2.1 操作系统的定义、功能与类型
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《操作系统》课程大纲操作系统课程大纲一、引言操作系统的定义与作用操作系统的发展历程二、操作系统基本概念1. 操作系统的定义和功能2. 操作系统的组成和体系结构3. 进程和线程4. 内存管理5. 文件系统三、操作系统的进程管理1. 进程管理的基本概念2. 进程的状态与转换3. 进程的调度算法4. 进程同步与通信5. 死锁的预防与解决四、存储管理1. 存储管理的基本概念2. 内存管理的组织与分配3. 虚拟内存管理4. 页面置换算法与性能优化五、文件系统与输入/输出管理1. 文件系统的基本概念2. 文件的逻辑与物理结构3. 文件系统的实现与优化4. 输入/输出系统的基本概念与管理六、操作系统安全与保护1. 操作系统安全的基本概念2. 访问控制与身份认证3. 安全漏洞与攻击方式4. 操作系统的保护机制与方法七、实验与案例分析1. 实验一:进程调度算法模拟2. 实验二:页面置换算法模拟3. 案例分析一:操作系统的可扩展性设计4. 案例分析二:操作系统的实时性保障八、教材与参考资料推荐1. 操作系统教材推荐2. 相关研究论文和经典著作推荐九、课程总结与展望1. 本课程的重点知识与技能总结2. 操作系统领域发展趋势展望通过本课程的学习,学生将全面掌握操作系统的基本概念、原理和技术,具备操作系统设计与实现的能力。
同时,通过实验和案例分析,学生将加深对操作系统理论的理解,并培养实际问题解决的能力。
通过本课程的学习,学生将为进一步研究操作系统提供必要的基础。
操作系统是计算机科学与技术专业的重要基础课程,也是计算机领域其他专业课程的重要基础。
通过本课程的学习,学生将为进一步学习相关专业课程奠定基础,提高专业素养。
备注:以上课程大纲仅供参考,实际教学内容可以根据具体情况进行调整和补充。
操作系统考点第一章:1,操作系统的定义(简述):操作系统是一组用于控制和管理计算机系统中所有资源的程序的集合,其任务是合理的组织计算机的工作流程,有效的组织诸资源协调一致的工作以完成各种任务,从何达到充分发挥资源效率方便用户使用计算机的目的。
2,操作系统的功能:<六大点要记得,下面的小点只要记得部分>(1)处理机管理,包括a 进程控制和管理b进程的同步和互斥c进程通信d进程死锁e线程控制和管理f处理器调度(2)存储管理,包括a存储分配b存储共享c地址转换与存储保护d存储扩充(3)设备管理,包括a提供I/O设备的控制与管理b提供缓冲区的管理c提供设备的独立性d外围设备的分配和去配e实现共享性I/O设备的驱动调度f实现虚拟设备(4)文件管理a提供文件逻辑组织方法b提供文件物理组织方法c提供文件存取方法d提供文件使用方法e实现文件的目录管理f实现文件的共享和存取控制g实现文件的存储空间管理(5)网络管理a网上资源管理功能b数据通信管理功能c网络管理功能(6)提供的良好的用户界面,她是直接关系到操作系统能否得到用户认可的一个关键问题。
3,操作系统的特性:(1)并发性(2)共享性(3)不确定性(4)虚拟性(区别并发与并行)4,通道是一种专用处理部件,它能控制一台或者多台外设工作,负责外部设备和内存之间的信息传输。
(注;主机与I/O之间并行程度最高的方式就是通道)第二章:1,操作系统可以通过程序接口和操作接口两种方式把它的服务和功能提供给用户。
程序接口也称应用程序接口(API)2,系统调用他是用户程序或者其他系统程序获得操作系统服务的唯一途径。
第三章:1,中断的概念:中断是指CPU对系统中或系统外发生异步事件的响应。
2,进程是为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享,所需的一个描述程序执行时动态特征的概念。
进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一个运动活动,是系统进行资源分配,调度和保护的独立单位3,(注意:七状态转换的条件,例如激活是将什么状态转换为什么状态4,PCB(进程控制块)是系统感知进程存在的唯一标志。
操作系统基础知识操作系统基础知识1:引言1.1 操作系统的定义和作用1.2 操作系统的发展历程2:操作系统的分类2.1 批处理操作系统2.2 分时操作系统2.3 实时操作系统2.4 分布式操作系统2.5 网络操作系统2.6 嵌入式操作系统3:操作系统的功能和特征3.1 进程管理3.1.1 进程调度3.1.2 进程同步3.2 内存管理3.2.1 内存分配3.2.2 内存保护3.2.3 页式存储管理3.3 文件系统3.3.1 文件的组织和管理 3.3.2 文件系统的实现方式 3.4 设备管理3.4.1 I/O控制3.4.2 磁盘调度算法4:进程管理4.1 进程的基本概念4.2 进程状态转换4.2.1 创建进程4.2.2 运行进程4.2.3 阻塞进程4.3 进程调度算法4.3.1 先来先服务调度算法 4.3.2 短作业优先调度算法 4.3.3 时间片轮转调度算法 4.3.4 多级反馈队列调度算法 4.4 进程同步与互斥4.4.1 临界区4.4.2 互斥量和信号量4.4.3 读者-写者问题4.4.4 哲学家就餐问题4.5 进程通信4.5.1 共享内存4.5.2 消息传递4.5.3 管道通信5:内存管理5.1 内存分配策略5.1.1 连续内存分配5.1.2 非连续内存分配 5.2 内存保护5.2.1 内存保护机制5.2.2 页面地址转换5.3 页式存储管理5.3.1 页表5.3.2 页面置换算法6:文件系统6.1 文件的组织和管理6.1.1 文件目录6.1.2 文件的打开和关闭 6.2 文件系统的实现方式 6.2.1 FAT文件系统6.2.2 UNIX文件系统6.2.3 NTFS文件系统7:设备管理7.1 I/O控制7.1.1 同步I/O7.1.2 异步I/O7.2 磁盘调度算法7.2.1 先来先服务算法7.2.2 最短寻道时间优先算法7.2.3 扫描算法7.2.4 C-SCAN算法附件:1:附件1: 示例代码2:附件2: 案例分析法律名词及注释:1:操作系统:操作系统是指控制和协调计算机硬件和软件资源,提供用户和其他软件之间的接口,实现计算机系统的管理和控制的一种系统软件。
操作系统知识点复习操作系统知识点复习协议一、关键信息1、操作系统的定义和功能定义:____________________________功能:____________________________2、进程管理进程的概念:____________________________进程的状态:____________________________进程同步与互斥:____________________________线程的概念:____________________________3、内存管理内存分配方式:____________________________虚拟内存:____________________________页面置换算法:____________________________ 4、文件系统文件的概念:____________________________文件的组织结构:____________________________文件的访问控制:____________________________5、设备管理I/O 控制方式:____________________________设备分配策略:____________________________磁盘调度算法:____________________________二、操作系统的定义和功能11 操作系统的定义操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。
它负责控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,合理地组织计算机的工作流程,为用户提供一个良好的、方便的、有效的使用环境。
111 操作系统的功能操作系统的主要功能包括处理器管理、内存管理、设备管理、文件管理和作业管理。
处理器管理12 进程的概念进程是程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
121 进程的状态进程通常具有就绪、运行和阻塞三种基本状态。
操作系统教案第一部分:操作系统引论(1)一、操作系统基本常识1.计算机是由硬件和软件两部分组成的,而操作系统(Operating System)是配置在计算机硬件之上的第一层软件,是对计算机硬件的第一次扩充。
操作系统是系统软件的基础,其他的系统软件,例如编译程序、汇编程序、数据库管理系统、诊断程序等,都是在操作系统的支持下工作的,都要依赖于操作系统,取得操作系统提供的各类服务。
2.操作系统的目标是什么?1)方便性:计算机硬件只能识别0或1,即只能识别机器代码,因此没有配置操作系统的计算机是难以使用的;如果配置了操作系统,则可以使用OS提供的各种命令来使用计算机系统,从而方便了用户,也使计算机变得易学易用。
2)有效性:操作系统可以管理CPU、I/O设备等系统资源,从而避免各种资源使用无需而引起的资源浪费现象。
配置了OS的计算机可有效改善系统的资源利用率和提高系统吞吐量。
3)可扩充性:OS采用模块化设计,可适应计算机硬件和体系结构的迅速发展,可方便增加新的功能模块和修改旧的功能模块。
4)开放性:为了适应不同的硬件系统和软件系统,实现硬件设备正确、有效地协同工作,以及实现应用程序地可移植性和互操作性,要求OS具有开放性。
说明:方便性和有效性是OS最重要的两个目标。
当前更重视OS使用上的方便性。
3.操作系统的作用有哪些?1)从一般用户的观点看,OS是用户和计算机硬件系统之间的接口;用户可以通过命令方式或者系统调用方式来使用计算机。
2)从资源管理的观点看,OS是计算机资源的管理者。
计算机的资源分为四类:处理器、存储器、I/O设备和信息(数据和程序),相应地,OS系统的主要功能也是对这四类资源的管理,即:处理机管理、存储器管理、I/O设备的管理、文件管理。
这也是本课程要介绍的主要内容。
3)OS可用作扩充机器。
没有任何软件支持的计算机,称为裸机,覆盖了软件的机器称为虚拟机(Virtual machine);每多覆盖一层软件,则虚拟机的功能就越强。
《操作系统》课程教案第一章:操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的概念操作系统的功能:进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和用户接口操作系统的分类:批处理系统、分时系统、实时系统和分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式,介绍操作系统的概念和功能通过案例分析,使学生了解操作系统的实际应用场景引导学生思考操作系统的未来发展1.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:操作系统的概述和分类案例:Windows、Linux、Mac OS等操作系统的介绍1.5 教学评估课堂讨论:了解学生对操作系统的认识和理解程度期中期末考试:测试学生对操作系统知识的掌握程度第二章:进程管理2.1 教学目标掌握进程的概念和属性理解进程的状态转换和调度算法掌握进程同步和互斥的原理及实现方法2.2 教学内容进程的概念和属性:进程的定义、进程的标识符、进程的属性进程的状态转换:进程的状态及其转换条件进程调度算法:先来先服务算法、短作业优先算法、轮转算法和高响应比优先算法进程同步和互斥:同步的概念、互斥的概念、信号量机制和管程机制2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式,使学生理解进程的概念和属性通过模拟实验,让学生掌握进程的状态转换和调度算法通过案例分析,使学生了解进程同步和互斥的应用场景2.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:进程的概念和属性、进程的状态转换和调度算法、进程同步和互斥实验软件:模拟进程调度和同步互斥的实验环境2.5 教学评估课堂讨论:了解学生对进程概念和属性的理解程度实验报告:评估学生对进程状态转换和调度算法的掌握程度期中期末考试:测试学生对进程管理知识的掌握程度第三章:存储管理3.1 教学目标掌握存储管理的基本概念和任务理解内存分配和回收策略掌握虚拟存储器和分页、分段机制3.2 教学内容存储管理的基本概念和任务:存储管理的任务、存储管理的层次结构内存分配和回收策略:首次适应法、最佳适应法和最坏适应法虚拟存储器:虚拟存储器的概念、虚拟内存的实现机制分页和分段机制:分页机制、分段机制、分页和分段的比较3.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式,使学生理解存储管理的基本概念和任务通过模拟实验,让学生掌握内存分配和回收策略通过案例分析,使学生了解虚拟存储器和分页、分段机制的应用场景3.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:存储管理的基本概念和任务、内存分配和回收策略、虚拟存储器和分页、分段机制实验软件:模拟内存分配和回收的实验环境3.5 教学评估课堂讨论:了解学生对存储管理基本概念和任务的理解程度实验报告:评估学生对内存分配和回收策略的掌握程度期中期末考试:测试学生对存储管理知识的掌握程度第四章:文件管理4.1 教学目标掌握文件和目录的概念理解文件存储结构和存取方法掌握文件系统的实现和操作4.2 教学内容文件和目录的概念:文件的概念、目录的概念文件存储结构和存取方法:顺序存储结构、存储结构、索引存储结构文件系统的实现和操作:文件系统的组织结构、文件系统的创建和删除、文件的打开和关闭4.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式,使学生理解文件和目录的概念通过模拟实验,让学生掌握文件存储结构和存取方法通过案例分析,使学生第四章:文件管理(续)4.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:文件和目录的概念、文件存储结构和存取方法、文件系统的实现和操作实验软件:模拟文件存储和访问的实验环境4.5 教学评估课堂讨论:了解学生对文件和目录概念的理解程度实验报告:评估学生对文件存储结构和存取方法的掌握程度期中期末考试:测试学生对文件管理知识的掌握程度第五章:作业管理5.1 教学目标掌握作业的概念和分类理解作业调度和进程调度的关系掌握作业管理和进程管理的基本方法5.2 教学内容作业的概念和分类:批作业、交互式作业、批处理作业作业调度:作业调度的任务和算法进程调度:进程调度的任务和算法作业管理和进程管理的基本方法:作业队列的管理、进程队列的管理5.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式,使学生理解作业的概念和分类通过模拟实验,让学生掌握作业调度和进程调度的关系通过案例分析,使学生了解作业管理和进程管理的基本方法5.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:作业的概念和分类、作业调度和进程调度的关系、作业管理和进程管理的基本方法实验软件:模拟作业调度和进程调度的实验环境课堂讨论:了解学生对作业概念和分类的理解程度实验报告:评估学生对作业调度和进程调度的掌握程度期中期末考试:测试学生对作业管理知识的掌握程度第六章:用户接口6.1 教学目标掌握命令接口和图形用户接口的概念理解命令接口的设计和实现理解图形用户接口的设计和实现6.2 教学内容命令接口的概念:命令接口的定义、命令接口的设计原则命令接口的实现:命令的解析、命令的执行图形用户接口的概念:图形用户接口的定义、图形用户接口的设计原则图形用户接口的实现:图形界面的设计、图形界面的交互6.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式,使学生理解命令接口和图形用户接口的概念通过模拟实验,让学生掌握命令接口的设计和实现通过案例分析,使学生了解图形用户接口的设计和实现6.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:命令接口和图形用户接口的概念、设计和实现实验软件:模拟命令接口和图形用户接口的实验环境课堂讨论:了解学生对命令接口和图形用户接口概念的理解程度实验报告:评估学生对命令接口设计和实现的掌握程度期中期末考试:测试学生对用户接口知识的掌握程度第七章:操作系统安全7.1 教学目标掌握操作系统安全的基本概念理解操作系统的安全机制掌握操作系统的安全策略7.2 教学内容操作系统安全的基本概念:安全威胁、安全属性操作系统的安全机制:访问控制、身份认证、审计和监控操作系统的安全策略:最小权限原则、安全分层模型7.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式,使学生理解操作系统安全的基本概念通过模拟实验,让学生掌握操作系统的安全机制通过讨论,使学生了解操作系统的安全策略7.4 教学资源教材:《操作系统概念》或《现代操作系统》课件:操作系统安全的基本概念、安全机制和安全策略案例:操作系统安全威胁的实例分析7.5 教学评估课堂讨论:了解学生对操作系统安全概念的理解程度案例分析报告:评估学生对操作系统安全机制的掌握程度期中期末考试:测试学生对操作系统安全知识的掌握程度第八章:操作系统性能评价8.1 教学目标掌握操作系统性能评价的基本概念和方法理解操作系统性能评价的指标和准则掌握操作系统性能评价的实验方法和工具8.2 教学内容操作系统性能评价的基本概念:性能评价的目的、性能评价的方法操作系统性能评价的指标和准则:响应时间、吞吐量、CPU利用率操作系统性能评价的实验重点和难点解析1. 进程的概念和属性:理解进程的定义和各种属性是理解操作系统其他概念的基础。
操作系统重点第一章操作系统概论一、操作系统的定义及目标定义:操作系统是管理系统资源、控制程序执行,改善人机界面,提供各种服务,合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
目标:方便用户使用;扩大机器功能;管理系统资源;提高系统效率;构筑开放环境。
二、计算机系统的层次硬件层;操作系统层;支撑软件层;应用软件层三、操作系统的资源管理技术资源复用:操作系统让众多进程共享有限的物理资源称为资源复用。
分为空分和时分。
空分复用--资源可以进一步分割成更多和更小的单位供进程使用。
时分复用--不能分割,进程在一个时间片内以独占方式使用整个物理资源。
资源虚化:本质是对资源进行转化、模拟或整合,把一个物理资源转变为逻辑上的多个对应物。
虚化技术可以解决某类物理资源数量不足的难题,能够为应用程序提供更易于使用、高效的虚拟资源,并创建更好的运行环境。
资源抽象:指通过创建软件来屏蔽硬件资源的物理特性和接口细节,简化对硬件资源的操作、控制和使用,不考虑物理细节,对资源执行操作。
资源复用和资源虚化的主要目标是解决物理资源数量不足的问题,资源抽象则用于处理系统的复杂性,重点解决资源的易用性。
四、操作系统的基础抽象进程抽象:进程是对于进入主存的当前运行程序在处理器上操作的状态集的一个抽象。
理论上每个进程都是独立执行的单元,运行时至少需要处理器和主存;实际上,若干进程时分或空分复用这些资源。
虚存抽象:物理内存被抽象成虚拟主存,每个进程独占一个硕大的虚存空间。
虚存通过对主存和磁盘的管理来实现。
进程的虚拟主存中的内容存储在磁盘上,主存作为磁盘的高速缓存。
文件抽象:为了方便对磁盘、磁带、光盘等存储设备的使用,通常将其抽象使得所存放的信息可以表示为一个命名的逻辑字节流-----文件。
文件是磁盘等设备的抽象。
文件抽象对于信息的存储、检索、更新、共享和保护带来很多好处。
五、开发(或学习)操作系统与开发(或学习)应用软件有什么不同开发(或学习)两者需要了解的知识领域不同。
计算机操作系统设计基础知识计算机操作系统(Computer Operating System)是指控制和管理计算机硬件与软件资源,合理组织计算机工作流程,为用户和其他软件提供各种服务的系统软件。
操作系统是计算机系统的核心,它负责协调与管理计算机系统的各项资源,并提供各种服务,以方便用户使用计算机系统。
本文将介绍计算机操作系统设计的基础知识。
一、操作系统的定义与作用操作系统是位于硬件与应用软件之间的一层软件,它管理计算机系统的硬件资源,提供给用户和应用程序一个简单而统一的接口,使得用户可以方便地使用计算机。
操作系统的主要作用包括:1. 硬件资源管理:操作系统负责管理计算机系统的各种硬件资源,包括中央处理器(CPU)、内存、磁盘、输入输出设备等,以确保资源的合理分配和高效利用。
2. 进程和线程管理:操作系统管理计算机系统中的进程和线程,确保它们能够正确地并发执行,并提供各种进程调度算法以优化系统性能。
3. 内存管理:操作系统监控和管理计算机系统的内存,包括内存的分配与释放、内存的映射、虚拟内存技术等,以提供给应用程序一个统一的内存空间。
4. 文件系统管理:操作系统负责管理计算机系统中的文件和文件系统,包括文件的创建、读写、删除等操作,以及文件的组织、共享与保护。
5. 设备驱动程序:操作系统提供各种设备驱动程序,用于与计算机系统中的各类硬件设备进行通信和管理。
6. 用户接口:操作系统提供用户与计算机系统之间的接口,使得用户可以方便地进行各种操作,如命令行界面、图形用户界面等。
二、操作系统的基本设计原则1. 单一的用户体验:操作系统应该提供给用户一个统一而简单的接口,使得用户可以方便地使用计算机系统,而不需要关心底层硬件和系统细节。
2. 安全与可靠性:操作系统应该具有良好的安全性和可靠性,保护系统和用户的数据不被损坏或泄露,防止恶意程序对系统进行破坏。
3. 高效与优化:操作系统应该尽可能地提高系统的性能和效率,通过合理的调度算法、内存管理策略和文件系统设计等来优化系统的运行。