操作系統(tǒng)基礎(chǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程課件

操作系統(tǒng)基礎(chǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)用戶界面安全與維護(hù)目錄CONTENT操作系統(tǒng)概述01操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于管理和控制計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的系統(tǒng)軟件，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心組成部分。操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的主要作用是提供統(tǒng)一的資源管理、任務(wù)調(diào)度和用戶界面，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源得到充分利用，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率和可靠性。資源管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源，包括處理器、內(nèi)存、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配和調(diào)度。任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的多個(gè)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)、系統(tǒng)負(fù)載等條件進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。用戶界面操作系統(tǒng)提供用戶界面，使用戶能夠方便地與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互，包括命令行界面和圖形用戶界面等。操作系統(tǒng)的功能單用戶操作系統(tǒng)只能支持一個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，如DOS。多用戶操作系統(tǒng)支持多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，如UNIX、Linux和Windows。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力的操作系統(tǒng)，主要用于工業(yè)控制、航空航天等領(lǐng)域，如RTOS。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的操作系統(tǒng)，如WindowsServer和LinuxServer。操作系統(tǒng)的分類進(jìn)程管理02程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程運(yùn)行態(tài)、阻塞態(tài)、就緒態(tài)。進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)程的定義123進(jìn)程已獲得除CPU之外所需資源，等待分配CPU以運(yùn)行。就緒狀態(tài)進(jìn)程占用CPU，并在CPU上執(zhí)行。運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)程因等待某個(gè)條件成立而無法繼續(xù)執(zhí)行。阻塞狀態(tài)進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)程調(diào)度算法先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、最短剩余時(shí)間優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法等。進(jìn)程切換保存和恢復(fù)運(yùn)行進(jìn)程的上下文，將上下文切換到就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程。進(jìn)程的調(diào)度VS多個(gè)進(jìn)程按照一定順序執(zhí)行，協(xié)同完成任務(wù)?；コ舛鄠€(gè)進(jìn)程不能同時(shí)對(duì)某一資源進(jìn)行操作，防止發(fā)生沖突。同步進(jìn)程的同步與互斥內(nèi)存管理03ABCD內(nèi)存的分類隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）允許數(shù)據(jù)在任何位置被讀取或?qū)懭?，速度較快，但斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。高速緩存存儲(chǔ)器（Cache）用于存儲(chǔ)CPU經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)訪問速度。只讀存儲(chǔ)器（ROM）數(shù)據(jù)只能被讀取，不能被寫入，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。輔助存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）如硬盤、光盤等，用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，訪問速度較慢。靜態(tài)內(nèi)存分配在編譯時(shí)確定變量在內(nèi)存中的位置和大小，不能動(dòng)態(tài)分配或釋放。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配在運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)分配和釋放內(nèi)存。內(nèi)存池將預(yù)先分配的內(nèi)存塊組成一個(gè)內(nèi)存池，根據(jù)需要從池中分配或回收內(nèi)存塊。內(nèi)存的分配方式030201內(nèi)存的回收策略標(biāo)記清除（Mark-Sweep）首先標(biāo)記所有活躍的對(duì)象，然后清除未被標(biāo)記的對(duì)象。復(fù)制（Copying）將所有對(duì)象復(fù)制到新的內(nèi)存區(qū)域，然后清除舊內(nèi)存區(qū)域。標(biāo)記壓縮（Mark-Compact）標(biāo)記所有活躍對(duì)象，并將所有對(duì)象壓縮到一端，然后清除邊界以外的對(duì)象。分代收集（Generational）根據(jù)對(duì)象的生命周期將內(nèi)存劃分為不同的代，不同代采用不同的回收策略。文件系統(tǒng)04文件系統(tǒng)的定義文件系統(tǒng)通常由文件分配表、目錄結(jié)構(gòu)和其他元數(shù)據(jù)組成，用于跟蹤和管理磁盤上的數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)的組成文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲(chǔ)和檢索的軟件架構(gòu)。它提供了一種組織、存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的方式，使得用戶可以方便地創(chuàng)建、刪除、修改和訪問文件。文件系統(tǒng)定義文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、檢索和管理數(shù)據(jù)，使得操作系統(tǒng)可以有效地管理磁盤空間，并提供一種方便的方式來訪問和操作文件。文件系統(tǒng)的作用文本文件包含二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如可執(zhí)行文件、圖像和音頻等。二進(jìn)制文件圖像文件音頻文件01020403包含音頻數(shù)據(jù)，如MP3、WAV和AAC等格式。包含純文本內(nèi)容，如文檔、腳本和源代碼等。包含圖像數(shù)據(jù)，如JPEG、PNG和BMP等格式。文件的分類扁平結(jié)構(gòu)所有文件都存儲(chǔ)在根目錄下，沒有層級(jí)關(guān)系。目錄結(jié)構(gòu)通過文件夾或目錄來組織文件，形成樹狀結(jié)構(gòu)。索引結(jié)構(gòu)通過索引來快速查找和管理文件。流式結(jié)構(gòu)將文件分成若干個(gè)數(shù)據(jù)流，按順序存儲(chǔ)和管理。文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)讀權(quán)限允許用戶讀取文件內(nèi)容。刪除權(quán)限允許用戶刪除文件。執(zhí)行權(quán)限允許用戶執(zhí)行可執(zhí)行文件。寫權(quán)限允許用戶修改或?qū)懭胛募?nèi)容。文件的訪問控制用戶界面05高效、靈活、可進(jìn)行自動(dòng)化腳本編寫。學(xué)習(xí)曲線較陡峭，需要用戶具備一定的技術(shù)背景和知識(shí)。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)命令行界面圖形用戶界面直觀、易用、適合普通用戶使用。優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于CLI不夠高效，可能會(huì)占用更多的系統(tǒng)資源。缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高度交互性、沉浸感強(qiáng)、可提供全新的用戶體驗(yàn)。缺點(diǎn)設(shè)備成本較高，需要一定的技術(shù)支持和維護(hù)。虛擬現(xiàn)實(shí)界面安全與維護(hù)06用戶權(quán)限管理通過用戶賬戶和權(quán)限設(shè)置，控制用戶對(duì)系統(tǒng)資源的訪問，保證系統(tǒng)安全。防火墻通過防火墻技術(shù)，防止外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的非法訪問和攻擊。入侵檢測(cè)與防御實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)異常行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并防御惡意攻擊。操作系統(tǒng)的安全機(jī)制災(zāi)難恢復(fù)在系統(tǒng)故障或數(shù)據(jù)丟失時(shí)，通過備份數(shù)據(jù)快速恢復(fù)系統(tǒng)。增量備份與差異備份根據(jù)需要選擇不同的備份策略，提高備份效率和恢復(fù)速度。數(shù)據(jù)備份定期對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，確保數(shù)據(jù)安全。系統(tǒng)備份與恢復(fù)進(jìn)程管理合理分配系統(tǒng)資源，優(yōu)化進(jìn)程調(diào)度，提高