2024年《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件-(附件版)

《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件-(附件版)《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件-(附件版)/《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件-(附件版)《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件-(附件版)《計算機(jī)操作系統(tǒng)》課件一、引言計算機(jī)操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最重要的軟件之一，它負(fù)責(zé)管理和控制計算機(jī)硬件資源，為用戶提供高效、便捷的服務(wù)。本課件旨在介紹計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念、原理和功能，幫助讀者了解操作系統(tǒng)的工作機(jī)制，掌握操作系統(tǒng)的使用技巧。二、操作系統(tǒng)的基本概念1.操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)（OperatingSystem，簡稱OS）是計算機(jī)系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)管理和控制計算機(jī)硬件資源，為用戶提供一個運行程序的環(huán)境。2.操作系統(tǒng)的功能（1）資源管理：操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)合理分配和調(diào)度計算機(jī)硬件資源，包括CPU、內(nèi)存、外設(shè)等，以提高資源利用率和系統(tǒng)性能。（2）程序管理：操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計算機(jī)中的程序，包括程序的加載、執(zhí)行、終止等過程。（3）文件管理：操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理計算機(jī)中的文件，包括文件的創(chuàng)建、刪除、修改、查詢等操作。（4）用戶接口：操作系統(tǒng)為用戶提供一個友好、便捷的交互界面，使用戶能夠方便地使用計算機(jī)。三、操作系統(tǒng)的類型1.單用戶操作系統(tǒng)單用戶操作系統(tǒng)（SingleUserOperatingSystem）是指在同一時間內(nèi)只允許一個用戶使用計算機(jī)的操作系統(tǒng)。單用戶操作系統(tǒng)通常應(yīng)用于個人計算機(jī)，如Windows操作系統(tǒng)。2.多用戶操作系統(tǒng)多用戶操作系統(tǒng)（Multi-UserOperatingSystem）是指在同一時間內(nèi)允許多個用戶使用計算機(jī)的操作系統(tǒng)。多用戶操作系統(tǒng)通常應(yīng)用于大型計算機(jī)和服務(wù)器，如Unix操作系統(tǒng)。3.批處理操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)（BatchOperatingSystem）是指將多個用戶的任務(wù)按照一定的順序批量處理的操作系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)能夠提高計算機(jī)的利用率，但用戶無法實時干預(yù)任務(wù)的執(zhí)行。4.實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)（Real-TimeOperatingSystem，簡稱RTOS）是指能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成特定任務(wù)的操作系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。四、操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.簡單結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)的所有功能都集中在一個核心模塊中，如早期的Unix操作系統(tǒng)。2.層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)的功能按照層次劃分，每一層負(fù)責(zé)不同的功能，如Linux操作系統(tǒng)。3.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)是指將操作系統(tǒng)的核心功能精簡，將非核心功能移至用戶態(tài)運行，以提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，如Minix操作系統(tǒng)。五、操作系統(tǒng)的實例1.Windows操作系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)是美國微軟公司開發(fā)的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于個人計算機(jī)和服務(wù)器。Windows操作系統(tǒng)具有圖形化界面、易用性強(qiáng)等特點。2.Linux操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)是一種開源的操作系統(tǒng)，基于Unix操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)、可定制性強(qiáng)等特點。3.macOS操作系統(tǒng)macOS操作系統(tǒng)是蘋果公司開發(fā)的操作系統(tǒng)，專門用于蘋果公司的Mac系列計算機(jī)。macOS操作系統(tǒng)具有美觀、易用、安全等特點。六、操作系統(tǒng)的未來發(fā)展1.云計算與操作系統(tǒng)隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的操作系統(tǒng)將更加注重云計算技術(shù)的融合，為用戶提供更加便捷、高效的計算服務(wù)。2.物聯(lián)網(wǎng)與操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對操作系統(tǒng)的實時性、安全性提出了更高的要求。未來的操作系統(tǒng)將更加注重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供更好的服務(wù)。七、總結(jié)本課件對計算機(jī)操作系統(tǒng)的基本概念、原理、功能、類型、結(jié)構(gòu)、實例和發(fā)展趨勢進(jìn)行了詳細(xì)介紹。通過對本課件的學(xué)習(xí)，讀者可以了解操作系統(tǒng)的工作機(jī)制，掌握操作系統(tǒng)的使用技巧，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為簡單結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)和微內(nèi)核結(jié)構(gòu)三種主要類型。下面將對這三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的補(bǔ)充和說明。1.簡單結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，也稱為單體結(jié)構(gòu)（MonolithicKernel），其特點是操作系統(tǒng)的所有功能都集中在一個核心模塊中，這個核心模塊通常運行在特權(quán)模式下，可以無限制地訪問計算機(jī)的硬件資源。早期的Unix操作系統(tǒng)就是一個典型的簡單結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)。簡單結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的優(yōu)點是性能較高，因為所有的系統(tǒng)調(diào)用和操作都直接在核心模塊中執(zhí)行，減少了用戶態(tài)和核心態(tài)之間的切換。但是，這種結(jié)構(gòu)也存在一些缺點，比如系統(tǒng)的可擴(kuò)展性較差，因為每次增加或修改系統(tǒng)功能都需要重新編譯核心模塊；另外，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也較差，因為任何在核心模塊中的錯誤都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。2.層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的設(shè)計思想是將操作系統(tǒng)的功能按照層次劃分，每一層只提供有限的功能，上層依賴于下層提供的服務(wù)。這種結(jié)構(gòu)使得操作系統(tǒng)的設(shè)計更加模塊化，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。Linux操作系統(tǒng)就是一個典型的層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)。層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的優(yōu)點是可擴(kuò)展性好，因為新增或修改功能只需要在相應(yīng)的層次上進(jìn)行，不需要修改整個系統(tǒng)；另外，層次結(jié)構(gòu)也有利于系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)。但是，層次結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的性能可能會受到影響，因為每一層都需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，增加了系統(tǒng)調(diào)用的開銷。3.微內(nèi)核結(jié)構(gòu)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)（Microkernel）的設(shè)計理念是將操作系統(tǒng)的核心功能精簡到最小，只保留最基本的功能，如進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和通信機(jī)制等，而將其他非核心功能移至用戶態(tài)運行。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)具有很好的安全性和穩(wěn)定性，因為大部分的系統(tǒng)服務(wù)都在用戶態(tài)運行，不會影響到核心態(tài)的穩(wěn)定性。微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安全性高，因為核心態(tài)的功能較少，攻擊面?。环€(wěn)定性好，因為用戶態(tài)的服務(wù)崩潰不會影響到核心態(tài)；可移植性好，因為核心態(tài)的功能簡單，容易在不同的硬件平臺上實現(xiàn)。但是，微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的性能可能會受到一定的影響，因為用戶態(tài)和核心態(tài)之間的通信需要經(jīng)過內(nèi)核的調(diào)度和處理。總結(jié)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是操作系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的關(guān)鍵，不同的結(jié)構(gòu)類型有著各自的優(yōu)缺