操作系統(tǒng)概述要點(diǎn)課件2023REPORTING操作系統(tǒng)定義與作用操作系統(tǒng)的歷史與發(fā)展操作系統(tǒng)的分類與比較操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)的設(shè)備管理目錄CATALOGUE2023PART01操作系統(tǒng)定義與作用2023REPORTING操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)軟件，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源。操作系統(tǒng)是一種中介軟件，它介于硬件和應(yīng)用程序之間，使應(yīng)用程序能夠方便地使用計(jì)算機(jī)硬件資源。操作系統(tǒng)是一種協(xié)調(diào)軟件，它協(xié)調(diào)和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源，使它們能夠協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能和效率。操作系統(tǒng)的定義123操作系統(tǒng)通過合理分配和調(diào)度計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，使得各種資源能夠得到充分地利用，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源利用率。提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源利用率操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序提供了各種方便的界面和工具，使得應(yīng)用程序能夠更加便捷地使用計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源。提供方便的界面和工具操作系統(tǒng)通過各種安全機(jī)制和穩(wěn)定性保障措施，保護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。保護(hù)系統(tǒng)安全和穩(wěn)定操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種進(jìn)程，包括進(jìn)程的創(chuàng)建、終止、調(diào)度和資源分配等。進(jìn)程管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)存資源，包括內(nèi)存的分配、釋放、保護(hù)和共享等。內(nèi)存管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)，包括文件的創(chuàng)建、讀取、寫入、刪除和備份等。文件系統(tǒng)管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)資源，包括網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)安全等。網(wǎng)絡(luò)管理操作系統(tǒng)的基本功能PART02操作系統(tǒng)的歷史與發(fā)展2023REPORTING操作系統(tǒng)的前身操作系統(tǒng)的起源可以追溯到早期的批處理系統(tǒng)和多道程序系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在硬件資源有限的情況下，通過資源管理和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)和資源共享。操作系統(tǒng)的誕生隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)，如MIT的CTSS和IBM的CP-40，這些系統(tǒng)通過時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)了多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的起源自20世紀(jì)60年代以來，操作系統(tǒng)經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段，包括無操作系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)、批處理系統(tǒng)、多道程序系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、微內(nèi)核操作系統(tǒng)等。發(fā)展階段隨著技術(shù)的發(fā)展，操作系統(tǒng)在資源管理、進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等方面都取得了顯著的進(jìn)步，同時(shí)也出現(xiàn)了許多經(jīng)典的操作系統(tǒng)，如Unix、Linux、Windows等。主要成果操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程多元化01現(xiàn)代操作系統(tǒng)已經(jīng)不再局限于單一的計(jì)算環(huán)境，而是向著多元化、智能化的方向發(fā)展，包括智能手機(jī)操作系統(tǒng)、平板電腦操作系統(tǒng)、云計(jì)算操作系統(tǒng)等。安全性02隨著網(wǎng)絡(luò)安全問題的日益突出，現(xiàn)代操作系統(tǒng)在安全性方面有了更高的要求，如訪問控制、數(shù)據(jù)加密等。高效性03現(xiàn)代操作系統(tǒng)在處理能力和速度方面都有了極大的提升，如采用多核處理技術(shù)、內(nèi)存管理優(yōu)化等?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)的特點(diǎn)PART03操作系統(tǒng)的分類與比較2023REPORTING總結(jié)詞批處理操作系統(tǒng)主要適用于科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)等需要大量計(jì)算的任務(wù)，具有高效、靈活和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)描述批處理操作系統(tǒng)將作業(yè)放入磁盤或磁帶中，然后由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度執(zhí)行。它主要適用于科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)等需要大量計(jì)算的任務(wù)，具有高效、靈活和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。批處理操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用戶之間共享計(jì)算機(jī)資源，具有多用戶交互性和高并發(fā)性等優(yōu)點(diǎn)?？偨Y(jié)詞分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用戶之間共享計(jì)算機(jī)資源。它具有多用戶交互性和高并發(fā)性等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)的需求。詳細(xì)描述分時(shí)操作系統(tǒng)VS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)外部事件做出響應(yīng)，具有高可靠性和高實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)描述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)外部事件做出響應(yīng)，具有高可靠性和高實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域，用于控制和監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行?？偨Y(jié)詞實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)總結(jié)詞網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能夠?qū)⒍嗯_(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交流，具有高效、靈活和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)描述網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能夠?qū)⒍嗯_(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交流。它具有高效、靈活和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)將多個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)組合成一個(gè)統(tǒng)一的分布式系統(tǒng)，具有高可靠性、高可用性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。分布式操作系統(tǒng)將多個(gè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)組合成一個(gè)統(tǒng)一的分布式系統(tǒng)，具有高可靠性、高可用性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算等領(lǐng)域，可以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的需求?？偨Y(jié)詞詳細(xì)描述分布式操作系統(tǒng)PART04操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成2023REPORTING微內(nèi)核結(jié)構(gòu)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)將操作系統(tǒng)的核心功能劃分為較小的獨(dú)立模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行特定的任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)可以按照不同的抽象級(jí)別進(jìn)行組織，形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。每個(gè)層次負(fù)責(zé)處理一組特定的系統(tǒng)任務(wù)，并向高層提供服務(wù)?；旌辖Y(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又提高了效率。操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)存管理內(nèi)存管理負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的內(nèi)存資源，包括內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)和內(nèi)存釋放等。進(jìn)程管理進(jìn)程管理負(fù)責(zé)創(chuàng)建、調(diào)度和終止進(jìn)程。它還負(fù)責(zé)分配處理器資源，確保各個(gè)進(jìn)程能夠有序地執(zhí)行。文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備（如硬盤、閃存等），并提供文件和目錄的創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除等操作接口。系統(tǒng)調(diào)用接口系統(tǒng)調(diào)用接口提供了一組應(yīng)用程序編程接口（API），允許應(yīng)用程序訪問操作系統(tǒng)的底層服務(wù)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備進(jìn)行通信，包括打印機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)等。操作系統(tǒng)的組成操作系統(tǒng)需要在硬件平臺(tái)上運(yùn)行，不同的硬件平臺(tái)需要不同的操作系統(tǒng)。硬件平臺(tái)操作系統(tǒng)需要與其他軟件進(jìn)行交互，包括編譯器、編輯器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。軟件環(huán)境操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境PART05操作系統(tǒng)的進(jìn)程管理2023REPORTING進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。操作系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)程的控制，包括創(chuàng)建、終止、阻塞、喚醒等操作，以及進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。進(jìn)程的定義與控制進(jìn)程控制進(jìn)程定義進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，負(fù)責(zé)在多個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行選擇，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等策略進(jìn)行調(diào)度。要點(diǎn)一要點(diǎn)二進(jìn)程切換當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要暫時(shí)停止運(yùn)行時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將其從運(yùn)行狀態(tài)中切換出來，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到其他進(jìn)程上。進(jìn)程的調(diào)度與切換進(jìn)程通信進(jìn)程之間需要進(jìn)行通信以共享數(shù)據(jù)或協(xié)調(diào)任務(wù)，常見的進(jìn)程通信方式包括管道、消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享內(nèi)存等。進(jìn)程協(xié)作為了完成共同的任務(wù)，進(jìn)程之間需要進(jìn)行協(xié)作，如生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型、讀者-寫者問題等，需要保證數(shù)據(jù)的一致性和同步性。進(jìn)程的通信與協(xié)作PART06操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理2023REPORTING內(nèi)存分配操作系統(tǒng)根據(jù)程序的需求，將內(nèi)存劃分為不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程。內(nèi)存回收當(dāng)一個(gè)進(jìn)程完成或被終止時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)回收該進(jìn)程所占用的內(nèi)存空間，以便重新分配給其他進(jìn)程使用。內(nèi)存的分配與回收操作系統(tǒng)通過內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，確保每個(gè)進(jìn)程只能訪問其自身所分配的內(nèi)存區(qū)域，防止非法訪問和越界操作。內(nèi)存保護(hù)多個(gè)進(jìn)程可以共享相同的物理內(nèi)存頁，以減少內(nèi)存消耗并提高效率。但需要解決頁的一致性和同步性問題。內(nèi)存共享內(nèi)存的保護(hù)與共享通過將內(nèi)存分為虛擬地址空間和物理地址空間，使得每個(gè)進(jìn)程都有獨(dú)立的虛擬地址，并通過頁表進(jìn)行地址翻譯。虛擬內(nèi)存當(dāng)物理內(nèi)存被填滿時(shí)，操作系統(tǒng)需要選擇一些頁面進(jìn)行置換，常用的頁面置換算法有先進(jìn)先出、最近最少使用、最不經(jīng)常使用等。頁面置換算法為了提高頁面訪問速度，操作系統(tǒng)在CPU中設(shè)置了頁面緩存，將最近訪問過的頁面存儲(chǔ)在緩存中，以便下次更快地訪問。頁面緩存虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化PART07操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)2023REPORTING文件系統(tǒng)定義文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件和目錄的軟件架構(gòu)。它提供了存儲(chǔ)、檢索和管理文件的方法。文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)通常采用樹狀結(jié)構(gòu)，根目錄作為頂點(diǎn)，子目錄作為分支，文件作為葉子節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)允許組織和管理大量的文件和目錄。文件系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)文件創(chuàng)建在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建新文件需要使用特定的系統(tǒng)調(diào)用。通常，創(chuàng)建新文件的操作包括指定文件名和文件類型，并分配足夠的存儲(chǔ)空間來保存文件內(nèi)容。文件讀寫為了讀取或?qū)懭胛募瑧?yīng)用程序需要使用文件路徑來定位文件，并使用相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用來執(zhí)行讀取或?qū)懭氩僮鳌Ｎ募到y(tǒng)通常提供多種讀寫模式，如順序讀寫、隨機(jī)讀寫和流式讀寫。文件的創(chuàng)建與讀寫備份文件是為了防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。操作系統(tǒng)通常提供一些工具和技術(shù)來備份文件，如全量備份、增量備份和差異備份。備份文件可以存儲(chǔ)在本地硬盤或其他存儲(chǔ)設(shè)備上。文件備份如果文件因?yàn)橐馔饣驉阂夤舳鴣G失或損壞，可以通過備份來恢復(fù)文件。操作系統(tǒng)通常提供一些工具和技術(shù)來恢復(fù)備份的文件，如還原備份、增量還原等。文件恢復(fù)文件的備份與恢復(fù)PART08操作系統(tǒng)的設(shè)備管理2023REPORTING分類輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存儲(chǔ)設(shè)備、終端設(shè)備等。