计算机操作系统的发展精品PPT课件

早期计算机的特点与局限性
特点 采用真空管作为逻辑元件
存储容量小，运算速度较慢
早期计算机的特点与局限性
• 采用机器语言编程，难以掌握和使用
早期计算机的特点与局限性
01
局限性
02
03
04
体积庞大，功耗高，可靠性差
价格昂贵，仅用于军事和科研 领域
缺乏系统软件和应用软件支持
02
计算机硬件技术的演进
真空管时代
晶体管计算机成为第二代计算机，为 计算机的商业化应用奠定了基础。
集成电路时代
集成电路的出现将多个晶体管、 电阻、电容等元件集成在一块硅 片上，进一步缩小了计算机体积
，提高了性能。
集成电路计算机成为第三代计算 机，广泛应用于各个领域。
代表作品：Intel 4004（1971年 推出，世界上第一款微处理器）
高级语言的特点
易于理解、编写和维护，具有更强的表达能力和抽象能力。
高级语言的发展历程
从结构化编程到面向对象编程，再到函数式编程等，不断推动着 软件技术的发展。
操作系统的发展历程
早期操作系统
01
批处理操作系统和分时操作系统，实现了基本的资源管理和任
务调度功能。
现代操作系统
02
以Unix和Windows为代表，提供了丰富的系统调用和图形用户
界面，支持多任务、多用户和网络功能等。
操作系统的未来发展趋势
03
云计算、物联网和人工智能等新兴技术将推动操作系统向更加
智能化、分布式和自适应的方向发展。
软件工程方法的提出与应用
01
软件危机的出现
随着软件规模的扩大和复杂度的增加，软件开发过程中出现了质量难以
保证、开发效率低下等问题。

பைடு நூலகம்
4.3 操作系统的功能
3.网络操作系统的功能
常用的网络操作系统有Windows NT、UNIX、Linux、 NetWare等。网络操作系统除具有一般操作系统的功能外，还 应该具有以下功能：
• 网络通信 • 网络资源管理 • 网络服务 • 网络管理 • 互操作
4.4 操作系统的分类
1.批处理操作系统
来描述一个进程 。
(2) 进程的状态 ：三个最基本的状态：运行态、就绪态、阻塞
态。
运行态
就绪态
阻塞态
4.5 一些基本概念及组成
(3) 进程调度 ：不同的系统会采用不同的调度算法 。
(4) 进程通信 ：包括进程的同步与互斥、管道通信、
共享内存、消息队列 、网络通信。
4.5 一些基本概念及组成
• 存储管理 (1) 单一分区：整个内存除了操作系统外，另外的内存空间只分
(1) 文件： 可以长期保存在外存中的、被赋名了的、信息单元的 集合
(2) 目录：目录是一些目录项的列表，每个目录项一般含有文件 名，以及文件控制说明信息(或文件的索引节点号)。
4.5 一些基本概念及组成
2.操作系统的基本组成
操作系统
用户接口
存储管理 进程管理 设备管理 文件系统
4.5 一些基本概念及组成
• 地址空间
(1) 物理空间：物理内存的连续的物理单元隔成物理地址，物理
(2)
地址的集合即为物理空间 。
(2) 逻辑空间：进程的逻辑地址的集合，这个地址的开始值通常
为0，一直到某个最大值。
4.5 一些基本概念及组成
• I/O设备 (1) 字符设备 ：以字符为单位发送或接收一个字符流。 (2) 块设备 ：信息存放在固定大小的块中，这些块有自己的地址 。 • 文件

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。

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。