操作系统课件OS_chapt6_
操作系统ppt课件完整版
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。
操作系统课件(第六章)
① 通道指令单一。通道硬件比较简单,其所能执行的 指令主要是与输入输出操作有关的指令。 ② 通道没有自己的内存。通道所执行的通道程序是放 在计算机内存中的,也就是说通道与CPU共享系统的 内存。
通道按信息交换方式可分为以下三种类型 ① 字节多路通道 ② 数组选择通道 ③ 数组多路通道
通道指令和通道程序
6.2 I/O控制方式
程序直接查询控制方式 6.2.2 中断方式 6.2.3 DMA方式 6.2.4 通道方式
6.2.1 I/O控制方式发展过程中贯穿着这样的宗旨,
即尽量减少主机对外设的干预,把主机从 繁杂的I/O控制中解脱出来,以便有更多的 时间进行输出处理。
6.2.1 程序直接查询控制方式
(2)中速设备
(3)高速设备
2.按信息交换的单位分类 (1)块设备
块设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为 单位,故称块设备,它属于有结构设备。块设备的基 本特征是可寻址,可随机地读/写任意一块;块设备的 另一特征是其输入/输出(I/O)采用DMA方式。典型 的块设备是磁盘,每个盘块的大小为512B~4KB。 字符设备用于数据传输的基本单位是字符,它属于无 结构设备。其基本特征是不可寻址,即不能指定输入 时的源地址及输出时的目标地址。此外,字符设备在 I/O时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多,如 交互式终端、打印机等。
在一个盘面上的读写磁一个盘面上的读写磁头的轨迹称磁道在头的轨迹称磁道在磁头位置下的所有磁磁头位置下的所有磁道组成地圆柱体称柱道组成地圆柱体称柱面一个磁道又可被面一个磁道又可被划分成一个或多个物划分成一个或多个物文件的信息通常不是记录在同一盘面的各文件的信息通常不是记录在同一盘面的各个磁道上而是记录在同一柱面的不同磁个磁道上而是记录在同一柱面的不同磁道上这样可使移动臂的移动次数减少道上这样可使移动臂的移动次数减少缩短存取信息的时间
《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。
《计算机操作系统》课件OS-chapter 6
3.按操作方式 输入设备 : Keyboard 输出设备 : Printer 输入/输出设备 : 磁盘
4.按设备的分配特性 共享设备 : 磁盘(多道作业可以同时从该设备上 存取信息) 独占设备 :打印机
5.设备的使用特性 存储设备 : 磁带、磁盘、光盘等 输入输出设备 :键盘、打印机、CRT、绘图仪等 终端设备 : 通用终端、专用终端、虚拟终端等
Simultaneous Peripheral Operations On Line (SPOOLING)
6.9 小结
➢设备分类 :所属关系、信息传输单位、操作 方式、设备分配特性、设备使用特性 ➢设备管理的基本任务和功能 ➢设备工作的I/O控制方式、通道的类型,分别 适用于哪类设备?
➢处理输入输出请求的步骤 ➢中断系统 :中断定义、中断源、请求、响应、优先 级、关、屏蔽、意义、处理 ➢缓冲引入、实现、类型 ➢设备分配数据结构、原则、策略、方式、程序 ➢虚拟设备
缓冲寄存器内容入内存
修改传送字节数、 计数器、内存地址
传送字节数=0?
否
是
发中断信号,停止I/O
CPU 发送start命令,内存地 址送入内存始址寄存器 传送字节数送入字节寄存器
将中断允许位置“1”
调度程序调度其他进程
被调度进程执行
收到中断信号了吗?
否
是
中断处理
DMA方式特点:
➢大大减少CPU处理次数 ➢ 数据传送是在DMA控制器的控制下不经过CPU控制
其他进程执行
收到中断信号了吗? 否
是 中断处理
被中断的程序执行
中断方式特点:
➢设备与设备可以并行,设备与CPU可以并行 ➢ 数据缓冲寄存器较小,一次数据传送过程中发生中
《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。
操作系统课件
主要知识点
8、页式虚拟存储管理 虚拟存储器的含义 决定虚拟存储器大小的因素:地址结构,辅助存储器 基本原理 页表增加的内容 标志位,磁盘上的位置 缺页中断 缺页中断的处理过程
主要知识点
8、页式虚拟存储管理 页面调度 抖动或颠簸 页面调度的算法:FIFO,LRU,LFU 能够算题。 注意:LRU、LFU的区别。 多级页表 二级页表的原理 三次访问内存
主要知识点
1、计算机系统的组成 硬件:CPU、存储器、输入输出控制系统、输入输出
设备 软件:软件的三个类型
2、什么是操作系统 四个要点
3、操作系统的作用 三个作用 提高效率,便于使用
4、操作系统的功能 四种资源的管理:处理器、存储器、文件、设备 两类接口:程序员接口(系统调用),操作员接口
(操作控制命令)
主要知识点
6、可变分区存储管理 地址转换 动态地址重定位 硬件支持:基址寄存器和限长寄存器 存储保护 基址寄存器内容<=绝对地址<=限长寄存器内容 地址越界中断 移动技术 移动技术的目的 移动技术存在的问题
主要知识点
7、页式存储管理 基本原理:块和页的含义 逻辑地址构成:页号+页内地址 注意:这是一维地址,高位为页号 内存空间的分配与回收 位示图 块号、字号、位号、字长之间的关系 地址变换 页表的结构。动态地址变换机构 快表,高速缓冲存储器 地址变换的过程。能够算题。 页的共享与保护
逻辑地址转变为物理地址的过程 计算逻辑地址中的页号和页内地址 根据页号查页表,得到内存块号 物理地址=块号+页内地址
焦点问题:如何计算页号和页内地址?
答案及分析
因为页的大小为1024B,210=1024,所以页号占10位。 041A(H)=(0000010000011010)2,低位10位为页内 地址,高位为页号,页号为1 根据页表得知:块号为8 物理地址为:(0010000000011010)2=201A(H) 同理: 0521(H)=0000010100100001 页号为1,块号为8,该页标志位为1,说明该页已在内存, 不会发生缺页中断
操作系统课件.ppt
学习重点
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控制面板
上面我们了解了一些电脑里面的操作已经程序,现在我们看 看在电脑中的一部分快捷键: ALT+BACKSPACE 或 CTRL+Z 撤销上一步的操作 ALT+SHIFT+BACKSPACE 重做上一步被撤销的操作
Windows键+M 最小化所有被打开的窗口。
Windows键+CTRL+M 重新将恢复上一项操作前窗口的大小 和位置
学习重点
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现有的操作系统位数区别
如果现在市场上的CPU全部是64位的平台开发的, 那么现在的所有软件都使用不了,因为目前大部分 的软件都是基于32位开发的,目前我们说的64位的 windows7系统也只是在32位系统的基础上添加了一 些64位的寻址功能,其实对于我们来说64位的CPU ,操作系统意义不大,毕竟我们使用的内存大 部分 还是2G,使用的也是常用软件,对于运算速度的要 求也不大。64位主要应用于大型机械或大型服务站 。所以32位和64位相比,64位的速度更快,但是 32 位更适合我们,如果你装了64位的操作系统,你会 发现,很多软件使用不了
学习重点
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系统驱动
驱动系统,应该叫驱动程序,全称为 “设备驱动程序”是一种可以使计算 机和设备通信的特殊程序,可以 说相 当于硬件的接口,操作系统只有通过 这个接口,才能控制硬件设备的工作 ,假如某设备的驱动程序未能正确安 装,便不能正常工作。 因此,驱动程 序被誉为“ 硬件的灵魂”、“硬件的 主宰”、和“硬件和系统之间的桥梁 ”等。
学习重点
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基本操作:办公软件
Microsoft Office是微软公司开发 的一套基于 Windows 操作系统 的办公软件套装。常用组件有 Word、Excel、Powerpoint等。 最新版本为Office 365(Office 16) 。
《操作系统的介绍》PPT课件
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3
手工操作系统
1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期,还未出现操作 系统,计算机工作采用手工操作方式。程序员将对应于程序和 数据的已穿孔的纸带(或卡片)装入输入机,然后启动输入机 把程序和数据输入计算机内存,接着通过控制台开关启动程序 针对数据运行;计算完毕,打印机输出计算结果;用户取走结 果并卸下纸带(或卡片)后,才让下一个用户上机。
实时系统可分成两类:
(1)实施控制系统。当用于飞机飞行、导弹发射等的自动控制时,
要求计算机能尽快处理测量系统测得的数据,及时地对飞机或导弹进行
控制,或将有关信息通过显示终端提供给决策人员。当用于轧钢、石化
等工业生产控制时,也要求计算机能及时处理由各类传感器送来的数据,
然后控制相应的执行机构。
(2)实时信息处理系统。当用于预定飞机票、查询有关航班、航线、
处理系统,是现代操作系统的原型。
不足:每次主机内存中仅存放一道作业,每当它运行期间发出输入/
输出(I/O)请求后,高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态,致使
CPU空闲。
为改善CPU的利用率,又引入了多道程序系统。即输入/输出脱离主
机控制。
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10
多道程序系统
多道程序设计技术 所谓多道程序设计技术,就是指允许
别于批处理系统,因而,分时系统又被称为交互式系统。
(3)独立性。用户之间可以相互独立操作,互不干扰。系统保证各
用户程序运行的完整性,不会发生相互混淆或破坏现象。
(4)及时性。系统可对用户的输入及时作出响应。分时系统性能的
主要指标之一是响应时间,它是指:从终端发出命令到系统予以应答所
操作系统原理ppt课件
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。
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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。
操作系统课件
操作系统第一章引论操作系统(operating system , OS)是计算机系统中必不可少的系统软件。
它是计算机系统中各种资源的管理者和各种活动的组织者、指挥者。
它使整个计算机系统协调一致且有效地工作。
通过本课程的学习,我们将知道操作系统要做什么、怎么做和为什么要这样做。
学习操作系统,首先我们应该知道操作系统的概念。
本章主要讲述了以下几个问题。
一、什么是操作系统二、操作系统的形成三、操作系统的类型四、操作系统的功能一、什么是操作系统在回答这个问题之前,我们先来了解一下什么是计算机系统。
计算机系统是按用户的要求接收和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。
计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
软硬件系统的组成部分就是计算机系统的资源,当不同的用户使用计算机时都要占用系统资源并且有不同的控制需求。
操作系统就是计算机系统的一种系统软件,由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。
操作系统的设计目标一是使计算机系统使用方便。
二是使得计算机系统能高效地工作。
二、操作系统的形成早期没有操作系统→原始汇编系统→管理程序→操作系统可以看到,操作系统是随着计算机硬件的发展和应用需求的推动而形成的三、操作系统的类型按照操作系统提供的服务,大致可以把操作系统分为以下几类:批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
其中批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是基本的操作系统(加亮)1、批处理操作系统按照用户预先规定好的步骤控制作业的执行,实现计算机操作的自动化。
又可分为批处理单道系统和批处理多道系统。
单道系统每次只有一个作业装入计算机系统的主存储器运行,多个作业可自动、顺序地被装入运行。
批处理多道系统则允许多个作业同时装入主存储器,中央处理器轮流地执行各个作业,各个作业可以同时使用各自所需的外围设备,这样可以充分利用计算机系统的资源,缩短作业时间,提高系统的吞吐率。
2、分时操作系统,这种系统中,一个计算机系统与许多终端设备连接,分时系统支持多个终端用户,同时以交互方式使用计算机系统,为用户在测试、修改和控制程序执行方面提供了灵活性。
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职业道德与法制建设
随着互连网的发展,病毒与黑 客对系统和用户的攻击日益猖獗, 现有系统的安全对策显得很脆弱, 因此,加强计算机从业人员的职业 道德教育和防范计算机犯罪的法律 建设成了当务之急!!
这样UNIX索引节点中可用 个二进制位 索引节点中可用9个二进制位 这样 索引节点中可用 个二进制位rwx rwx rwx对各类 对各类 用户设访问权限。文件主人可改之, 用户设访问权限。文件主人可改之,如chmod 755 file2
方法二: 存取控制矩阵(早期OS用 方法二: 存取控制矩阵(早期 用) 文件 A B C 用户 …… User1 rw r w User2 e − − ……
6.2 影响பைடு நூலகம்统安全性的因素
• 人为破坏因素
– 有意、无意的非法操作 有意、 – 病毒破坏 – 黑客入侵
• 自然破坏因素
– 火灾、水灾、震灾、战争 火灾、水灾、震灾、 – 存储介质等硬、软件损坏 存储介质等硬、
系统对策 授权机制 防毒机制+法制教育 防毒机制 法制教育 防黑机制 备份、转储、恢复机制 硬、软件冗余机制
安全实验室主任、清华大学“长江学者奖励计划” 安全实验室主任、清华大学“长江学者奖励计划”特聘教授
– 2004.8 cracked MD5, found out the hash collisions – 2005.2 cracked SHA-1 theoretically
– 碰撞=漏洞=别人可以伪造和冒用数字签名 碰撞=漏洞=
第6章 操作系统安全性 章
6.1 安全性概述
(1)系统安全性涉及系统保护与保密两个方面, 系统安全性涉及系统保护与保密两个方面, 系统安全性涉及系统保护与保密两个方面 旨在保障系统中数据的完整性、 旨在保障系统中数据的完整性、可用性和机 密性。但实现起来难度较大,涉及到技术、 密性。但实现起来难度较大,涉及到技术、 管理、法律、道德、教育和政治等问题。 管理、法律、道德、教育和政治等问题。 (2)目前系统安全的分级管理机制 目前系统安全的分级管理机制 • 系统级管理(注册、登录、口令机制) 系统级管理(注册、登录、口令机制) • 用户级管理(分类授权) 用户级管理(分类授权) • 目录、文件级管理(设权限、属性等) 目录、文件级管理(设权限、属性等)
著名的单向hash算法 算法 著名的单向 ——for data signature(数字签名)
MD5(Message-Digest Algorithm 5 消息 摘要算法, ( 消息-摘要算法
1991, MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data Security Inc’ Ronald L. Rivest. It can transform a long string of message into a 128-bit digest.
SHA-1(Safe Hash algorithm 安全散列算法. It outputs a (
20-byte string. NIST(美国国家标准技术研究院), 1994 美国国家标准技术研究院) 美国国家标准技术研究院
Wang xiaoyun ,王小云 山东大学数学与系统科学学院密码技术与信息 王小云,
2. 具体的备份、转储与恢复机制 具体的备份、
通过转储操作, 通过转储操作,可形成文件或文件系统的多个副 本 – 备份有本地、异地、热、冷备份之分 备份有本地 异地、 本地、 – 转储有全量转储、增量转储两种 转储有全量转储、 – 恢复有全量恢复、增量恢复两种 恢复有全量恢复、
3. 文件保密机制(主动做法) 主动做法)
• 口令机制(常结合 口令机制(常结合DES等加密法使用) 等加密法使用) 等加密法使用 • 隐藏法 • 加密解密机制
– RSA体制( 1978,MIT,Rivest、Shamir和 体制( 体制 , , 、 和 Adleman创建 Adleman创建,2002 Turing Award),已被 创建, Award), ),已被 ISO推荐为公开密钥数据加密标准。它是建 推荐为公开密钥数据加密标准。 推荐为公开密钥数据加密标准 立在数论中的大整数分解质因子的基础上的 – 数字签名(RSA的应用) 数字签名( 的应用) 的应用
6.3 实现系统安全性的基本技 术 ——几种目前最有效的安全机制简 几种目前最有效的安全机制简
介
1. 授权机制的实现
方法一:文件的二级存取控制( 采用) 方法一:文件的二级存取控制(UNIX采用) 采用 第二级: 第一级: 第一级:对访问者的识别 第二级:对操作权限的识别 对操作分类: 对操作分类: 对用户分类: 对用户分类: 读操作( ) 读操作(r) – 文件主(owner) 文件主(owner) – 文件主的同组用户 写操作( ) 写操作(w) group) (group) 执行操作(x) 执行操作( ) – 其它用户(other) 其它用户(other) 不能执行任何操作( ) 不能执行任何操作(-)