OS01操作系统概论 PPT课件

分时操作系统
分时操作系统采用时间片轮转的方式处理 多个用户的请求，保证了每个用户都能得 到及时的响应。
网络操作系统
网络操作系统具有强大的网络管理功能， 支持多种网络协议和网络服务，使得计算 机网络更加高效、可靠、安全。
实时操作系统
实时操作系统能够在规定的时间内对外部 输入的信息做出处理，并控制所有实时设 备和实时任务协调一致地工作。
动态分区
根据作业的大小动态地建 立分区，使分区大小正好 适应作业的需要。
分区的分配与回收
采用一定的算法将空闲分 区分配给请求者，当作业 完成后将作业占用的分区 回收。
页式存储管理
01 02
基本思想
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。
中断处理的概念
中断处理是指当设备发出中断请求时，CPU暂 停当前任务并转去处理中断请求的过程。
ABCD
设备驱动程序的功能
包括设备的初始化、设备的打开和关闭、设备的 读写以及设备的状态查询等。
中断处理的流程
包括中断请求的响应、中断服务程序的执行以及 中断返回等步骤。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
THANKS
感谢观看
访问控制与安全策略
访问控制机制
操作系统通过用户认证、文件权限、访问控制列表（ACL）等机制 实现访问控制，防止未经授权的访问。
安全策略实施
操作系统应实施强制访问控制（MAC）、自主访问控制（DAC） 等安全策略，确保只有经过授权的用户才能访问敏感资源。
审计与监控
操作系统应具备审计和监控功能，记录用户的操作行为，以便事后分 析和追责。

操作系统引论-3
用户与操作系统的接口
1.命令接口 （交互式命令接口） 1)联机命令接口
由一组键盘操作命令及命令解释程序所组成
（批处理用户接口） 2)脱机命令接口
用JCL写的作业说明书
2.程序接口
访问系统资源，取得系统服务的唯一途径 系统调用，高级语言的库函数
3.图形接口
GUI
Graphical User Interface
操作系统引论-4
操作系统的作用(2)
作为计算机系统资源的管理者
运算器 控制器 CPU
硬件
存储器
输 入 输 出 I/O 文件
软件
数据、信息
操作系统引论-5
操作系统的作用(3)
OS用作扩充机器(extended machine）
‫٭‬ ‫٭‬ ‫٭‬
4．开放性
系统能支持世界标准规范
操作系统引论-2
1.1.2

操作系统的作用(1)
作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使 用计算机系统
软件接口
用户 应用软件开发人员 应用软件 支撑软件
操作系统开发人员
系
统
操作系统
软
件
计算机硬件
图1-1 OS作为接口的示意图
Windows
UNIX 、Linux
多用户必定多任务，单任务必定单用户，但多 任务可能单用户也可能多用户，单用户可能多 任务也可能单任务。
操作系统引论-16
1.3 操作系统的基本特征
1. 并发(Concurrence)
并行(parallel) ：指两个或多个事件在同一时刻发生。 并发：是两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 在单处理机系统中，并发是宏观上并行，微观上串行 进程(Process)：系统中能独立运行并作为资源分配的基 本单位。引入线程后，独立运行的单位变为线程 (Threads)。

信息工程大学电子技术学院401教研室
第一章 操作系统概述
作业与思考题
1．操作系统作用？ 2．为什么说多道系统的产生标志着操作系统进入成熟阶段?
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1.3 操作系统的发展过程
4.影响响应时间的主要因素 用户数目 时间片长度 对换速度 对换信息量
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1.3 操作系统的发展过程
六、实时系统 实时控制系统 实时信息处理 特点： 同时性 独立性 交互性 及时性 高可靠性
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1.4 操作系统的特征与功能
存储管理
2
1
处理机管理
3
功 能
4
设备管理 文件管理
5
用户接口
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1.5 操作系统的结构设计
一、传统结构 1.无结构操作系统 2.模块化结构 模块内聚性 模块耦合性 3.有序分层结构
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1.5 操作系统的结构设计
二、微内核结构 特征：1.客户机/服务器模式 2 .面向对象技术 3.微内核技术
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1.2 操作系统的目标和作用
方 便
有
1
性
效 性
2
目 标
4
3
可 扩 充 性
开
放
性
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1.2 操作系统的目标和作用
二、作用
应用程序 系统实用程序 OS 用户
裸机
硬件的扩充 资源管理 用户接口
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目标要求与考核方法

无操作系统的计算机系统 单道批处理系统 多道批处理系统 分时系统 实时系统
1、无操作系统的计算机系统
人工操作方式 缺点——人机速度矛盾 用户独占全机、CPU等待人工操作 联机输入输出（On-Line I/O）方式 脱机输入输出（Off-Line I/O）方式 关键设备：外围机、磁带 优点：减少CPU的空闲时间、提高I/O速度
计算机操作系统 Operating System
赵天昀 zhaotianyun@
教材 《计算机操作系统》汤小丹等编著 2007年版 西安电子科技大学出版社； 参考书目 1.《操作系统原理》屠祁等编著 第三版 清华大学出版社 2.《操作系统教程》 陆松年主编 2000年版 电子工业出版社 3.《操作系统教程》 孙钟秀主编 2003年版 高等教育出版社
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如果用户有某种需求，既可直接利用计算机硬件的功能来实
现，也可利用操作系统的功能来实现，但是两者实现难度和复 杂度不同，易理解程度也不同。操作系统就是在逻辑上向用户 提供了一台更好用的计算机。
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操作系统软件按照多数人的工作和生活需求以及应
用习惯来提供其功能和操作界面，隐蔽了对于多数人 来说不需要了解的在硬件层次上的细节。
4、分时系统
分时系统的产生原因——用户的需求
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人机交互能力的需求 共享主机 方便用户上机
分时系统：是指一台主机上连接了多个终端，同 时允许多个用户通过自己的终端，以交互的方式使 用计算机，共享主机中的资源。 分时系统实现中的关键问题：
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及时接收－多路卡 及时处理－作业直接进内存、时间片轮转
分时系统的实现方法
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交互式作业直接进入内存 以分配时间片方式实现 类型：
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单缓冲、双缓冲、循环缓冲、缓冲 池等。
03
02
缓冲区的作用
缓解CPU与外设之间速度不匹配的 矛盾，提高数据传输效率。
缓冲区的管理策略
缓冲区分配、缓冲区回收、缓冲区 满和空的处理等。
04
06
现代操作系统技术
微内核操作系统
微内核架构
微内核仅包含最基本的 功能，如进程调度、内 存管理和进程间通信等 ，其他服务以用户态进 程形式存在。
操作系统的分类与发展
分类
根据使用环境和应用需求，操作系统 可分为批处理系统、分时系统、实时 系统、网络操作系统等。
发展
随着计算机技术的飞速发展，操作系 统也在不断演进，从早期的简单批处 理系统发展到现代的多用户、多任务 、多媒体操作系统。
操作系统的基本特征
并发性
共享性
操作系统可以同时处理多个任务或事件。
I/O控制方式
程序直接控制方式
CPU直接控制外设，进行数据 的输入输出操作。
中断控制方式
外设准备就绪后，向CPU发出 中断请求，CPU响应中断后进 行数据传输。
DMA控制方式
在外设和内存之间开辟直接的 数据交换通道，减少CPU的干 预。
通道控制方式
CPU通过通道来控制外设，实 现更高效的数据传输。
请求分段存储管理
在段式存储管理的基础上，增加请求调段和段置换功能。
请求分页存储管理
在页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换功能 。
虚拟存储的优缺点
扩大内存容量、提高内存利用率、方便用户编程等；但需 要额外的软硬件支持、可能增加系统开销等。
04
文件管理
文件与文件系统
文件的概念
文件是存储在外部介质上的数据集合，是操作系统进行管理和操作 的基本单位。

操作系统概念
第二章：计算机系统结构
本章主要内容
计算机系统操作 I/O结构 存储结构 存储层次 硬件保护 网络结构 (*)
.
2
现代计算机系统
磁盘
打印机
磁带驱动器
CPU 系统总线
磁盘控制器
打印机 控制器
内存控制器 内存
.
磁带驱动器 控制器
3
2.1 计算机系统操作
I/O设备和CPU可以并发执行 一个设备控制器负责一类设备
.
18
双重模式操作
为了确保操作正常，必须保护操作系统和所有 其他程序及数据使之不受任何故障程序的影响。 所有共享资源都需要保护。
OS必须提供硬件支持用来区分至少以下两种 操作模式
用户模式（user mode） － 代表用户在执行 监督程序模式（monitor mode）－ 代表OS在
执行
.
磁盘控制器决定了磁盘设备与计算机之间的逻 辑交互
.
12
移动磁头的磁盘装置
.
13
2.4 存储层次
存储系统按层次组织在一起
速度（Speed） 价格（Cost） 易失性（Volatility）
缓冲（Caching） － 将信息复制到更快速的存 储系统；主存可以看成是辅存的最后一级缓冲
.
14
异步I/O － I/O启动后，控制权无须等待I/O操作完成就 可返回给用户进程。
系统调用 － 请求OS允许用户等待I/O操作的完成
设备状态表包含了每个I/O设备的一个条目，用来指示该 设备的类型、地址和状态（不工作、空闲或繁忙）
OS通过查询I/O设备表来判断设备的状态，并修改该条 目，以反映出现了中断。
时模式位（mode bit）设为监督模式 监督程序检验参数的合法性，执行请求，并将

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
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