《操作系统第二章》PPT课件-2024鲜版
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包括用户接口、文件目录系统、存取控制模块、逻辑文件系统与基本 文件系统。
2024/3/27
19
文件的逻辑结构与物理结构
2024/3/27
文件的逻辑结构
从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立 于文件的物理特性，又称为文件组织。
文件的物理结构
又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能 有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
第三代（1960s-1980s）
第四代（1980s至今）
集成电路和多道程序设计，分时操作系统 和实时操作系统出现。
大规模集成电路和微处理器，个人计算机和 网络操作系统出现。
2024/3/27
5
操作系统的分类与特点
01
批处理操作系统
用户将作业交给系统操作员，由操作员将作业组成一批作业输入到计算
机中，然后由作业调度程序自动选择作业运行。
31
恶意软件防范与检测
恶意软件类型
病毒、蠕虫、木马、勒索软件等。
防范措施
安全更新与补丁管理、防火墙配置、安全软件安 装与使用。
检测与响应
恶意软件检测工具与技术、应急响应计划与实施 。
2024/3/27
32
感谢您的观看
THANKS
2024/3/27
33
文件的逻辑结构与物理结构之间的关系
文件的逻辑结构是面向用户的，而文件的物理结构是面向操作系统的。文件的逻辑结构是 文件的物理结构的抽象，而文件的物理结构是文件的逻辑结构的实现。
20
文件目录与文件共享
文件目录的概念
文件目录是记录系统中所有文件的名 字及其存放地址的目录表，表中还可 包含关于文件的说明信息或控制信息 。
功能
提供计算机运行的基本环境，管理计算机资源，提供用户与计算机硬件系统之 间的接口，控制程序的执行，改善人机界面，提供其他软件的开发平台。
2024/3/27
4
操作系统的历史与发展
第一代（1940s-1950s）
真空管和穿孔卡片，无操作系统概念。
第二代（1950s-1960s）
晶体管和批处理系统，出现操作系统雏形 。
程控制信息等。
操作系统通过PCB对进程实施管 理和控制，如进程的创建、撤销 、阻塞、唤醒等操作都需要修改
PCB中的信息。
11
进程调度算法
2024/3/27
01
进程调度算法是操作系统用来确定处理器分配给哪个进程使 用的策略和方法。
02
常见的进程调度算法包括：先来先服务FCFS、短作业优先 SJF、优先级调度算法PSA、时间片轮转RR等。
文件保护的方法
存取控制矩阵、存取控 制表、用户权限表、密
码保护等。
文件安全的概念
确保文件在创建、存储 、传输和处理过程中不 被非法访问、篡改或破
坏。
22
文件安全的方法
加密技术、访问控制技 术、防火墙技术等。
05 设备管理
2024/3/27
23
设备管理的功能与任务
提供设备控制与处理功能
包括设备驱动、设备中断处理、缓冲区管理 等。
百度文库
文件目录的作用
文件共享的方式
基于索引结点的共享方式（硬链接） 、利用符号链实现文件共享（软链接 ）。
实现“按名存取”、提高对目录的检 索速度、文件共享、允许文件重名。
2024/3/27
21
文件保护与安全
文件保护的概念
防止文件被破坏及非法 访问，以确保文件的正 确性、安全性和保密性
。
2024/3/27
2
进程状态之间的转换包括：就绪->执行、执行-> 就绪、执行->阻塞、阻塞->就绪等。
3
进程状态的转换是由操作系统内核中的进程调度 程序控制的。
2024/3/27
10
进程控制块PCB
进程控制块PCB是操作系统中用 于描述进程状态和特性的数据结
构。
2024/3/27
PCB中包含了进程标识符、处理 器状态信息、进程调度信息、进
身份验证、授权、访问控制列表（ACL）。
安全策略制定与实施
最小权限原则、分离职责原则、深度防御原则。
权限管理
用户权限、角色权限、对象权限。
30
加密技术与密钥管理
2024/3/27
加密技术原理
对称加密、非对称加密、混合加密。
密钥管理
密钥生成、存储、分发、更新与销毁。
加密在操作系统中的应用
文件加密、磁盘加密、网络通信加密等。
2024/3/27
25
设备分配与回收
2024/3/27
设备分配策略
考虑设备的类型、数量、状态以及用户请求等因素，制定合理的 设备分配策略。
设备分配算法
常用的有先来先服务（FCFS）、优先级高者优先（HPF）等算法 ，根据实际需求选择合适的算法进行设备分配。
设备回收机制
在用户进程使用完设备后，及时回收设备资源，以便其他进程使用 。
中断驱动I/O方式
设备通过中断请求CPU服务， CPU响应中断后执行相应的 I/O操作，提高了CPU的利用 率。
DMA（直接内存访问） I/O方式
主存与设备之间开辟直接数据 通路，减少了CPU的干预，提 高了数据传输速率。
通道控制方式
引入通道控制部件，实现CPU 、通道和I/O设备之间的并行 操作，进一步提高了系统效率 。
中难以实现。
2024/3/27
17
04 文件系统
2024/3/27
18
文件与文件系统的概念
文件的概念
文件是操作系统中进行数据管理的基本单位，是一组相关信息的集 合。
文件系统的概念
文件系统是操作系统中负责管理文件的一组软件和数据结构，它提 供了文件的存储、访问、保护和共享等功能。
文件系统的层次结构
内存碎片问题
频繁的内存分配和回收可 能导致内存碎片问题，降 低内存利用率。
14
内存保护与安全
内存保护机制
操作系统通过硬件和软件 手段保护内存中的数据和 程序不被非法访问或破坏 。
2024/3/27
访问权限控制
对不同内存区域设置不同 的访问权限，防止程序越 界访问或非法修改其他程 序的数据。
安全漏洞与攻击
8
进程的概念与特性
2024/3/27
01
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的 执行过程。
02
进程具有动态性、并发性、独立性、异步性等特性。
进程的状态信息存储在进程控制块PCB中，操作系统通过PCB对
03
进程实施管理和控制。
9
进程的状态与转换
1
进程的状态包括就绪状态、执行状态、阻塞状态 等。
《操作系统第二章》 PPT课件
2024/3/27
1
目录
CONTENTS
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 操作系统安全
2024/3/27
2
01 操作系统概述
2024/3/27
3
操作系统的定义与功能
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及 方便用户使用的程序的集合。
03
不同的调度算法具有不同的特点和适用场景，需要根据实际 需求进行选择和设计。
12
03 内存管理
2024/3/27
13
内存的分配与回收
01
02
03
静态分配
程序在编译或链接时确定 内存需求，操作系统在程 序装入内存时一次性分配 所需内存空间。
2024/3/27
动态分配
程序在运行时根据需要动 态申请和释放内存空间， 操作系统提供相应的内存 分配和回收机制。
6
操作系统的分类与特点
网络操作系统
是基于计算机网络的，是在各种计算 机操作系统上按网络体系结构协议标 准开发的软件，包括网络管理、通信 、安全、资源共享和各种网络应用。
分布式操作系统
大量的计算机通过网络被连结在一起 ，可以获得极高的运算能力及广泛的 数据共享。
2024/3/27
7
02 进程管理
2024/3/27
16
页面置换算法
FIFO算法
按照页面进入内存的先后顺序进 行置换，即最早进入内存的页面
最先被置换出去。
LRU算法
根据页面最近被访问的时间进行 置换，即最近最久未使用的页面
最先被置换出去。
OPT算法
一种理论上的最优算法，它选择 将来最长时间不会被访问的页面 进行置换。由于需要预知未来的 页面访问情况，因此在实际系统
2024/3/27
02 03
分时操作系统
一台主机连接了多个配有显示器和键盘的终端并由此所组成的系统。该 系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享 主机中的资源。
实时操作系统
是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理， 其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出 快速响应，并控制所有实时任务协调一致地运行。
27
06 操作系统安全
2024/3/27
28
操作系统安全概述
2024/3/27
操作系统安全的重要性
保护系统资源，防止未经授权的访问和破坏。
安全威胁与攻击类型
病毒、蠕虫、木马、黑客攻击等。
安全目标与原则
机密性、完整性、可用性、可控性、不可否认性。
29
访问控制与安全策略
2024/3/27
访问控制机制
26
设备驱动程序与中断处理
2024/3/27
设备驱动程序
与硬件直接交互的软件模块，提供对 设备的控制和管理功能。驱动程序需 要处理设备的初始化、数据传输、错 误处理等问题。
中断处理
当设备完成一项操作或发生错误时， 通过中断通知CPU进行处理。中断处 理程序需要快速响应并正确处理各种 中断事件，保证系统的稳定性和效率 。
介绍常见的内存安全漏洞 （如缓冲区溢出）和攻击 手段，以及相应的防御措 施。
15
虚拟内存技术
2024/3/27
虚拟内存概念
虚拟内存是一种内存管理技术，它将程序的逻辑地址空间与物理内存分开，使得 程序可以使用比物理内存更大的地址空间。
页面置换算法
当物理内存空间不足时，操作系统需要选择一些页面进行置换以腾出空间。常见 的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最佳（OPT）等 。
设备分配与回收
根据用户需求分配设备，并在使用完毕后及 时回收。
2024/3/27
实现设备独立性
用户程序独立于具体使用的物理设备，提高 设备利用率和可移植性。
设备状态管理
跟踪设备的状态，确保设备的正确使用和及 时维护。
24
I/O控制方式
程序I/O方式
CPU通过执行I/O指令直接与 设备进行数据交换，适用于简 单、低速的设备。
2024/3/27
19
文件的逻辑结构与物理结构
2024/3/27
文件的逻辑结构
从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立 于文件的物理特性，又称为文件组织。
文件的物理结构
又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能 有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
第三代（1960s-1980s）
第四代（1980s至今）
集成电路和多道程序设计，分时操作系统 和实时操作系统出现。
大规模集成电路和微处理器，个人计算机和 网络操作系统出现。
2024/3/27
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操作系统的分类与特点
01
批处理操作系统
用户将作业交给系统操作员，由操作员将作业组成一批作业输入到计算
机中，然后由作业调度程序自动选择作业运行。
31
恶意软件防范与检测
恶意软件类型
病毒、蠕虫、木马、勒索软件等。
防范措施
安全更新与补丁管理、防火墙配置、安全软件安 装与使用。
检测与响应
恶意软件检测工具与技术、应急响应计划与实施 。
2024/3/27
32
感谢您的观看
THANKS
2024/3/27
33
文件的逻辑结构与物理结构之间的关系
文件的逻辑结构是面向用户的，而文件的物理结构是面向操作系统的。文件的逻辑结构是 文件的物理结构的抽象，而文件的物理结构是文件的逻辑结构的实现。
20
文件目录与文件共享
文件目录的概念
文件目录是记录系统中所有文件的名 字及其存放地址的目录表，表中还可 包含关于文件的说明信息或控制信息 。
功能
提供计算机运行的基本环境，管理计算机资源，提供用户与计算机硬件系统之 间的接口，控制程序的执行，改善人机界面，提供其他软件的开发平台。
2024/3/27
4
操作系统的历史与发展
第一代（1940s-1950s）
真空管和穿孔卡片，无操作系统概念。
第二代（1950s-1960s）
晶体管和批处理系统，出现操作系统雏形 。
程控制信息等。
操作系统通过PCB对进程实施管 理和控制，如进程的创建、撤销 、阻塞、唤醒等操作都需要修改
PCB中的信息。
11
进程调度算法
2024/3/27
01
进程调度算法是操作系统用来确定处理器分配给哪个进程使 用的策略和方法。
02
常见的进程调度算法包括：先来先服务FCFS、短作业优先 SJF、优先级调度算法PSA、时间片轮转RR等。
文件保护的方法
存取控制矩阵、存取控 制表、用户权限表、密
码保护等。
文件安全的概念
确保文件在创建、存储 、传输和处理过程中不 被非法访问、篡改或破
坏。
22
文件安全的方法
加密技术、访问控制技 术、防火墙技术等。
05 设备管理
2024/3/27
23
设备管理的功能与任务
提供设备控制与处理功能
包括设备驱动、设备中断处理、缓冲区管理 等。
百度文库
文件目录的作用
文件共享的方式
基于索引结点的共享方式（硬链接） 、利用符号链实现文件共享（软链接 ）。
实现“按名存取”、提高对目录的检 索速度、文件共享、允许文件重名。
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21
文件保护与安全
文件保护的概念
防止文件被破坏及非法 访问，以确保文件的正 确性、安全性和保密性
。
2024/3/27
2
进程状态之间的转换包括：就绪->执行、执行-> 就绪、执行->阻塞、阻塞->就绪等。
3
进程状态的转换是由操作系统内核中的进程调度 程序控制的。
2024/3/27
10
进程控制块PCB
进程控制块PCB是操作系统中用 于描述进程状态和特性的数据结
构。
2024/3/27
PCB中包含了进程标识符、处理 器状态信息、进程调度信息、进
身份验证、授权、访问控制列表（ACL）。
安全策略制定与实施
最小权限原则、分离职责原则、深度防御原则。
权限管理
用户权限、角色权限、对象权限。
30
加密技术与密钥管理
2024/3/27
加密技术原理
对称加密、非对称加密、混合加密。
密钥管理
密钥生成、存储、分发、更新与销毁。
加密在操作系统中的应用
文件加密、磁盘加密、网络通信加密等。
2024/3/27
25
设备分配与回收
2024/3/27
设备分配策略
考虑设备的类型、数量、状态以及用户请求等因素，制定合理的 设备分配策略。
设备分配算法
常用的有先来先服务（FCFS）、优先级高者优先（HPF）等算法 ，根据实际需求选择合适的算法进行设备分配。
设备回收机制
在用户进程使用完设备后，及时回收设备资源，以便其他进程使用 。
中断驱动I/O方式
设备通过中断请求CPU服务， CPU响应中断后执行相应的 I/O操作，提高了CPU的利用 率。
DMA（直接内存访问） I/O方式
主存与设备之间开辟直接数据 通路，减少了CPU的干预，提 高了数据传输速率。
通道控制方式
引入通道控制部件，实现CPU 、通道和I/O设备之间的并行 操作，进一步提高了系统效率 。
中难以实现。
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04 文件系统
2024/3/27
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文件与文件系统的概念
文件的概念
文件是操作系统中进行数据管理的基本单位，是一组相关信息的集 合。
文件系统的概念
文件系统是操作系统中负责管理文件的一组软件和数据结构，它提 供了文件的存储、访问、保护和共享等功能。
文件系统的层次结构
内存碎片问题
频繁的内存分配和回收可 能导致内存碎片问题，降 低内存利用率。
14
内存保护与安全
内存保护机制
操作系统通过硬件和软件 手段保护内存中的数据和 程序不被非法访问或破坏 。
2024/3/27
访问权限控制
对不同内存区域设置不同 的访问权限，防止程序越 界访问或非法修改其他程 序的数据。
安全漏洞与攻击
8
进程的概念与特性
2024/3/27
01
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的 执行过程。
02
进程具有动态性、并发性、独立性、异步性等特性。
进程的状态信息存储在进程控制块PCB中，操作系统通过PCB对
03
进程实施管理和控制。
9
进程的状态与转换
1
进程的状态包括就绪状态、执行状态、阻塞状态 等。
《操作系统第二章》 PPT课件
2024/3/27
1
目录
CONTENTS
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 操作系统安全
2024/3/27
2
01 操作系统概述
2024/3/27
3
操作系统的定义与功能
定义
操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及 方便用户使用的程序的集合。
03
不同的调度算法具有不同的特点和适用场景，需要根据实际 需求进行选择和设计。
12
03 内存管理
2024/3/27
13
内存的分配与回收
01
02
03
静态分配
程序在编译或链接时确定 内存需求，操作系统在程 序装入内存时一次性分配 所需内存空间。
2024/3/27
动态分配
程序在运行时根据需要动 态申请和释放内存空间， 操作系统提供相应的内存 分配和回收机制。
6
操作系统的分类与特点
网络操作系统
是基于计算机网络的，是在各种计算 机操作系统上按网络体系结构协议标 准开发的软件，包括网络管理、通信 、安全、资源共享和各种网络应用。
分布式操作系统
大量的计算机通过网络被连结在一起 ，可以获得极高的运算能力及广泛的 数据共享。
2024/3/27
7
02 进程管理
2024/3/27
16
页面置换算法
FIFO算法
按照页面进入内存的先后顺序进 行置换，即最早进入内存的页面
最先被置换出去。
LRU算法
根据页面最近被访问的时间进行 置换，即最近最久未使用的页面
最先被置换出去。
OPT算法
一种理论上的最优算法，它选择 将来最长时间不会被访问的页面 进行置换。由于需要预知未来的 页面访问情况，因此在实际系统
2024/3/27
02 03
分时操作系统
一台主机连接了多个配有显示器和键盘的终端并由此所组成的系统。该 系统允许多个用户同时通过自己的终端，以交互方式使用计算机，共享 主机中的资源。
实时操作系统
是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理， 其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出 快速响应，并控制所有实时任务协调一致地运行。
27
06 操作系统安全
2024/3/27
28
操作系统安全概述
2024/3/27
操作系统安全的重要性
保护系统资源，防止未经授权的访问和破坏。
安全威胁与攻击类型
病毒、蠕虫、木马、黑客攻击等。
安全目标与原则
机密性、完整性、可用性、可控性、不可否认性。
29
访问控制与安全策略
2024/3/27
访问控制机制
26
设备驱动程序与中断处理
2024/3/27
设备驱动程序
与硬件直接交互的软件模块，提供对 设备的控制和管理功能。驱动程序需 要处理设备的初始化、数据传输、错 误处理等问题。
中断处理
当设备完成一项操作或发生错误时， 通过中断通知CPU进行处理。中断处 理程序需要快速响应并正确处理各种 中断事件，保证系统的稳定性和效率 。
介绍常见的内存安全漏洞 （如缓冲区溢出）和攻击 手段，以及相应的防御措 施。
15
虚拟内存技术
2024/3/27
虚拟内存概念
虚拟内存是一种内存管理技术，它将程序的逻辑地址空间与物理内存分开，使得 程序可以使用比物理内存更大的地址空间。
页面置换算法
当物理内存空间不足时，操作系统需要选择一些页面进行置换以腾出空间。常见 的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）、最佳（OPT）等 。
设备分配与回收
根据用户需求分配设备，并在使用完毕后及 时回收。
2024/3/27
实现设备独立性
用户程序独立于具体使用的物理设备，提高 设备利用率和可移植性。
设备状态管理
跟踪设备的状态，确保设备的正确使用和及 时维护。
24
I/O控制方式
程序I/O方式
CPU通过执行I/O指令直接与 设备进行数据交换，适用于简 单、低速的设备。