第三單元操作系統(tǒng)課件

第三單元操作系統(tǒng)課件目錄CONTENTS操作系統(tǒng)概述進程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理01操作系統(tǒng)概述CHAPTER0102操作系統(tǒng)的定義操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的資源管理者、協(xié)調(diào)者和保護者，確保計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效和安全運行。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心軟件，負責(zé)管理和控制計算機硬件和軟件資源，為用戶提供便利的操作界面和開發(fā)環(huán)境。操作系統(tǒng)負責(zé)分配和管理計算機系統(tǒng)的硬件和軟件資源，如CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等。資源管理操作系統(tǒng)根據(jù)不同的任務(wù)優(yōu)先級和系統(tǒng)負載情況，合理地調(diào)度和分配CPU資源，確保各個任務(wù)能夠及時、有序地執(zhí)行。任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)提供友好的用戶界面，使用戶能夠方便地與計算機系統(tǒng)進行交互，如窗口、圖標(biāo)、菜單等。用戶界面操作系統(tǒng)通過權(quán)限管理、訪問控制等機制，保護系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)的安全，防止非法訪問和惡意攻擊。保護與安全操作系統(tǒng)的功能根據(jù)源代碼開放程度閉源操作系統(tǒng)、開源操作系統(tǒng)等。根據(jù)架構(gòu)單用戶操作系統(tǒng)、多用戶操作系統(tǒng)等。根據(jù)使用領(lǐng)域桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)的分類02進程管理CHAPTER進程是程序的一次執(zhí)行，具有動態(tài)性、獨立性和制約性?？偨Y(jié)詞進程是程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。進程具有動態(tài)性，即進程有一個從創(chuàng)建到結(jié)束的整個生命周期。同時，進程具有獨立性，即進程擁有獨立的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源，互不干擾。此外，進程之間存在制約性，如共享某些資源時需要遵循一定的規(guī)則。詳細描述進程的定義與狀態(tài)總結(jié)詞進程可以通過系統(tǒng)調(diào)用、作業(yè)調(diào)度等方式創(chuàng)建，也可以因為完成、異常、資源不足等原因終止。詳細描述進程的創(chuàng)建可以通過系統(tǒng)調(diào)用或作業(yè)調(diào)度實現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)用提供了一組接口，允許用戶程序請求操作系統(tǒng)為其創(chuàng)建一個新進程。作業(yè)調(diào)度則根據(jù)一定的策略選擇一個或多個作業(yè)，為其分配必要的資源并創(chuàng)建進程。進程的終止原因有多種，如正常結(jié)束、異常結(jié)束、資源不足等。當(dāng)進程完成其任務(wù)或異常結(jié)束時，操作系統(tǒng)會回收其占用的資源并銷毀該進程。當(dāng)系統(tǒng)資源不足時，操作系統(tǒng)可能會選擇終止某些進程以釋放資源。進程的創(chuàng)建與終止進程的同步與通信進程同步是協(xié)調(diào)并發(fā)進程的行為，防止發(fā)生與時間有關(guān)的錯誤；進程通信是實現(xiàn)并發(fā)進程間的信息交換?？偨Y(jié)詞進程同步是操作系統(tǒng)的一種機制，用于協(xié)調(diào)并發(fā)進程的行為，確保它們能夠按照一定的順序和規(guī)則執(zhí)行，避免發(fā)生與時間有關(guān)的錯誤。進程通信是實現(xiàn)并發(fā)進程間信息交換的一種手段，通過消息傳遞、共享內(nèi)存等方式實現(xiàn)。進程同步和通信是實現(xiàn)并發(fā)控制和協(xié)調(diào)的重要手段，有助于提高系統(tǒng)的可靠性和效率。詳細描述總結(jié)詞優(yōu)先級決定了進程的執(zhí)行順序，調(diào)度程序負責(zé)按照優(yōu)先級進行進程切換。要點一要點二詳細描述每個進程都有一個優(yōu)先級，用于確定其在可執(zhí)行狀態(tài)時的執(zhí)行順序。高優(yōu)先級的進程會優(yōu)先于低優(yōu)先級的進程執(zhí)行。調(diào)度程序負責(zé)按照優(yōu)先級進行進程切換，選擇當(dāng)前可執(zhí)行狀態(tài)中最高優(yōu)先級的進程執(zhí)行。調(diào)度算法有多種，如先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、最短剩余時間優(yōu)先等。合理的優(yōu)先級設(shè)置和調(diào)度算法選擇可以提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)速度。進程的優(yōu)先級與調(diào)度03內(nèi)存管理CHAPTER內(nèi)存分配操作系統(tǒng)負責(zé)將內(nèi)存分配給進程，通常采用連續(xù)分配和分頁分配兩種方式。連續(xù)分配方式將內(nèi)存分為多個區(qū)域，每個區(qū)域只分配給一個進程；分頁分配方式將內(nèi)存分為多個固定大小的頁，每頁可以分配給不同的進程。內(nèi)存回收當(dāng)進程完成或釋放資源時，操作系統(tǒng)需要回收其占用的內(nèi)存?；厥辗绞桨⒓椿厥蘸脱舆t回收兩種。立即回收方式會立即將進程占用的內(nèi)存釋放回系統(tǒng)；延遲回收方式則會將進程占用的內(nèi)存標(biāo)記為空閑，等待后續(xù)使用。內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存交換當(dāng)系統(tǒng)中的進程數(shù)量超過可用內(nèi)存時，操作系統(tǒng)需要將一些進程暫時移出內(nèi)存，將其存儲在磁盤上，以便為其他進程騰出空間。這個過程稱為內(nèi)存交換。分頁系統(tǒng)為了實現(xiàn)內(nèi)存交換，操作系統(tǒng)引入了分頁系統(tǒng)的概念。分頁系統(tǒng)將內(nèi)存分為多個固定大小的頁，每頁可以存儲一個進程的一部分。當(dāng)進程需要被交換出內(nèi)存時，操作系統(tǒng)會將其所在的頁存儲到磁盤上，當(dāng)該進程再次需要被加載到內(nèi)存中時，操作系統(tǒng)會從磁盤上讀取相應(yīng)的頁到內(nèi)存中。內(nèi)存的交換與分頁VS為了防止不同進程之間的相互干擾和破壞，操作系統(tǒng)需要對內(nèi)存進行保護。常見的保護方式包括只讀保護、寫保護和地址保護等。只讀保護方式只允許進程讀取內(nèi)存中的內(nèi)容，而寫保護方式則允許進程修改內(nèi)存中的內(nèi)容。地址保護方式通過限制進程訪問的內(nèi)存地址范圍來實現(xiàn)保護。內(nèi)存共享在一些情況下，多個進程可能需要訪問和修改同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或文件。為了提高效率和避免重復(fù)存儲，操作系統(tǒng)允許這些進程共享同一塊內(nèi)存區(qū)域。通過共享內(nèi)存，這些進程可以直接在內(nèi)存中進行通信和數(shù)據(jù)交換，而無需頻繁地進行數(shù)據(jù)復(fù)制或傳輸。內(nèi)存保護內(nèi)存的保護與共享04文件系統(tǒng)CHAPTER文件系統(tǒng)采用樹形目錄結(jié)構(gòu)，根目錄為一級目錄，其他目錄為子目錄，子目錄可以包含文件和子目錄。文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)每個文件在文件系統(tǒng)中都有相應(yīng)的屬性，如文件名、文件類型、文件大小、創(chuàng)建時間、修改時間等。文件屬性目錄權(quán)限決定了哪些用戶或用戶組可以對目錄進行訪問、讀取、寫入等操作。目錄權(quán)限文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

文件的存儲與檢索文件存儲文件系統(tǒng)將文件存儲在磁盤上，按照一定的格式將文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)存儲在磁盤扇區(qū)中。文件檢索用戶可以通過文件名、關(guān)鍵字等對文件進行檢索，文件系統(tǒng)根據(jù)文件名或關(guān)鍵字在目錄結(jié)構(gòu)中查找相應(yīng)的文件。文件訪問速度對于經(jīng)常訪問的文件，文件系統(tǒng)會將其存儲在內(nèi)存中，以提高文件訪問速度。通過設(shè)置不同的權(quán)限，可以控制用戶對文件的訪問權(quán)限，如只讀、寫入、執(zhí)行等。文件權(quán)限管理文件加密文件共享對重要文件進行加密處理，以保護文件內(nèi)容不被非法獲取或篡改。通過共享文件夾或網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器等方式，可以實現(xiàn)不同用戶之間的文件共享和協(xié)作。030201文件的保護與共享05設(shè)備管理CHAPTER輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲設(shè)備等。分類不同類型的設(shè)備具有不同的性能指標(biāo)和功能特點，操作系統(tǒng)需要根據(jù)設(shè)備的特點進行相應(yīng)的管理和調(diào)度。特點設(shè)備的分類與特點驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)與硬件設(shè)備之間的接口，它負責(zé)將操作系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)換成設(shè)備能夠理解的指令，從而實現(xiàn)設(shè)備的管理和控制。驅(qū)動程序的作用根據(jù)設(shè)備的類型和操作系統(tǒng)的不同，驅(qū)動程序可以分為字符設(shè)備驅(qū)動程序和塊設(shè)備驅(qū)動程序等。驅(qū)動程序的分類驅(qū)動程序通常在操作系統(tǒng)啟動時加載，也可以在需要時動態(tài)加載。驅(qū)動程序的加載方式設(shè)備的驅(qū)動程序當(dāng)用戶程序需