計(jì)算機(jī)導(dǎo)論計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

2023計(jì)算機(jī)導(dǎo)論計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)CATALOGUE目錄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理存儲(chǔ)管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理用戶接口01計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成23包括中央處理器、內(nèi)存、硬盤、顯卡等，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)硬件包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫等，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的非物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)軟件包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等，是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的接口。人機(jī)交互界面計(jì)算機(jī)硬件的基本構(gòu)成也稱為CPU，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。中央處理器內(nèi)存硬盤顯卡用于存儲(chǔ)正在處理的數(shù)據(jù)和程序。用于存儲(chǔ)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)。用于處理圖像和視頻數(shù)據(jù)。是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本軟件，負(fù)責(zé)管理硬件資源，并提供其他軟件運(yùn)行的環(huán)境。操作系統(tǒng)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫包括辦公軟件、游戲軟件、瀏覽器等，用于實(shí)現(xiàn)特定的功能。用于存儲(chǔ)、管理、檢索數(shù)據(jù)。03計(jì)算機(jī)軟件的基本構(gòu)成020102操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源。定義操作系統(tǒng)的主要功能包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理、設(shè)備管理和用戶界面管理等。功能操作系統(tǒng)的定義和功能03實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)適用于需要快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。操作系統(tǒng)的分類01批處理操作系統(tǒng)適用于大規(guī)模、大批量的數(shù)據(jù)處理，能夠?qū)⒆鳂I(yè)按照順序排隊(duì)，自動(dòng)執(zhí)行并輸出結(jié)果。02分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)，每個(gè)用戶都可以在自己的終端上工作，具有較高的交互性和實(shí)時(shí)性。進(jìn)程管理操作系統(tǒng)通過進(jìn)程來管理和控制計(jì)算機(jī)資源，進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，包括程序代碼、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和分配內(nèi)存資源，采用虛擬內(nèi)存技術(shù)，將內(nèi)存分為多個(gè)邏輯段，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配和釋放。操作系統(tǒng)通過文件系統(tǒng)來組織和存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和程序，包括文件的創(chuàng)建、讀寫、修改和刪除等操作。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)中的設(shè)備資源，包括輸入輸出設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。操作系統(tǒng)提供用戶界面來與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，包括命令行界面、圖形界面和聲音界面等。操作系統(tǒng)的基本原理內(nèi)存管理設(shè)備管理用戶界面管理文件系統(tǒng)管理03進(jìn)程管理進(jìn)程定義進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程的基本概念進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程具有就緒、等待、運(yùn)行、結(jié)束等狀態(tài)，這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換構(gòu)成了進(jìn)程的生命周期。進(jìn)程控制塊進(jìn)程控制塊是系統(tǒng)為了管理和控制進(jìn)程而設(shè)立的一個(gè)專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包含了進(jìn)程的各個(gè)方面的信息。進(jìn)程調(diào)度01進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，負(fù)責(zé)在就緒隊(duì)列中按照某種算法（如先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先等）選擇一個(gè)進(jìn)程來執(zhí)行。進(jìn)程的調(diào)度和管理進(jìn)程切換02當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被調(diào)度時(shí)，它需要從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，并把自己的寄存器等信息保存到內(nèi)核棧中；當(dāng)它執(zhí)行完成后，需要從內(nèi)核態(tài)切換回用戶態(tài)，并恢復(fù)之前保存的寄存器等信息。進(jìn)程創(chuàng)建和終止03進(jìn)程可以通過系統(tǒng)調(diào)用的方式進(jìn)行創(chuàng)建和終止，其中創(chuàng)建進(jìn)程需要為新進(jìn)程分配資源，而終止進(jìn)程需要回收其占用的資源。進(jìn)程同步是用來控制多個(gè)進(jìn)程之間協(xié)同工作的機(jī)制，其中最常用的方式是使用信號(hào)量和條件變量等同步原語。進(jìn)程同步消息傳遞是一種實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的機(jī)制，它可以在不同的進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。消息傳遞共享內(nèi)存是一種實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的高效方式，它允許多個(gè)進(jìn)程共享一段內(nèi)存空間，從而可以直接讀寫其中的數(shù)據(jù)。共享內(nèi)存進(jìn)程的同步和通信04存儲(chǔ)管理存儲(chǔ)管理涉及對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的管理，包括內(nèi)存、硬盤、緩存等。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理的基本概念用于管理存儲(chǔ)器的硬件和軟件組件，包括內(nèi)存管理單元（MMU）和存儲(chǔ)控制單元（SCU）。存儲(chǔ)管理單元存儲(chǔ)管理系統(tǒng)應(yīng)具備的功能包括分配和回收存儲(chǔ)空間、保護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)共享等。存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的功能分段的基本概念存儲(chǔ)管理系統(tǒng)需要為每個(gè)段分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，并在段不再需要時(shí)將其回收。段的分配與回收段的共享與保護(hù)分段存儲(chǔ)管理分段技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序共享同一物理內(nèi)存，但需要確保各段之間的數(shù)據(jù)安全和隔離。分段是一種將程序劃分為多個(gè)邏輯獨(dú)立部分的技術(shù)，每個(gè)部分稱為一個(gè)段。分頁是一種將程序劃分為多個(gè)等大小頁面（頁）的技術(shù)。分頁的基本概念存儲(chǔ)管理系統(tǒng)需要為每個(gè)頁分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，并在頁不再需要時(shí)將其回收。頁的分配與回收分頁技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序共享同一物理內(nèi)存，但需要確保各頁之間的數(shù)據(jù)安全和隔離。頁的共享與保護(hù)分頁存儲(chǔ)管理虛擬存儲(chǔ)的基本概念虛擬存儲(chǔ)是一種將內(nèi)存和硬盤視為統(tǒng)一存儲(chǔ)空間的技術(shù)。虛擬存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)通過將程序的一部分移至硬盤上實(shí)現(xiàn)，當(dāng)程序需要訪問這部分?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)再將其加載到內(nèi)存中。虛擬存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)虛擬存儲(chǔ)可以擴(kuò)大內(nèi)存容量、提高內(nèi)存利用率、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載等優(yōu)勢(shì)。虛擬存儲(chǔ)管理05文件系統(tǒng)文件文件是操作系統(tǒng)中最重要的抽象概念之一，它是一個(gè)有序的數(shù)據(jù)序列，被組織在一起并存儲(chǔ)在磁盤或其他存儲(chǔ)設(shè)備上。每個(gè)文件都有一個(gè)唯一的名稱和類型，以便用戶識(shí)別和分類。文件系統(tǒng)的基本概念目錄目錄是用于組織和管理文件的一種結(jié)構(gòu)，它允許用戶按照邏輯關(guān)系將文件組合在一起。目錄也被存儲(chǔ)在磁盤上，并可以包含子目錄和文件。文件路徑文件路徑是指向文件的引用，它指定了文件在目錄結(jié)構(gòu)中的位置。路徑可以是相對(duì)路徑或絕對(duì)路徑。相對(duì)路徑是從當(dāng)前工作目錄開始的路徑，而絕對(duì)路徑是從文件系統(tǒng)根目錄開始的路徑。大多數(shù)操作系統(tǒng)采用層次結(jié)構(gòu)來組織文件和目錄。這種結(jié)構(gòu)類似于一棵樹，其中根目錄是所有文件和目錄的起點(diǎn)，每個(gè)子目錄都是其父目錄的一個(gè)子項(xiàng)。這種結(jié)構(gòu)允許用戶在目錄結(jié)構(gòu)中輕松地導(dǎo)航和查找文件。文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)文件夾是用于組織文件和子目錄的一種結(jié)構(gòu)。它們?cè)试S用戶將相關(guān)的文件和目錄組合在一起，以便更容易地管理和訪問。子文件夾是文件夾中的子目錄，可以進(jìn)一步嵌套以增加組織的深度。為了確保文件名的唯一性，操作系統(tǒng)通常對(duì)文件名有一些限制。例如，文件名通常不能包含某些特殊字符或空格，并且不同的文件名之間應(yīng)該避免混淆。此外，某些字符組合可能會(huì)被保留用于表示特殊含義，例如“.”用于表示目錄和文件的區(qū)分。文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)文件夾和子文件夾文件命名規(guī)則文件系統(tǒng)的操作和管理文件系統(tǒng)提供了各種操作來創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除文件。例如，可以使用“創(chuàng)建”操作來創(chuàng)建一個(gè)新的空文件，使用“讀取”操作來讀取文件的內(nèi)容，使用“寫入”操作來向文件中添加新數(shù)據(jù)，使用“刪除”操作來永久刪除文件。文件的創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除文件系統(tǒng)通常支持為文件設(shè)置屬性，例如只讀、隱藏、系統(tǒng)和存檔屬性。這些屬性可以用于控制文件的訪問權(quán)限和其他行為。例如，只讀屬性可以防止文件被修改，隱藏屬性可以隱藏文件以免被普通用戶訪問。文件的屬性06設(shè)備管理設(shè)備管理的基本概念設(shè)備管理的目標(biāo)設(shè)備管理的目標(biāo)是提高設(shè)備的利用率、減少設(shè)備的故障率、保證設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)提高系統(tǒng)的整體性能。設(shè)備分類計(jì)算機(jī)設(shè)備可以分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、運(yùn)算器、控制器等，每種設(shè)備都有其特定的功能和用途。設(shè)備管理定義設(shè)備管理是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件設(shè)備進(jìn)行配置、使用和維護(hù)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的高效利用和系統(tǒng)性能最優(yōu)化的過程。驅(qū)動(dòng)程序的功能驅(qū)動(dòng)程序的主要功能包括設(shè)備的初始化、設(shè)備的控制和設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控。驅(qū)動(dòng)程序的分類根據(jù)設(shè)備的類型和功能，驅(qū)動(dòng)程序可以分為顯卡驅(qū)動(dòng)程序、聲卡驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序等。驅(qū)動(dòng)程序定義設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序是一種特殊的軟件程序，它負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和操作。設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備分配是指根據(jù)一定的策略和算法，將系統(tǒng)中的設(shè)備分配給用戶或者進(jìn)程使用。設(shè)備分配的定義設(shè)備分配應(yīng)該遵循公平性、高效性和穩(wěn)定性原則。設(shè)備分配的原則設(shè)備調(diào)度是指根據(jù)一定的策略和算法，對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備的操作進(jìn)行安排和管理。設(shè)備調(diào)度的定義設(shè)備的分配和調(diào)度07用戶接口用戶接口定義用戶接口是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供給用戶與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的一種方式，它允許用戶通過輸入指令或數(shù)據(jù)來與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。用戶接口類型用戶接口主要分為命令行接口和圖形用戶接口兩種類型。用戶接口的基本概念命令行接口要點(diǎn)三命令行接口概念命令行接口是一種基于文本的用戶接口，用戶通過輸入特定的命令來與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。要點(diǎn)一要點(diǎn)二命令行接口的優(yōu)點(diǎn)命令行接口具有高效、靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于需要頻繁使用高級(jí)命令的用戶。常見的命令行接口常見的命令行接口包括Unix/Linux