操作系統(tǒng)教程(第三版)課件

操作系統(tǒng)教程(第三版)課件2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目錄CATALOGUE操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理用戶界面與系統(tǒng)應(yīng)用操作系統(tǒng)概述PART01操作系統(tǒng)的定義與功能總結(jié)詞操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件，負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，提供用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口，并為用戶提供高效、安全、可靠的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)的功能包括資源管理、任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理、文件管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)等。詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的定義與功能操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)的分類總結(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。根據(jù)運(yùn)行環(huán)境可以分為單機(jī)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；根據(jù)使用性質(zhì)可以分為通用操作系統(tǒng)和專用操作系統(tǒng)；根據(jù)處理方式可以分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；根據(jù)功能可以分為微機(jī)操作系統(tǒng)和服務(wù)器操作系統(tǒng)等。詳細(xì)描述總結(jié)詞操作系統(tǒng)的基本概念要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的基本概念包括進(jìn)程、線程、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)等。進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位；線程是進(jìn)程內(nèi)的一條執(zhí)行路徑，是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。內(nèi)存管理負(fù)責(zé)分配和回收內(nèi)存空間，以及管理內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理磁盤存儲空間和文件，以及提供文件訪問接口。操作系統(tǒng)的基本概念進(jìn)程管理PART02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)行和等待狀態(tài)。詳細(xì)描述進(jìn)程是程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程，具有動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性和制約性的特點(diǎn)。進(jìn)程的狀態(tài)是操作系統(tǒng)對進(jìn)程執(zhí)行活動(dòng)不同階段的一種描述，常見的進(jìn)程狀態(tài)有新建、就緒、運(yùn)行和等待四種狀態(tài)。新建狀態(tài)表示進(jìn)程正在被創(chuàng)建；就緒狀態(tài)表示進(jìn)程已經(jīng)具備運(yùn)行條件，等待被調(diào)度；運(yùn)行狀態(tài)表示進(jìn)程正在處理器上執(zhí)行；等待狀態(tài)表示進(jìn)程等待某個(gè)條件成立后才能繼續(xù)執(zhí)行。進(jìn)程的定義與狀態(tài)總結(jié)詞進(jìn)程的創(chuàng)建與終止是操作系統(tǒng)對進(jìn)程進(jìn)行管理的兩種基本操作。創(chuàng)建進(jìn)程可通過復(fù)制已存在進(jìn)程或系統(tǒng)初始化實(shí)現(xiàn)；終止進(jìn)程則通過發(fā)送信號給目標(biāo)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)描述進(jìn)程的創(chuàng)建是操作系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，可以通過復(fù)制已存在進(jìn)程或系統(tǒng)初始化來實(shí)現(xiàn)。在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)，需要為新進(jìn)程分配資源，如內(nèi)存空間、文件、設(shè)備等，并建立相應(yīng)的進(jìn)程控制塊，以便對進(jìn)程進(jìn)行管理和控制。終止進(jìn)程則是操作系統(tǒng)對進(jìn)程進(jìn)行管理的另一種基本操作，通過向目標(biāo)進(jìn)程發(fā)送信號來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程完成其任務(wù)或出現(xiàn)異常時(shí)，操作系統(tǒng)會向該進(jìn)程發(fā)送終止信號，該進(jìn)程接收到信號后執(zhí)行相應(yīng)的清理工作并退出。進(jìn)程的創(chuàng)建與終止進(jìn)程的同步與通信總結(jié)詞：進(jìn)程同步是實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程協(xié)同工作的關(guān)鍵，通過信號量機(jī)制、條件變量、消息隊(duì)列等方式實(shí)現(xiàn)；進(jìn)程間通信是實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間信息交換的機(jī)制，包括管道、消息隊(duì)列、信號量、共享內(nèi)存等。詳細(xì)描述：進(jìn)程同步是實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程協(xié)同工作的關(guān)鍵，通過信號量機(jī)制、條件變量、消息隊(duì)列等方式實(shí)現(xiàn)。信號量是一種用于控制多個(gè)進(jìn)程對共享資源的訪問的計(jì)數(shù)器，通過設(shè)置信號量的值來控制進(jìn)程對資源的訪問。條件變量用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的條件等待和通知機(jī)制，當(dāng)某個(gè)條件不滿足時(shí)，進(jìn)程可以等待某個(gè)條件變量，當(dāng)條件滿足時(shí)，其他進(jìn)程可以通知該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。消息隊(duì)列是一種用于不同進(jìn)程間通信的機(jī)制，通過發(fā)送和接收消息來實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程之間的信息交換。管道是一種半雙工的通信方式，用于父子進(jìn)程之間的通信；共享內(nèi)存是一種高效的通信方式，多個(gè)進(jìn)程可以訪問同一塊共享內(nèi)存區(qū)域，通過讀寫共享內(nèi)存來實(shí)現(xiàn)信息交換。進(jìn)程的優(yōu)先級與調(diào)度總結(jié)詞：操作系統(tǒng)的調(diào)度策略決定了哪個(gè)進(jìn)程在何時(shí)以及在哪個(gè)處理器上運(yùn)行。優(yōu)先級調(diào)度是最常見的調(diào)度策略之一，根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種動(dòng)態(tài)調(diào)度策略，每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，該進(jìn)程將被剝奪處理器并移至就緒隊(duì)列尾部。詳細(xì)描述：操作系統(tǒng)的調(diào)度策略決定了哪個(gè)進(jìn)程在何時(shí)以及在哪個(gè)處理器上運(yùn)行，是操作系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。優(yōu)先級調(diào)度是根據(jù)每個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先級進(jìn)行調(diào)度的一種策略，優(yōu)先級高的進(jìn)程具有更高的執(zhí)行優(yōu)先權(quán)。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種動(dòng)態(tài)調(diào)度策略，每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，該進(jìn)程將被剝奪處理器并移至就緒隊(duì)列尾部。其他調(diào)度策略還包括短作業(yè)優(yōu)先、響應(yīng)比最高優(yōu)先等。操作系統(tǒng)的調(diào)度策略不僅影響系統(tǒng)的性能和效率，還對系統(tǒng)的公平性和可靠性等方面產(chǎn)生影響。內(nèi)存管理PART03操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)為進(jìn)程分配內(nèi)存空間，通常采用連續(xù)內(nèi)存分配方式，將內(nèi)存劃分為固定大小的分區(qū)或段，每個(gè)分區(qū)或段只被一個(gè)進(jìn)程使用。當(dāng)進(jìn)程完成或被終止時(shí)，操作系統(tǒng)需要回收其占用的內(nèi)存空間，以便重新分配給其他進(jìn)程使用。內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存回收內(nèi)存分配將內(nèi)存劃分為固定大小的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的大小和數(shù)量在系統(tǒng)運(yùn)行前確定。固定分區(qū)允許根據(jù)進(jìn)程大小動(dòng)態(tài)劃分內(nèi)存分區(qū)，以充分利用內(nèi)存空間?？勺兎謪^(qū)內(nèi)存的分區(qū)管理分頁存儲將內(nèi)存劃分為大小固定的頁框，每個(gè)頁框可以存放一個(gè)進(jìn)程的某一部分。頁面置換算法當(dāng)需要置換頁框時(shí)，采用適當(dāng)?shù)乃惴ㄟx擇要置換的頁面，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的有效利用。內(nèi)存的頁式管理將內(nèi)存劃分為多個(gè)大小不等的段，每個(gè)段用于存放進(jìn)程的一個(gè)邏輯部分。段式存儲為了實(shí)現(xiàn)段式存儲，需要建立一個(gè)段表來記錄每個(gè)段的起始地址、大小等信息。段表內(nèi)存的段式管理文件系統(tǒng)PART04文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲和檢索的軟件架構(gòu)。文件系統(tǒng)定義文件系統(tǒng)的功能文件系統(tǒng)的類型提供文件和目錄的存儲、檢索、刪除、備份等操作，以及文件權(quán)限和安全控制。包括FAT32、NTFS、EXT4等，每種類型都有自己的特點(diǎn)和適用場景。030201文件系統(tǒng)的概述文件系統(tǒng)將文件和目錄組織成樹狀結(jié)構(gòu)，方便用戶查找和管理。文件的組織方式文件以二進(jìn)制形式存儲在磁盤上，通過文件路徑可以定位到具體位置。文件的存儲方式包括硬盤、U盤、SD卡等，每種介質(zhì)都有自己的讀寫特性和存儲容量。文件的存儲介質(zhì)文件的組織與存儲通過文件路徑、文件名或關(guān)鍵字進(jìn)行訪問，支持多種訪問方式。文件的訪問方式根據(jù)用戶權(quán)限設(shè)置，對文件的讀寫、執(zhí)行等操作進(jìn)行限制。文件的控制權(quán)限多個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)訪問同一個(gè)文件，但需要遵循一定的訪問規(guī)則。文件的并發(fā)訪問文件的訪問與控制

文件系統(tǒng)的安全與保護(hù)文件系統(tǒng)的安全措施包括加密、備份、恢復(fù)等措施，確保文件的安全性。文件權(quán)限的管理通過用戶和組管理，對不同用戶設(shè)置不同的文件權(quán)限。文件系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制防止惡意軟件、病毒等對文件系統(tǒng)的破壞和篡改。設(shè)備管理PART05設(shè)備管理的重要性設(shè)備管理是操作系統(tǒng)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)硬件設(shè)備和軟件之間的交互，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。設(shè)備管理的主要任務(wù)設(shè)備管理的主要任務(wù)包括設(shè)備的分配、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制、設(shè)備的維護(hù)和故障處理等。設(shè)備管理定義設(shè)備管理是對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類硬件設(shè)備的管理，包括對設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的管理、對設(shè)備的分配和回收等。設(shè)備管理的概述設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的概念01設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)的一部分，用于控制和管理硬件設(shè)備。它提供了與設(shè)備交互的接口，使得應(yīng)用程序能夠使用設(shè)備的功能。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的作用02設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的作用包括初始化設(shè)備、配置設(shè)備、控制設(shè)備的操作、處理設(shè)備的輸入輸出等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)方式03設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)方式包括直接訪問硬件、通過系統(tǒng)調(diào)用訪問硬件、通過虛擬化技術(shù)訪問硬件等。設(shè)備的驅(qū)動(dòng)與控制03設(shè)備的回收處理在設(shè)備回收后，需要進(jìn)行一些處理工作，如關(guān)閉設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、釋放系統(tǒng)資源等。01設(shè)備的分配與回收的概念設(shè)備的分配與回收是指操作系統(tǒng)根據(jù)需要將硬件設(shè)備分配給進(jìn)程使用，并在進(jìn)程完成使用后回收設(shè)備的過程。02設(shè)備的分配原則設(shè)備的分配原則包括按需分配、空閑讓出、公平性等。設(shè)備的分配與回收設(shè)備虛擬化的優(yōu)點(diǎn)設(shè)備虛擬化的優(yōu)點(diǎn)包括提高硬件資源利用率、簡化系統(tǒng)管理、提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性等。常見的設(shè)備虛擬化技術(shù)常見的設(shè)備虛擬化技術(shù)包括全虛擬化、半虛擬化和容器化等技術(shù)。設(shè)備虛擬化技術(shù)的概念設(shè)備虛擬化技術(shù)是一種將物理硬件資源虛擬化為多個(gè)獨(dú)立資源的技術(shù)，使得多個(gè)虛擬資源可以共享物理硬件資源。設(shè)備的虛擬化技術(shù)用戶界面與系統(tǒng)應(yīng)用PART06123用戶界面是操作系統(tǒng)與用戶之間的交互界面，包括圖形界面和命令行界面等。用戶界面的定義從最早的批處理系統(tǒng)到現(xiàn)代的圖形用戶界面，用戶界面的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷程。用戶界面的發(fā)展歷程用戶友好、易于使用、一致性、可靠性等。用戶界面設(shè)計(jì)的基本原則用戶界面的概述系統(tǒng)桌面是操作系統(tǒng)中提供給用戶的主要界面，包括圖標(biāo)、菜單、窗口等元素。系統(tǒng)桌面的定義系統(tǒng)桌面提供了一系列功能，如啟動(dòng)應(yīng)用程序、管理文件和目錄、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)等。系統(tǒng)桌面的功能用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和喜好，對系統(tǒng)桌面進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，如調(diào)整背景顏色、添加小工具等。系統(tǒng)桌面的個(gè)性化設(shè)置系統(tǒng)桌面環(huán)境系統(tǒng)應(yīng)用軟件的概述系統(tǒng)應(yīng)用軟件是指操作系統(tǒng)中提供給用戶使用的應(yīng)用程序，如辦公軟件、圖像處理軟件等。系統(tǒng)應(yīng)用軟件的功能系統(tǒng)應(yīng)用軟件提供了各種功能，如文字處理、表格處理、圖像處理等。系統(tǒng)應(yīng)用軟件的安裝與卸載用戶可以根據(jù)需要，安裝或卸載系統(tǒng)應(yīng)用軟件。系統(tǒng)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的組成網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)由多