度，即將常用的文件數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中，減少磁盤訪問(wèn)次數(shù)。文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化01設(shè)備管理功能設(shè)備管理負(fù)責(zé)分配、回收和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的外部設(shè)備，確保設(shè)備正常運(yùn)行并滿足用戶需求。目標(biāo)提高設(shè)備利用率、減少設(shè)備沖突、提供穩(wěn)定的設(shè)備服務(wù)、降低系統(tǒng)維護(hù)成本。設(shè)備管理的功能與目標(biāo)根據(jù)設(shè)備類型、功能和特性，將設(shè)備分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。分類為每種設(shè)備分配唯一的標(biāo)識(shí)符，以便在系統(tǒng)中進(jìn)行識(shí)別和管理。標(biāo)識(shí)設(shè)備的分類與標(biāo)識(shí)驅(qū)動(dòng)程序操作系統(tǒng)為每種設(shè)備提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)傳輸。要點(diǎn)一要點(diǎn)二I/O控制方式根據(jù)設(shè)備的特性和需求，選擇合適的I/O控制方式，如輪詢、中斷、DMA等。設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序與I/O控制方式分配根據(jù)用戶需求和系統(tǒng)資源情況，合理分配設(shè)備資源，確保用戶請(qǐng)求得到及時(shí)響應(yīng)和處理?；厥债?dāng)設(shè)備不再被使用或出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)回收設(shè)備資源，進(jìn)行維護(hù)或更換，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。設(shè)備的分配與回收01安全與保護(hù)機(jī)制操作系統(tǒng)面臨的安全威脅包括病毒、木馬、黑客攻擊、系統(tǒng)漏洞等，這些威脅可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)崩潰或被非法控制。安全威脅防護(hù)策略包括防火墻、入侵檢測(cè)、病毒防范、漏洞修復(fù)等措施，以預(yù)防和應(yīng)對(duì)各種安全威脅。防護(hù)策略操作系統(tǒng)的安全威脅與防護(hù)策略訪問(wèn)控制是操作系統(tǒng)安全機(jī)制的核心，它通過(guò)控制用戶對(duì)系統(tǒng)資源（如文件、網(wǎng)絡(luò)資源等）的訪問(wèn)權(quán)限，防止未授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。訪問(wèn)控制權(quán)限管理是對(duì)用戶和應(yīng)用程序訪問(wèn)系統(tǒng)資源的權(quán)限進(jìn)行管理的機(jī)制，通過(guò)設(shè)置不同的權(quán)限級(jí)別，確保只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶和應(yīng)用程序才能執(zhí)行相應(yīng)的操作。權(quán)限管理訪問(wèn)控制與權(quán)限管理數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密是通過(guò)加密算法將明文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為密文數(shù)據(jù)，以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，防止數(shù)據(jù)被非法獲取或篡改。解密技術(shù)解密技術(shù)是將加密的密文數(shù)據(jù)還原為明文數(shù)據(jù)的過(guò)程，只有持有正確密鑰的用戶才能進(jìn)行解密操作。數(shù)據(jù)加密與解密技術(shù)安全審計(jì)安全審計(jì)是對(duì)操作系統(tǒng)中發(fā)生的各類安全事件進(jìn)行記錄、分析和評(píng)估的過(guò)程，通過(guò)審計(jì)可以發(fā)現(xiàn)