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计算机操作系统教案

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2021/10/10/周日

目录

01

操作系统概述

03

操作系统类型与比较

02

操作系统核心功能

教学方法与教案设计

05

操作系统设计原理

04

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操作系统概述

PartOne

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操作系统定义

操作系统作为中介

操作系统是用户与计算机硬件之间的中介，管理资源并提供用户界面。

操作系统的核心功能

操作系统的分类

操作系统按功能和用途分为桌面、服务器、移动和嵌入式等类型。

操作系统负责进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等核心功能。

操作系统与软件生态

操作系统是软件生态系统的基石，支持和运行各种应用程序。

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发展历史

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早期批处理系统

20世纪50年代，操作系统以批处理系统形式出现，如UNIVACI的SORT/MERGE程序。

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分时系统的兴起

60年代，分时系统如MIT的CTSS和IBM的TSS/360，允许多个用户同时使用计算机。

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个人计算机操作系统的普及

80年代，随着个人计算机的普及，MS-DOS和MacOS等操作系统开始流行。

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功能与作用

操作系统负责合理分配和管理计算机硬件与软件资源，确保系统高效运行。

资源管理

操作系统提供用户接口，简化用户与计算机的交互，如命令行和图形用户界面。

用户接口

操作系统通过权限控制和安全机制，保护系统不受恶意软件和未授权访问的侵害。

系统安全

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操作系统核心功能

PartTwo

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进程管理

操作系统通过系统调用创建新进程，并在任务完成后终止进程，释放资源。

进程的创建与终止

进程调度算法决定哪个进程获得CPU时间，如轮转调度、优先级调度等。

进程调度

进程在运行、就绪、阻塞等状态间转换，操作系统负责状态管理和调度。

进程状态转换

进程间通过信号量、消息队列等机制进行同步和通信，保证数据一致性。

进程同步与通信

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内存管理

虚拟内存允许系统运行比实际物理内存更大的程序，通过硬盘空间模拟额外内存。

虚拟内存技术

内存保护机制确保进程间互不干扰，操作系统通过界限寄存器和访问控制列表实现。

内存保护机制

操作系统采用多种策略管理内存分配，如首次适应、最佳适应和最差适应算法。

内存分配策略

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文件系统

操作系统负责合理分配和管理计算机硬件与软件资源，确保系统高效运行。

资源管理

01

02

提供命令行或图形用户界面，方便用户与计算机交互，执行各种操作。

用户接口

03

操作系统通过权限控制、加密等手段保护系统不受恶意软件和未授权访问的侵害。

系统安全

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设备管理

虚拟内存技术

内存分配策略

01

虚拟内存允许系统运行比物理内存更大的程序，通过页面置换算法高效管理内存。

02

操作系统采用动态分配和静态分配策略，确保程序运行时内存资源的合理分配和使用。

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操作系统类型与比较

PartThree

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单用户与多用户系统

操作系统通过系统调用创建进程，并在任务完成后终止进程，释放资源。

进程的创建与终止

进程调度算法决定哪个进程获得CPU时间，如轮转调度、优先级调度等。

进程调度

进程同步机制确保多个进程在共享资源时的正确执行顺序，如信号量、互斥锁。

进程同步

进程间通信(IPC)允许不同进程交换信息，如管道、消息队列、共享内存。

进程通信

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分时与实时系统

操作系统是用户与计算机硬件之间的中介，管理硬件资源，提供用户接口。

操作系统作为中介

01

操作系统负责进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等核心功能。

操作系统的核心功能

02

操作系统是软件生态的基础，支持和管理各种应用程序的运行。

操作系统与软件生态

03

从早期的批处理系统到现代的多任务操作系统，操作系统经历了不断的发展和演变。

操作系统的历史发展

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常见操作系统比较

操作系统通过系统调用创建新进程，并在任务完成后终止进程，释放资源。

进程的创建与终止

进程调度算法决定哪个进程获得CPU时间，如轮转调度、优先级调度等。

进程调度

进程同步机制确保多个进程在访问共享资源时不会发生冲突，如互斥锁、信号量。

进程同步

进程间通信(IPC)允许进程交换信息，实现合作，如管道、消息队列、共享内存。

进程通信

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操作系统设计原理

PartFour

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