计算机操作系统慕课版课件

固定分区
将内存划分为若干个大小相等的分区，每个 分区只能装入一个作业。
分区分配策略
首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算 法等。
页式存储管理
页面
将进程的逻辑地址空间划分为一系列大小相等的页。
页框
将内存物理地址空间划分为与页面大小相等的存储块，称为页框或页帧。
页表
记录逻辑页号与物理页框号之间的对应关系。
DMA控制方式
通道控制方式
外设与内存直接进行数据交换，无需CPU 干预。
通道控制器控制多个外设与内存进行数据传 输。
设备分配与回收
设备分配原则
先进先出、优先级高者先等。
设备回收策略
安全回收、非安全回收等。
设备分配算法
静态分配、动态分配等。
设备分配数据结构
设备控制表、系统设备表等。
设备处理与缓冲区管理
常见的操作系统安全威胁
包括病毒、木马、蠕虫、恶意软件等。
操作系统安全机制
身份认证机制
确保用户身份合法，防止非法用户访问系统 资源。
加密与解密机制
保护数据在传输和存储过程中的机密性和完 整性。
访问控制机制
根据用户身份和权限，控制用户对系统资源 的访问。
审计与日志机制
记录系统操作和用户行为，便于事后分析和 追责。
设备处理流程
设备驱动、数据传输、设备中断等。
缓冲区管理策略
单缓冲、双缓冲、循环缓冲等。
ABCD
缓冲区的作用
缓解CPU与外设速度不匹配的问题，提高数据 传输效率。
缓冲区与设备间的数据交换方式
同步交换、异步交换等。
设备驱动程序的设计
设备驱动程序的功能
控制设备操作，实现数据传输。
设备驱动程序的组成
设备初始化、设备打开、设备关闭、设备读 写等。
文件系统的功能
实现文件的创建、删除、读写、修改 等操作，管理文件的存储空间，提供 文件的安全性保护等。
文件的逻辑结构与物理结构
01
文件的逻辑结构
从用户角度看到的文件组织形式，包括顺序文件、索引文件、索引顺序
文件等。
02
文件的物理结构
文件在存储设备上的存储形式，包括连续存储、链接存储、索引存储等
。
03
存储器交换的数据的部件。
内存管理
02
操作系统对内存的分配、保护和回收等操作进行管理，以确保
各个进程能够安全、有效地使用内存。
内存空间
03
内存中用于存储数据的空间，通常由一系列连续的存储单元组
成。
分区存储管理
单一连续分区
将整个内存划分为一个连续的区域，只能容 纳一个作业。
可变分区
根据作业的大小动态地划分内存分区，提高 内存的利用率。
资源利用率
指系统资源（如CPU、内存等）的 利用程度。
03
02
吞吐量
指单位时间内系统完成的作业数或 处理的数据量。
可靠性
指系统在规定条件下和规定时间内 完成规定功能的能力。
04
02
进程管理
进程的概念与特征
进程定义
进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配 和调度的基本单位。
安全加固实例
分享具体的操作系统安全加固案例和经验。
THANKS
感谢观看
虚拟内存管理
虚拟内存
具有请求调入功能和置换功能，能从 逻辑上对内存容量加以扩充的一种存 储器系统。
页面置换算法
当内存空间不足时，选择哪个页面进 行置换的算法，常见的有最佳置换算 法、先进先出置换算法、最近最久未 使用置换算法等。
请求分页系统
在分页系统的基础上增加请求调页功 能和页面置换功能所形成的页式虚拟 存储系统。
计算机操作系统慕课版课件
目 录
• 计算机操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件管理 • 设备管理 • 操作系统安全
01
计算机操作系统概述
操作系统的定义与功能
定义
操作系统是一种系统软件，它是计算 机上的一个关键组成部分。
功能
操作系统的主要功能包括管理计算机 硬件和软件资源，提供用户界面，以 及控制和管理计算机系统的各个部分 。
抖动现象
如果页面置换算法选择不当或页面分 配策略不佳，可能会出现频繁的页面 调入调出操作，导致系统效率急剧下 降，这种现象称为抖动。
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 ，是操作系统进行数据管理的基本单 位。
文件系统的类型
根据不同的分类标准，文件系统可分 为多种类型，如磁盘文件系统、网络 文件系统、分布式文件系统等。
操作系统的分类与发展
分类
根据不同的标准，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操 作系统、网络操作系统等类型。
发展
操作系统的发展经历了从手工操作到批处理、分时、实时等多个阶段，目前正 朝着智能化、网络化、多媒体化等方向发展。
操作系统的性能指标
01
响应时间
指从用户提交请求到系统产生响应 的时间。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。
进程通信
实现进程之间的信息交换，常用的进程通信方式有消息缓冲通信、信箱通信、管道通信等。
03
内存管理
内存管理的基本概念
内存
01
计算机中用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部
地址变换机构
将逻辑地址转换为物理地址的机构。
段式存储管理
段
将进程的地址空间划分为若干个段， 每个段是一组完整的逻辑信息。
段表
记录每个段的起始地址和长度等信息 。
地址变换
通过段表将逻辑地址转换为线性地址 ，再通过页表将线性地址转换为物理 地址。
段的共享与保护
通过段表实现不同进程之间的段共享 ，并设置访问权限以实现段的保护。
设备驱动程序的编写
根据设备硬件特性，编写相应的控制代码。
设备驱动程序的调试与测试
确保设备驱动程序正确、稳定地运行。
06
操作系统安全
操作系统安全概述
操作系统安全定义
保护操作系统及其数据不受未经授权的访问、 修改或破坏的能力。
操作系统安全重要性
操作系统作为计算机系统的核心，其安全性直 接关系到整个系统的安全。
进程特征
动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征。
进程的状态与转换
进程状态
就绪状态、执行状态、阻塞状态、创 建状态、终止状态。
进程转换
进程在不同状态之间转换，如就绪到 执行、执行到阻塞、阻塞到就绪等。
进程控制与管理
进程控制
创建进程、撤销进程、进程阻塞与唤醒、进程挂起与激活。
进程管理
通过原语对进程进行控制，如创建原语、撤销原语、阻塞原 语、唤醒原语等。
采用高效的文件存储和访问方式 ，减少I/O操作次数，提高文件 系统的吞吐量和响应时间。
02
文件系统的可靠性
采用冗余技术、容错技术等手段 提高文件系统的可靠性，防止数 据丢失或损坏。
03
文件系统的可维护 性
提供方便的文件系统维护工具， 方便管理员对文件系统进行管理 和维护。
05
设备管理
设备管理概述
设备管理的功能
监视设备状态，进行设备控制，完成设备之间的数据传送。
设备分类
按传输速度、传输方式、信息交换单位等分类。
设备管理层次结构
设备驱动、设备独立性和设备无关性。
I/O控制方式
程序直接控制方式
CPU直接控制外设，进行数据传输。
中断控制方式
外设准备就绪后，向CPU发出中断请求， CPU响应后进行数据传输。
文件存储
文件在存储设备上的存放方式， 包括文件的分配方式、存储空间 的管理等。
文件共享与保护
文件共享
多个用户或进程可以同时访问同一个文 件，需要保证文件数据的一致性和完整 性。
VS
文件保护
防止未经授权的用户访问文件，保证文件 的安全性。包括访问控制、加密保护等措 施。
文件系统的性能优化
01
提高文件系统的性 能
操作系统安全策略
最小权限原则
只授予用户完成任务所需的最小权限，减少 潜在的安全风险。
备份与恢复策略
定期备份重要数据，制定应急恢复计划，确 保数据安全。
纵深防御原则
采用多层安全防护措施，提高系统的整体安 全性。
安全更新与补丁管理
及时安装安全更新和补丁，修复已知的安全 漏洞。
操作系统安全漏洞与防范措施
1 2
常见的操作系统安全漏洞
缓冲区溢出、权限提升、拒绝服务攻击等。
防范措施
加强系统安全配置、使用安全编程技术、定期进 行安全漏洞扫描和修复等。
3
漏洞利用与防范实例
分析具体漏洞利用场景，提供针对性的防范建议 。
操作系统安全评估与加固
安全评估方法
包括漏洞扫描、渗透测试、风险评估等。
加固措施
根据评估结果，采取针对性的系统加固措施 ，提高系统安全性。
逻辑结构与物理结构的关系
文件的逻辑结构是用户进行操作的接口，而物理结构则是操作系统管理
文件的方式，两者需要相互配合才能实现文件的高效管理。
目录结构与文件存储
目录的概念
目录是文件系统中用于管理文件 的一种数据结构，记录了文件的 名称、属性、位置等信息。
目录结构
包括一级目录结构、二级目录结 构、多级目录结构等，不同的目 录结构适用于不同的应用场景。