操作系统的管理与体系结构：单元3重点

"本学习单元关注的是计算机系统架构和管理，是新加坡UniSIM ICT222课程的一部分，主要探讨了操作系统、进程管理、内存管理、文件管理系统以及安全性等多个核心概念。" 在计算机系统架构和管理的第三单元中，学生将深入理解操作系统的重要角色。操作系统作为计算机系统的基石，它负责管理计算机的硬件和软件资源，确保所有程序能够有效运行。本单元的目标是让学生能够： 1. 描述操作系统的功能和层次结构：操作系统包括用户接口、内核、设备驱动和系统调用等层次，每个层次都有其特定的任务，如用户界面使用户能与系统交互，而内核则负责调度任务和资源分配。 2. 列举并解释操作系统分配的资源及分配过程的复杂性：操作系统管理CPU时间、内存、磁盘空间等资源，并处理资源分配中的冲突和优化问题。 3. 解释操作系统如何管理进程和线程：进程是程序的执行实例，线程是进程内的执行路径。操作系统通过调度算法确保多个进程和线程公平且高效地使用CPU。 4. 比较不同的CPU调度方法：比如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转法（RR）等，每种方法有其优缺点，适用于不同场景。 5. 讨论操作系统如何管理内存：包括虚拟内存、页表、内存分配和回收等机制，以优化内存使用并防止内存碎片。 6. 介绍文件管理系统的组成部分和功能：文件系统管理文件的创建、读取、写入、删除等操作，以及文件的逻辑和物理组织方式，如i节点、目录结构等。 7. 深入理解文件和目录的逻辑与物理组织：文件可以按逻辑顺序组织，但在磁盘上可能以物理块的形式分散存储，数据结构如B树和哈希表用于记录这些分配。 8. 详述文件操作，如打开、关闭、读取、删除和恢复操作：这些操作是文件系统的基本功能，涉及权限检查、缓存管理和错误处理。 9. 列出可应用于文件和目录的访问控制：例如，读、写、执行权限以及更复杂的访问控制列表（ACL），用于确保数据的安全性。 10. 讨论安全、备份、恢复和容错方法与程序：包括加密、备份策略、故障检测和恢复技术，以应对潜在的数据丢失或系统故障。 11. 描述系统管理员的职责和任务：系统管理员负责维护系统稳定运行，安装和更新软件，配置安全策略，以及处理日常运维问题。 12. 定义系统安全模型：如访问控制模型（如 Biba、Bell-LaPadula）、身份验证和授权机制，以及如何设计和实施安全策略。 通过这个学习单元，学生将获得关于计算机系统核心管理的全面知识，为他们在IT领域的工作奠定坚实基础。