操作系统(东南大学滕至阳ppt)chapter(5)
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即上一条指令的执行结束是下一条指 令执行开始的充分必要条件，程序总 是严格按照给定的指令序列顺序执行 的。即使要改变执行顺序，也是通过 程序本身的指令（如转移指令、循环 指令等）来实现的。
返回
程序一旦开始运行，就必然独占所有 的系统资源，其执行结果由给定的初 始条件决定，而不会受到外界因素的 影响。
2
4 Getdata
3 取数据失败
2
1
1
（a）
（b）
（c）
在某些情况下，程序的并发执行会使得程序顺序执 行时本应具有的封闭性和可再现性遭到破坏，造成 程序运行的结果出现错误。
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第三章 作业管理
第三章 作业管理
1、作业与作业步 2、用户界面 3、交互式作业与批处理作业 4、作业调度 5、作业的实例
系统为了保证操作系统的安全及程序运行的正常，系统通常 设置二种机器状态：管态和目态 当操作系统程序运行时，机器处于管态； 当用户程序运行时，机器处于目态。 它们是可以改变的。因此，用户想在自己的程序中调用操作 系统的子功能，就必须改变机器的状态。此时就必须要用到 一种特殊的调用方式：访管方式。为了实现这种调用，系统 提供一条自愿进管指令（访管指令），当CPU执行到这条指令 时就发生中断，称为自愿进管中断（访管中断），它表示正 在运行的程序对操作系统提出某种要求。此时就可以改变机 器的状态，即由目态转为管态。为了使控制能跳到用户当前 所需要的那个例行子程序去，就需要指令提供一个地址码， 用这个地址码表示系统调用的功能号。它也是操作系统提供 的例行子程序的编号。然后在访管指令中输入相应的号码， 以完成用户当前所需要的服务。因此，一个带有一定功能号 的访管指令就定义了一条系统调用命令。它不由硬件来直接 提供，而是由软件来实现的，也可说是由操作系统中的某段 程序来实现的。亦可称为广义指令或系统宏指令。
即上一条指令的执行结束是下一条指 令执行开始的充分必要条件，程序总 是严格按照给定的指令序列顺序执行 的。即使要改变执行顺序，也是通过 程序本身的指令（如转移指令、循环 指令等）来实现的。
返回
程序一旦开始运行，就必然独占所有 的系统资源，其执行结果由给定的初 始条件决定，而不会受到外界因素的 影响。
2
4 Getdata
3 取数据失败
2
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1
（a）
（b）
（c）
在某些情况下，程序的并发执行会使得程序顺序执 行时本应具有的封闭性和可再现性遭到破坏，造成 程序运行的结果出现错误。
返回
第三章 作业管理
第三章 作业管理
1、作业与作业步 2、用户界面 3、交互式作业与批处理作业 4、作业调度 5、作业的实例
系统为了保证操作系统的安全及程序运行的正常，系统通常 设置二种机器状态：管态和目态 当操作系统程序运行时，机器处于管态； 当用户程序运行时，机器处于目态。 它们是可以改变的。因此，用户想在自己的程序中调用操作 系统的子功能，就必须改变机器的状态。此时就必须要用到 一种特殊的调用方式：访管方式。为了实现这种调用，系统 提供一条自愿进管指令（访管指令），当CPU执行到这条指令 时就发生中断，称为自愿进管中断（访管中断），它表示正 在运行的程序对操作系统提出某种要求。此时就可以改变机 器的状态，即由目态转为管态。为了使控制能跳到用户当前 所需要的那个例行子程序去，就需要指令提供一个地址码， 用这个地址码表示系统调用的功能号。它也是操作系统提供 的例行子程序的编号。然后在访管指令中输入相应的号码， 以完成用户当前所需要的服务。因此，一个带有一定功能号 的访管指令就定义了一条系统调用命令。它不由硬件来直接 提供，而是由软件来实现的，也可说是由操作系统中的某段 程序来实现的。亦可称为广义指令或系统宏指令。
《操作系统》ppt课件
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。
2024版《操作系统第五章》ppt课件[1]
![2024版《操作系统第五章》ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/846806f4970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed4de.png)
《操作系统第五章》ppt课件•第五章概述•进程管理•内存管理•文件系统目•设备管理•现代操作系统新技术展望录CATALOGUE 第五章概述内容进程的概念、状态和转换进程控制块（PCB）的作用和内容进程队列和调度算法进程同步与通信机制目标010204掌握进程的基本概念和管理方法理解进程状态及其转换过程了解进程控制块的作用和内容熟悉进程队列和调度算法的原理和实现030102进程（Process）进程状态（Proces…进程控制块（Proce…进程队列（Proces…调度算法（Schedu…030405关键概念与术语CATALOGUE 进程管理进程概念及特征进程定义进程特征进程状态与转换进程状态进程转换进程控制块PCB PCB作用PCB内容进程同步与通信进程同步主要任务是对多个相关进程在执行次序上进行协调，以使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
进程通信指进程之间的信息交换。
进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。
为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。
但是进程之间的信息交换又是必须实现的。
CATALOGUE 内存管理内存基本概念及原理内存定义01内存原理02内存分类03单一连续分配固定分区分配动态分区分配基本原理分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号。
相应地，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为(物理)块或页框(frame)，也同样为它们加以编号。
要点一要点二地址结构分页存储管理的逻辑地址由页号和页内地址两部分组成。
内存分配在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若干个页分别装入到多个可以不相邻接的物理块中。
要点三基本原理分段存储管理方式是按照用户进程中的自然段划分逻辑空间。
例如，用户进程由主程序、两个子程序、符号表、栈和一组数据组成，于是可以把这个用户进程划分为5个段，每一段的起始地址由用户给出。
《操作系统chapter》PPT课件_OK
• (6) 用户B再利用公开密钥A对用户A发来的加密报文进行解密，得到用 户A发来的报文的真实明文。
32
9.2.4 网络加密技术
• 1．链路加密(Link Encryption) • 链路加密，是对在网络相邻结点之间通信线路上传输的数据进行加密。
结点1 P
E
Ke1
EKe1(P)
结点2
D
E
EKe2(P)
4
对各类资源的威胁
•
1. 对硬件的威胁
•
电源掉电 ；设备故障和丢失
•
2. 对软件的威胁
•
删除软件；拷贝软件；恶意修改
•
3. 对数据的威胁
•
窃取机密信息 ；破坏数据的可用性 ；破坏数据的完整性
•
4. 对远程通信的威胁
•
被动攻击方式；主动攻击方式
5
9.1.3 信息技术安全评价公共准则
• 1．CC的由来
21
Li = Ri - 1 Ri = f(Ri-1，Ki)Li-1
• 第三阶段：把经过16次迭代处理的结果(64位)的左32位与右32位互易位 置。
• 第四阶段：进行初始易位的逆变换。
22
2．非对称加密算法
非对称密码算法在对数据进行加密和解密 时，使用不同的密钥。每个用户都保存 着一对密钥，每个人的公开密钥都对外 公开。
• (4) 为了能对所收到的数字证明书进行解密，用户B须向CA机构申请 获得CA的公开密钥B。CA收到用户B的申请后，可决定将公开密钥B 发送给用户B。
31
• (5) 用户B利用CA的公开密钥B对数字证明书加以解密，以确认该数字 证明书确系原件，并从数字证明书中获得公开密钥A，并且也确认该 公开密钥A确系用户A
32
9.2.4 网络加密技术
• 1．链路加密(Link Encryption) • 链路加密，是对在网络相邻结点之间通信线路上传输的数据进行加密。
结点1 P
E
Ke1
EKe1(P)
结点2
D
E
EKe2(P)
4
对各类资源的威胁
•
1. 对硬件的威胁
•
电源掉电 ；设备故障和丢失
•
2. 对软件的威胁
•
删除软件；拷贝软件；恶意修改
•
3. 对数据的威胁
•
窃取机密信息 ；破坏数据的可用性 ；破坏数据的完整性
•
4. 对远程通信的威胁
•
被动攻击方式；主动攻击方式
5
9.1.3 信息技术安全评价公共准则
• 1．CC的由来
21
Li = Ri - 1 Ri = f(Ri-1，Ki)Li-1
• 第三阶段：把经过16次迭代处理的结果(64位)的左32位与右32位互易位 置。
• 第四阶段：进行初始易位的逆变换。
22
2．非对称加密算法
非对称密码算法在对数据进行加密和解密 时，使用不同的密钥。每个用户都保存 着一对密钥，每个人的公开密钥都对外 公开。
• (4) 为了能对所收到的数字证明书进行解密，用户B须向CA机构申请 获得CA的公开密钥B。CA收到用户B的申请后，可决定将公开密钥B 发送给用户B。
31
• (5) 用户B利用CA的公开密钥B对数字证明书加以解密，以确认该数字 证明书确系原件，并从数字证明书中获得公开密钥A，并且也确认该 公开密钥A确系用户A
《操作系统》课件
06
安全与保护
操作系统的安全机制
访问控制
通过权限管理、身份验证等机制 ，对系统资源进行访问控制，防 止未经授权的访问和操作。
数据加密
对敏感数据进行加密存储和传输 ，保证数据在存储和传输过程中 的机密性和完整性。
安全审计
通过日志记录和审计机制，对系 统操作进行跟踪和记录，以便及 时发现和应对安全事件。
04
文件系统
文件系统的概念与结构
01
文件系统定义
文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构。它提供了
一种组织和管理数据的方式，使得用户可以方便地创建、删除、修改和
查找文件。
02
文件系统结构
文件系统通常采用树形结构，根目录是最高层次的目录，其他目录作为
根目录的子目录。每个目录可以包含文件和子目录，子目录可以包含更
设备的输入输出控制
设备的输入输出控制
是指操作系统对外部设备的输入和输出操作进行 管理和控制的过程。
输出操作
是指计算机系统向外部设备输出数据或信息，例 如屏幕显示、打印机打印等。
ABCD
输入操作
是指外部设备向计算机系统输入数据或信息，例 如键盘输入、鼠标输入等。
设备的输入输出控制的目标
是确保设备的输入和输出操作能够正确、及时地 完成，并且保证数据的安全性和完整性。
内存覆盖
通过将程序的不同部分存放在不同区 域，当需要执行某部分时再将其加载 到内存中，以减少内存占用。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过将物理内存抽象为虚拟地址空间，使得每个进程都拥有完整的地址空间， 从而提高内存利用率和安全性。
页面置换算法
当物理内存不足时，操作系统需要选择哪些页面进行置换，常用的算法有先进 先出、最近最少使用和最不经常使用等。
操作系统第5章(第四版)资料PPT课件
第五章 虚拟存储器
5.1 虚拟存储器概述 5.2 请求分页存储管理方式 5.3 页面置换算法 5.4 请求分段存储管理方式
5.1 虚拟存储器概述
常规存储管理方式的共同点：
要求一个作业全部装入内存后方能运行。
问题：
(1) 有的作业很大,所需内存空间大于内存总容量,使作业无法 运行。 (2) 有大量作业要求运行，但内存容量不足以容纳下所有作业， 只能让一部分先运行，其它在外存等待。
将该页写回外存
OS命令CPU从外存读缺页
启动I/O硬件 将一页从外存换入内存
修改页表
软件
N
硬件
页号>＝页表长度？ Y 越界中断 N
CPU检索快表
页表项在快表中？ Y N
访问页表
页在内存？
Y
修改快表
修改访问位和修改位
形成物理地址
地址变换结束
地址变换例题
❖ 某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定 某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7， 试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。 解：虚拟地址为：页号（25=32）5位 页内位移（210=1024）10位
换出时需重写至外存。供置换页面时参考。
（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
一、请求分页中的硬件支持
2、缺页中断机构
在请求分页系统中，当访问的页不在内存， 便产生一缺页中断，请求OS将所缺页调入内存 空闲块，若无空闲块，则需置换某一页，同时修 改相应页表表目。
缺页中断与一般中断的区别：
（1）在指令执行期间产生和处理中断信 号。缺页中断要立即处理。
指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅限
5.1 虚拟存储器概述 5.2 请求分页存储管理方式 5.3 页面置换算法 5.4 请求分段存储管理方式
5.1 虚拟存储器概述
常规存储管理方式的共同点：
要求一个作业全部装入内存后方能运行。
问题：
(1) 有的作业很大,所需内存空间大于内存总容量,使作业无法 运行。 (2) 有大量作业要求运行，但内存容量不足以容纳下所有作业， 只能让一部分先运行，其它在外存等待。
将该页写回外存
OS命令CPU从外存读缺页
启动I/O硬件 将一页从外存换入内存
修改页表
软件
N
硬件
页号>＝页表长度？ Y 越界中断 N
CPU检索快表
页表项在快表中？ Y N
访问页表
页在内存？
Y
修改快表
修改访问位和修改位
形成物理地址
地址变换结束
地址变换例题
❖ 某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。假定 某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7， 试将虚拟地址0A5C和093C变换为物理地址。 解：虚拟地址为：页号（25=32）5位 页内位移（210=1024）10位
换出时需重写至外存。供置换页面时参考。
（4）外存地址：指出该页在外存上的地址。
一、请求分页中的硬件支持
2、缺页中断机构
在请求分页系统中，当访问的页不在内存， 便产生一缺页中断，请求OS将所缺页调入内存 空闲块，若无空闲块，则需置换某一页，同时修 改相应页表表目。
缺页中断与一般中断的区别：
（1）在指令执行期间产生和处理中断信 号。缺页中断要立即处理。
指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一较短时间内，程序的执行仅限
操作系统PPT课件
分析在多用户与多任务环境下可能存在的安全风险，并介绍相应的安全
措施和策略。
07
安全性与可靠性保障
操作系统安全策略
访问控制
通过用户身份验证、权限 管理等手段，限制用户对 系统资源的访问，防止未 经授权的访问和操作。
加密技术
采用加密算法对敏感数据 进行加密存储和传输，确 保数据在传输和存储过程 中的安全性。
页面置换算法
虚拟内存的实现
当内存空间不足时，需要选择某个页面进 行置换，常见的置换算法有最优算法、先 进先出算法、最近最久未使用算法等。
需要硬件和软件的支持，如地址变换机构、 缺页中断机构、页面调度程序等。
页面置换算法
最优算法
选择未来最长时间不会被访问的页面 进行置换，需要预知未来的页面访问 情况，实际中难以实现。
命令行界面常用命令
列举并解释常见的命令行界面命令，如文件操作命令、网络命令、 系统管理命令等。
图形用户界面设计
01
图形用户界面（GUI ）概述
介绍图形用户界面的基本概念、 特点和优势。
02
图形用户界面设计 原则
讲解设计图形用户界面时需要遵 循的原则，如直观易用、美观大 方、符合用户习惯等。
03
图形用户界面常用 控件
文件概念
文件是操作系统中进行数据存储和管理的基本单位，通常是一段具有特定格式 和意义的二进制数据。
文件组织结构
常见的文件组织结构包括顺序结构、索引结构、链接结构和哈希结构。不同的 组织结构适用于不同的应用场景，如顺序结构适用于连续访问大量数据，而索 引结构则适用于随机访问。
文件访问权限控制
访问权限
设置通道控制器，负责管理和控制多 个I/O设备，进一步减轻CPU的负担 。
操作系统东南大学滕至阳
RPC runtime
send( ); Tx(packet); Rx(packet);
user 代码
procedure remote(P1)
end; {of remote}
server
stub
receive(msg); unpack args; remote(x) pack args replay(ans);
3个面向连接调用的格式大致相同： write(sockid, buff, bufflen); 缓冲发送 writev(sockid, iovector, vectorlen); 集中发送 send(sockid, buff, bufflen, flags); 可控缓冲发送
◆接收数据——read()、readv()、recvfrom()、recvmsg()
标准网络服务器或用户应用程序
NFS 接口
4.2 BSD 的 socket 接口
虚拟结点接口
本地 VFS 远地 VFS
RPC/XDR
核外部分 内核部分
UDP
TCP
其他 ISO 第 4 层
IP
其他 ISO 第 3 层
硬盘
LINK 驱动器
其他连接驱动器
驱动器 ETHERNET 控制器 其他网络控制器
磁盘
网络收发器
RPC runtime receive( ) Rx(packet); replay( );
Tx(packet);
Local call
图11-6 RPC的实现概况
call
return (返回)
11-7 RPC
图在
main( ) ┆
站
点 remote call Pi(参数)
A
操作系统-完整版PPT课件
Ｂ、双击“标题栏”
Ｃ、单击“任务栏”上相应的“任务按钮”
Ｄ、选择“控制”按钮弹出菜单中的“”最 大化
选项
２、在Windows中，可以“关闭”窗
口的操作是Ａ（ＢＣＤ
）
Ａ、双击“控制”按钮
Ｂ、按ALT+F4
Ｃ、选择文件“下拉菜单的”关闭“ 选项
Ｄ、选择“控制”按钮弹出菜单中“ 关闭”选项
３、属于多用户多任务的操作系统的是 （ BCD ）
操作中，要先按住键盘上的（ A ）键 ，再依次单击各选择对象。
A．CTRL B．ALT
C．SHIFT D．TAB
6、在Windows98中，有些菜单的选项
中的右端有一个向右的箭头，则表示 该菜单项代表( A )
A．将弹出下一级子菜单 B．当前不能选取执行 C．已被选中 D．将弹出一个对话框
7、应用程序窗口最大化以后，标
A．该命令正在使用
B．当前不能选取执行
C．执行该命令时出错
D．该命令已正确执行
3、按组合键（ B ）可以打开“开始 ”菜单。
A. Ctrl+O C. Ctrl+空格键
B. Ctrl+Ese D. Ctrl+Tab
4、运行windows98桌面上已经有某应用 程序的图标，可以( B )
A．左键单击该图标 B．左键双击该图标 C．右键单击该图标 D．右键双击该图标 5、在选定多个非连续文件或文件夹的
题栏右边分别是（ B ）三个 按钮 A．最小化、最大化和大小 B.最小化、还原和关闭 C.最小化、关闭和移动 D.最小化、最大化和恢复
8、下列叙述中，正确的是（ D ）
A、“开始”菜单只能用鼠标单击“开始” 按钮才能打开
操作系统chapter5
第五章 设 备 管 理
5.1 I/O 系 统
5.1.1 I/O设备
使用特性
类型
传输速率 信息交换的单位 共享属性
(1) 按设备的使用特性分类
第五章 设 备 管 理
(2) 按传输速率分类
第五章 设 备 管 理
第一类是低速设备，键盘、 鼠标器、语音的输入和输出
等设备。
第二类是中速设备，行式打印机、激光打印机等。
第五章 设 备 管 理
(a)
9.6 Kb/s
1位 缓 冲
8位 缓 冲 寄 存 器
9.6 Kb/s (b)
送内 存
8位 缓 冲 寄 存 器
9.6 Kb/s (c)
图 5-10 利用缓冲寄存器实现缓冲
送内 存
5.3.2 单缓冲和双缓冲
1. 单缓冲(Single Buffer)
用户进程
(a)
处理(C) 工作区
第五章 设 备 管 理
设备控制器主要职责是控制一个或 多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机 之间的数据交换。
1. 设备控制器的基本功能
第五章 设 备 管 理
1) 接收和识别命令 2) 2) 数据交换 3) 3) 标识和报告设备的状态 4) 4) 地址识别 5) 5) 数据缓冲 6) 6) 差错控制
传送(M)
缓冲区
第五章 设 备 管 理
输入(T)
I/O设备
T1
T2
T3
T4
(b)
M1
M2
M3
C1
C2
C3
t
图 5-11 单缓冲工作示意图
2. 双缓冲(Double Buffer)
用户进程
(a)
工作区
操作系统完整版电子课件
通过设置安全策略，控制网络通信的进出，防止 未经授权的访问和攻击。
防火墙的实现方式
包括包过滤防火墙、代理服务器防火墙和有状态 检测防火墙等。
防火墙的应用场景
如企业网络安全防护、个人计算机安全防护和云 计算安全防护等。
谢谢观看
文件的逻辑结构
无结构文件
文件内部的数据就是一系列二进 制流或字符流组成。又称“流式 文件”。
按记录的长度分为
定长记录文件和变长记录文件两 种。
文件的物理结构
连续文件（数组结构）
文件的信息存放在一组相邻的物理块中。
串联文件（链表结构）
文件信息存放在若干不相邻的物理块中，相邻的物理块之间通过指 针连接，前一个物理块指向下一个物理块。
DMA（直接内存访问）I/O方式
主存与设备之间开辟直接的数据通路，由DMA控制器控制数据的传 输。
通道控制方式
使用专门的通道控制部件来管理和控制I/O操作，减轻CPU的负担。
中断处理与设备驱动程序
中断处理
当中断发生时，CPU暂停当前程序的执行，转去执行中断处理程序，处理完中断后再返回原程序继续 执行。
Spooling技术（假脱机技术）
将独占设备改造成共享设备的一种技术，多个作业可以同时使用该设备，提高设备的利 用率。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
操作系统安全性的定义
确保操作系统的保密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问 和破坏。
操作系统面临的安全威胁
包括病毒、蠕虫、木马、恶意软件等，以及来自网络攻击和数据泄 露的风险。
操作系统的分类与特点
分类
根据运行环境的不同，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网 络操作系统等。
防火墙的实现方式
包括包过滤防火墙、代理服务器防火墙和有状态 检测防火墙等。
防火墙的应用场景
如企业网络安全防护、个人计算机安全防护和云 计算安全防护等。
谢谢观看
文件的逻辑结构
无结构文件
文件内部的数据就是一系列二进 制流或字符流组成。又称“流式 文件”。
按记录的长度分为
定长记录文件和变长记录文件两 种。
文件的物理结构
连续文件（数组结构）
文件的信息存放在一组相邻的物理块中。
串联文件（链表结构）
文件信息存放在若干不相邻的物理块中，相邻的物理块之间通过指 针连接，前一个物理块指向下一个物理块。
DMA（直接内存访问）I/O方式
主存与设备之间开辟直接的数据通路，由DMA控制器控制数据的传 输。
通道控制方式
使用专门的通道控制部件来管理和控制I/O操作，减轻CPU的负担。
中断处理与设备驱动程序
中断处理
当中断发生时，CPU暂停当前程序的执行，转去执行中断处理程序，处理完中断后再返回原程序继续 执行。
Spooling技术（假脱机技术）
将独占设备改造成共享设备的一种技术，多个作业可以同时使用该设备，提高设备的利 用率。
06
操作系统安全与保护
操作系统安全概述
操作系统安全性的定义
确保操作系统的保密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问 和破坏。
操作系统面临的安全威胁
包括病毒、蠕虫、木马、恶意软件等，以及来自网络攻击和数据泄 露的风险。
操作系统的分类与特点
分类
根据运行环境的不同，可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和网 络操作系统等。
第5章操作系统-PPT精选
5.3.7 请求页式存储管理 5.6.1 操作系统与用户的接口
5.4 设备管理
5.6.2 作业的基本概念
5.4.1 设备管理概述
5.6.3 作业控制块和后备队列
5.4.2 I/O控制方式
5.6.4 作业调度与作业控制
5.4.3 设备分配
.5 UNIX/XENIX操作系统 简介
5.4.4 I/O传输控制 5.4.5 磁盘调度
第5章 操作系统
在批处理系统中，用户一般不直接操纵计算机， 而是将作业提交给系统操作员。操作人员将作业成批 地装入计算机，由操作系统将作业按规定的格式组织 好存入磁盘的某个区域，然后按照某种调度策略依次 将作业调入内存加以处理，处理的步骤事先由用户设 定，输出的作业处理结果通常也由操作系统组织存入 磁盘某个区域，然后统一加以输出，最后，由操作员 将作业运行结果交给用户。
第5章 操作系统
也就是说，CPU先处理第一个作业，如果这个作业由 于I/O或其它原因而不能继续进行，就从可运行的作业 中挑选另一个作业去运行，从表面上看，好象两个作 业同时运行。这样做，显然提高了CPU的利用率，改 善了主机和I/O设备的使用情况。
多道批处理系统追求的目标是提高系统资源的利 用率和大的作业吞吐量以及作业流程的自动化。这类 操作系统一般用于计算中心等较大的计算机系统中， 要求系统对资源的分配及作业的调度策略有精心的设 计，管理功能要求既全又强。
第5章 操作系统
存储管理主要是指内存管理，虽然RAM芯片的集 成度不断地提高，但受CPU寻址能力的限制，内存的 容量仍有限。因此，当多个程序共享有限的内存资源 时，要解决的问题是如何为它们分配内存空间，同时， 既使用户存放在内存中的程序和数据彼此隔离、互不 侵扰，又能保证在一定条件下共享，尤其是当内存不 够用时，解决内存扩充问题(即将内存和外存结合起来 管理)，为用户提供一个容量比实际内存大得多的虚拟 存储器。操作系统的这一部分功能与硬件存储器的组 织结构密切相关。
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(e)
第三章
存储管理
3.4.2.1 数据结构 ◆有2种数据结构，即自由区表FBT(Free Block
40K
PS1 60K PS1 PS1
PS1 释放
PS4 70K
100K
PS2 100K
分配 PS5
PS5 50K
PS2 释放
分配 70K PS4 170K
PS3 30K PS3 30K
PS4
PS4 70K
200K 230K 256K
PS3 30K
PS3 30K
PS3 30K
(a)
(b)
(c)
(d)
第三章
存储管理
3.4.1 固定分区
◆静态重定位(static address relocation)
◆动态重定位(dynamic address relocation)
如图3-3
虚址 0 进 程 空 间 虚址 500 虚址 100
┇ ┇ Load 1,500 ┇ 12345 ┇
BR(基址寄存器) 物址 1000 VR(有效地址寄存器) 500 1000
第三章
存储管理
3.4 进程空间不大于主存空间的管理
图3-2
图3-2 固定分区原理图
第三章
存储管理
3.ห้องสมุดไป่ตู้.1 固定分区
◆由于进程空间(PS)的虚地址是从0开始递增编址的，
因此装入模块在把它装入到分区时，必须把所有 虚地址变换成从分区始址为起点的物理地址，其 变换公式是 ： 物理地址=虚地址+分区的始址
量为8MB。虚存的一维线性空间和二维线性空间 分别记为： V1={0,1,2,…,2v-1} V2={0段{0,1,2,…,n0},1段{0,1,2,…,n1},…，s段{0,1,2,…,ns}}
第三章
存储管理
3.3 地址变换
◆所谓地址变换(又称地址映射)就是把多个V空间映
射到M空间上去，或者说是把虚存地址变换成物理主 存地址
第三章
存储管理
3.2 存储概念和虚存管理 ◆从0开始的指令地址和数据段地址组成作业
的地址空间，它是逻辑上的，与主存地址
毫不相干，因此称为虚拟空间或虚拟存储
器。虚存的容量与主存大小无关，它是由
计算机系统的地址结构和寻址方式确定的
FFFFFFFF 4GB 512MB 进 共享区 程 区 私用区 0 00000000
统代码占用一部分外，余者皆为用户区域，由用户进 程瓜分
存储管理
3.2 存储概念和虚存管理 ◆链接工作的实质是按照各个程序段之间的 调用关系把各段的地址统一成从0开始的一维 线性地址。链接既可在作业运行之前，也可 在作业的程序段执行过程中依调用关系动态 地进行。前者称为静态链接，由link程序完 成；后者称为动态链接
DWORD dwOffsetHigh; // 32位地址的高位部分
DWORD dwOffsetLow; // 32位地址的低位部分 DWORD cbMap; // 映射的字节数
第三章
存储管理
3.3 地址变换 ◆物理主存空间地址是一维线性排列的，不妨记作
M={0,1,2,…,2m-1},
表示主存容量为2m。例如，当m=23时，主存的容
+
物址 1500
虚址 ┇
图3-3 动态重定位过程示意图
第三章
存储管理
3.4.1 固定分区 ◆固定分区的保护是指各进程空间在主存内运行
时保证其每个物理地址都不超越自己的上下界限
◆ 2种保护法（见图3-4） ◆对上下界保护法满足：(UR)≤物理地址<(LR) ◆对基址/限长保护法满足：(BR)≤物理地址<(BR)+(LR)
第三章
存储管理
◆存储管理是指主存管理(外存管理见文件系统)，
包括给进程分配主存片段，收回进程释放的主
存片段，为分配出去的主存片段提供保护与共
享，以及为作业提供一个虚拟的存储空间
第三章
存储管理
3.1 物理主存
◆物理主存简称主存，它是计算机系统中的存储装置
◆个人计算机上通常都配有128MB的RAM，除了操作系
HANDLE HeapCreate(flOptions, dwInitialSize, dwMaximumSize) DWORD flOptions; DWORD dwInitialSize; DWORD dwMaximumSize; // 堆的分配标记 // 堆的初始长度 // 堆的最大长度
第三章
存储管理
3.2 存储概念和虚存管理
◆ (2)保留虚空间
LPVOID VirtualAlloc(lpvAddress, cbSize, fdwAllocationType,
fdwProtect)
LPVOID lpvAddress; DWORD cbSize; // 该区虚地址 // 该区域的长度
DWORD fdwAllocationType; // 该区域被指定的类型 DWORD fdwProtect; // 该区域的访问保护即访问权限
第三章
存储管理
3.2 存储概念和虚存管理
◆ (3)存储映射文件.最主要的虚存管理特性是
通过存储映射支持共享虚存区域 LPVOID MapViewOfFile(hmapObect, fdwAccess,OffsetHigh, dwOffsetlow, cbMap) HANDLE hmapObject; // 存储映射对象的句柄 DWORD fdwAccess; // 访问模式
大小，在主存内活动的进程个数等都是随时间而 变化的。所以，可变分区又称为动态分区
图3-5
图3-6
PS5 主存需求量： 50K 估计运行时间： 15
PS4 70K 8
PS3 PS2 PS1 30K 100K 60K FCFS 20 5 10
0K OS 40K
256K
图3-5 可变分区管理初始状态示例
系统 VxD 及 Windows 系统 DLL 共享对象 非系统 DLL 私用地址 空间 未用 不可寻址
4GB 3GB 2GB 4MB 16KB 0
系统区
第三章
存储管理
3.2 存储概念和虚存管理
◆ Windows API控制进程的虚拟地址空间
◆ (1)私用堆 用户使用HeapCreate()来产生私用堆空间
基址寄存器 BR 1000 限长寄存器 LR 1000
被保护 的区域 PSi 被保护 的区域 主存
上界寄存器 UR 1000 下界寄存器 LR 2000
基址/限长保护法(左)
上下界保护法(右)
第三章
存储管理
3.4.2 可变分区 ◆根据进程空间的实际大小按需分配主存空间 ◆这种管理方法下，主存分区的个数，各区域的