操作系統(tǒng)課件-孟慶昌

操作系統(tǒng)課件-孟慶昌操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理用戶界面01操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用程序的資源，提供用戶與計(jì)算機(jī)交互的界面。總結(jié)詞操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，包括CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等。操作系統(tǒng)還負(fù)責(zé)調(diào)度和分配資源，以及控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。此外，操作系統(tǒng)還提供用戶與計(jì)算機(jī)交互的界面，使用戶能夠方便地使用計(jì)算機(jī)。詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的定義與功能總結(jié)詞根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)可以分為多種類型，如批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)可以分為多種類型。根據(jù)處理方式的不同，操作系統(tǒng)可以分為批處理操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)將作業(yè)放入磁帶或磁盤中，由操作系統(tǒng)統(tǒng)一處理，而分時(shí)操作系統(tǒng)允許多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。此外，根據(jù)應(yīng)用場景的不同，操作系統(tǒng)還可以分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)的分類總結(jié)詞操作系統(tǒng)的基本特征包括并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性。詳細(xì)描述并發(fā)性是指多個(gè)事件在同一時(shí)間發(fā)生，操作系統(tǒng)需要同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)和事件。共享性是指系統(tǒng)中的資源可以被多個(gè)進(jìn)程共享，以提高資源利用率。虛擬性是指通過技術(shù)手段將物理實(shí)體抽象化，為用戶提供方便的接口和友好的界面。不確定性是指系統(tǒng)中的進(jìn)程和事件可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而發(fā)生時(shí)間和順序的不確定性。操作系統(tǒng)的基本特征02進(jìn)程管理總結(jié)詞：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行，具有動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性和制約性。進(jìn)程的狀態(tài)包括新建、就緒、運(yùn)行和等待四種狀態(tài)。詳細(xì)描述：進(jìn)程是程序在計(jì)算機(jī)上的一次執(zhí)行活動(dòng)，它包括程序的代碼、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源。進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性，即進(jìn)程可以在執(zhí)行過程中發(fā)生創(chuàng)建、終止等變化。進(jìn)程是獨(dú)立的，即進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，互不干擾。進(jìn)程之間存在制約關(guān)系，需要相互協(xié)作完成某些任務(wù)。進(jìn)程的狀態(tài)包括新建、就緒、運(yùn)行和等待四種狀態(tài)。新建狀態(tài)的進(jìn)程正在被創(chuàng)建，還未開始執(zhí)行；就緒狀態(tài)的進(jìn)程已經(jīng)準(zhǔn)備好，等待CPU調(diào)度；運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程正在占用CPU執(zhí)行；等待狀態(tài)的進(jìn)程正在等待某個(gè)事件發(fā)生，如I/O操作完成。進(jìn)程的概念與狀態(tài)總結(jié)詞進(jìn)程可以通過系統(tǒng)調(diào)用或復(fù)制已存在的進(jìn)程來創(chuàng)建新進(jìn)程。進(jìn)程的終止可以通過正常終止或異常終止兩種方式實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)描述進(jìn)程的創(chuàng)建可以通過系統(tǒng)調(diào)用或復(fù)制已存在的進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)用通過內(nèi)核提供的功能來創(chuàng)建新進(jìn)程，如fork()、exec()等函數(shù)。復(fù)制已存在的進(jìn)程則是通過復(fù)制現(xiàn)有進(jìn)程的代碼和數(shù)據(jù)來創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，如copy-on-write技術(shù)。進(jìn)程的終止可以通過正常終止和異常終止兩種方式實(shí)現(xiàn)。正常終止是進(jìn)程自愿退出執(zhí)行，如exit()函數(shù)；異常終止則是由于某種錯(cuò)誤或異常情況導(dǎo)致進(jìn)程非正常退出，如段錯(cuò)誤、非法指令等。進(jìn)程的創(chuàng)建與終止進(jìn)程同步是協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序，以避免沖突和不安全的情況。進(jìn)程通信是實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間信息交換的機(jī)制。總結(jié)詞進(jìn)程同步是協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行順序，以避免沖突和不安全的情況。常見的同步機(jī)制包括信號(hào)量、互斥量、條件變量等。這些機(jī)制可以用來控制對(duì)共享資源的訪問，保證多個(gè)進(jìn)程之間的正確執(zhí)行順序。進(jìn)程通信是實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間信息交換的機(jī)制，常見的通信方式包括管道、消息隊(duì)列、信號(hào)、共享內(nèi)存等。這些通信方式可以用來實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)作。詳細(xì)描述進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)與調(diào)度總結(jié)詞：操作系統(tǒng)的調(diào)度程序負(fù)責(zé)按照一定的優(yōu)先級(jí)調(diào)度和執(zhí)行進(jìn)程。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法包括先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。詳細(xì)描述：操作系統(tǒng)的調(diào)度程序負(fù)責(zé)按照一定的優(yōu)先級(jí)調(diào)度和執(zhí)行進(jìn)程。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)為各個(gè)進(jìn)程分配優(yōu)先級(jí)，如先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。先來先服務(wù)算法按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度；最短作業(yè)優(yōu)先算法根據(jù)作業(yè)的估計(jì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)度，運(yùn)行時(shí)間短的作業(yè)優(yōu)先被調(diào)度；優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法根據(jù)作業(yè)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)優(yōu)先被調(diào)度。此外，還有輪轉(zhuǎn)法、多級(jí)反饋隊(duì)列等調(diào)度算法。操作系統(tǒng)的調(diào)度程序根據(jù)不同的調(diào)度算法選擇合適的進(jìn)程進(jìn)行執(zhí)行，以保證系統(tǒng)的整體性能和效率。03內(nèi)存管理為進(jìn)程分配所需的內(nèi)存空間，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段等。內(nèi)存的分配當(dāng)進(jìn)程結(jié)束或不再需要某些內(nèi)存空間時(shí)，操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)回收這些內(nèi)存空間，以便重新分配給其他進(jìn)程。內(nèi)存的回收內(nèi)存的分配與回收當(dāng)系統(tǒng)中的內(nèi)存空間不足時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將部分進(jìn)程暫時(shí)移至磁盤，以便釋放出足夠的內(nèi)存空間供其他進(jìn)程使用。為了節(jié)省內(nèi)存空間，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)進(jìn)程的需求和優(yōu)先級(jí)，將部分不常用的數(shù)據(jù)或代碼覆蓋掉，從而釋放出內(nèi)存空間。內(nèi)存的交換與覆蓋內(nèi)存覆蓋內(nèi)存交換內(nèi)存保護(hù)為了防止不同進(jìn)程之間的相互干擾和破壞，操作系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程設(shè)置獨(dú)立的內(nèi)存空間，并限制其訪問權(quán)限，以確保每個(gè)進(jìn)程只能訪問其自己的內(nèi)存空間。內(nèi)存共享某些進(jìn)程可能需要共享某些內(nèi)存空間，例如多個(gè)進(jìn)程需要訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或文件。在這種情況下，操作系統(tǒng)會(huì)將這些共享的內(nèi)存空間設(shè)置為可讀、可寫或可執(zhí)行，以便多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問。內(nèi)存的保護(hù)與共享04文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)定義01文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲(chǔ)和檢索的軟件架構(gòu)。它提供了一種組織數(shù)據(jù)和程序的方式，使得用戶可以方便地創(chuàng)建、刪除、修改和查找文件。文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)02文件系統(tǒng)通常采用樹形結(jié)構(gòu)，根目錄是最高層次的目錄，其他目錄作為根目錄的子目錄。每個(gè)目錄可以包含文件和子目錄，子目錄可以嵌套其他目錄。文件屬性03文件系統(tǒng)中的每個(gè)文件都有一系列屬性，如文件名、擴(kuò)展名、文件大小、創(chuàng)建時(shí)間、修改時(shí)間等。這些屬性用于描述文件的基本信息和特征。文件系統(tǒng)的概念與結(jié)構(gòu)文件存儲(chǔ)文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)將文件存儲(chǔ)在磁盤上。它采用塊的概念，將文件分成若干個(gè)數(shù)據(jù)塊，并按照一定的規(guī)則將這些數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在磁盤上。常見的存儲(chǔ)方式有連續(xù)存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)。文件檢索用戶可以通過文件名、關(guān)鍵字等條件來查找和訪問文件。文件系統(tǒng)提供了相應(yīng)的檢索機(jī)制，根據(jù)用戶提供的條件，快速定位到目標(biāo)文件或目錄。檢索效率是衡量文件系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一。索引結(jié)構(gòu)為了提高檢索效率，文件系統(tǒng)通常采用索引結(jié)構(gòu)，如哈希表、B樹等，來存儲(chǔ)文件的元數(shù)據(jù)信息，以便快速定位到目標(biāo)文件或目錄。文件的存儲(chǔ)與檢索文件保護(hù)文件系統(tǒng)提供了多種保護(hù)機(jī)制，以確保文件的完整性和安全性。常見的保護(hù)措施包括訪問控制、加密存儲(chǔ)、備份恢復(fù)等。通過這些措施，可以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問、修改或刪除文件。文件共享在多用戶或多任務(wù)環(huán)境下，不同用戶或任務(wù)之間可能需要共享某些文件。文件系統(tǒng)提供了共享機(jī)制，使得用戶可以方便地共享文件給其他用戶或任務(wù)。同時(shí)，為了防止數(shù)據(jù)沖突和破壞，還需要采取相應(yīng)的同步和互斥措施。文件的保護(hù)與共享05設(shè)備管理010203設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的概念設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，用于控制和管理計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備。它提供了一組函數(shù)，應(yīng)用程序可以通過這些函數(shù)與設(shè)備進(jìn)行交互。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的分類根據(jù)設(shè)備的類型，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要用于控制字符流設(shè)備，如串口、終端等；塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序主要用于控制塊設(shè)備，如硬盤、閃存等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要深入了解硬件設(shè)備的特性、工作原理以及操作系統(tǒng)的內(nèi)核機(jī)制。它通常需要使用低級(jí)語言（如C語言）編寫，并且需要具備較高的系統(tǒng)編程能力。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備的分配與回收的概念在操作系統(tǒng)中，當(dāng)應(yīng)用程序需要使用設(shè)備時(shí)，操作系統(tǒng)需要為其分配相應(yīng)的設(shè)備資源。當(dāng)應(yīng)用程序完成對(duì)設(shè)備的操作后，操作系統(tǒng)需要將設(shè)備回收，以便其他應(yīng)用程序可以使用。設(shè)備的分配與回收的方式設(shè)備的分配與回收可以通過靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種方式實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)分配是在應(yīng)用程序運(yùn)行前就為其分配好設(shè)備資源，這種方式簡單但不夠靈活；動(dòng)態(tài)分配是在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地為其分配設(shè)備資源，這種方式更加靈活，但實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜。設(shè)備的分配與回收的策略為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效分配與回收，可以采用多種策略，如先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、最高響應(yīng)比優(yōu)先等。這些策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的策略。設(shè)備的分配與回收設(shè)備的輸入與輸出是指應(yīng)用程序通過設(shè)備從外部獲取數(shù)據(jù)（輸入）和向外部發(fā)送數(shù)據(jù)（輸出）的過程。設(shè)備的輸入與輸出可以通過同步方式和異步方式實(shí)現(xiàn)。同步方式是指應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)傳輸完畢前一直等待，這種方式實(shí)時(shí)性強(qiáng)但效率不高；異步方式是指應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)傳輸期間可以做其他事情，數(shù)據(jù)傳輸完畢后再進(jìn)行處理，這種方式效率高但實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效輸入與輸出，可以采用多種控制方式，如緩沖、差錯(cuò)控制、流量控制等。這些控制方式可以提高設(shè)備的輸入與輸出的效率和可靠性。設(shè)備的輸入與輸出的概念設(shè)備的輸入與輸出的方式設(shè)備的輸入與輸出的控制設(shè)備的輸入與06用戶界面

用戶界面的概念與類型用戶界面的概念用戶界面是操作系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交互的接口，它允許用戶與操作系統(tǒng)進(jìn)行通信，以完成各種任務(wù)和操作。命令行界面以文本形式提供輸入和輸出，用戶通過輸入命令來與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互。圖形用戶界面使用圖形和圖標(biāo)來代表文件、目錄和應(yīng)用程序，用戶通過點(diǎn)擊、拖動(dòng)等操作來完成任務(wù)。命令行界面簡潔高效命令行界面只提供必要的命令和選項(xiàng)，用戶需要了解命令的語法和參數(shù)?？删幊逃脩艨梢酝ㄟ^編寫腳本或批處理文件來自動(dòng)化任務(wù)。學(xué)習(xí)曲線較陡峭：相對(duì)于圖形用戶界面，命令行界面需要用戶具備一定的技術(shù)背景和經(jīng)驗(yàn)。命令行界面常見的命令行界面Windows命令提示符（CommandPrompt）Linux終端（Terminal）macOS終端（Terminal）01020304命令行界面圖形用戶界面使用圖形和圖標(biāo)來代表文件、