計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)ch2b全解課件

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)ch2b全解課件contents目錄操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理01操作系統(tǒng)概述總結(jié)詞操作系統(tǒng)的定義和功能詳細(xì)描述操作系統(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)交互的界面，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。操作系統(tǒng)的功能包括資源管理、系統(tǒng)控制、人機(jī)交互等。操作系統(tǒng)的定義和功能操作系統(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)使用領(lǐng)域，可以分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)等；根據(jù)源代碼開放程度，可以分為開源操作系統(tǒng)和閉源操作系統(tǒng)；根據(jù)架構(gòu)，可以分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)等。詳細(xì)描述操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)的基本特征操作系統(tǒng)的基本特征總結(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。并發(fā)性是指多個(gè)事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生；共享性是指資源被多個(gè)進(jìn)程共同使用；虛擬性是指通過技術(shù)手段將物理實(shí)體轉(zhuǎn)換為邏輯上的概念；不確定性是指由于并發(fā)性和共享性導(dǎo)致的進(jìn)程狀態(tài)的不確定性。詳細(xì)描述02進(jìn)程管理進(jìn)程的概念和狀態(tài)總結(jié)詞理解進(jìn)程的基本概念和狀態(tài)是進(jìn)程管理的基礎(chǔ)。詳細(xì)描述進(jìn)程是計(jì)算機(jī)中程序的執(zhí)行實(shí)例，具有動(dòng)態(tài)性、獨(dú)立性和制約性。進(jìn)程的狀態(tài)包括運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)，不同狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換?？偨Y(jié)詞進(jìn)程的創(chuàng)建和終止是操作系統(tǒng)對(duì)資源的有效管理方式。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述進(jìn)程可以通過系統(tǒng)調(diào)用或創(chuàng)建新進(jìn)程的方式創(chuàng)建，進(jìn)程終止則是因?yàn)檎＝Y(jié)束、異常結(jié)束或系統(tǒng)重啟等原因。進(jìn)程的創(chuàng)建和終止總結(jié)詞進(jìn)程同步與通信是實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行的關(guān)鍵技術(shù)。詳細(xì)描述進(jìn)程同步是為了協(xié)調(diào)不同進(jìn)程間的執(zhí)行順序，防止發(fā)生沖突，常用的同步機(jī)制有信號(hào)量、消息隊(duì)列等。進(jìn)程間通信則是實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程間數(shù)據(jù)交換和共享的過程，常用的通信方式有管道、消息傳遞等。進(jìn)程的同步與通信VS進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)根據(jù)一定的算法將處理器資源分配給進(jìn)程，死鎖則是進(jìn)程調(diào)度的負(fù)面結(jié)果。詳細(xì)描述進(jìn)程調(diào)度分為非搶占式和搶占式兩種方式，常見的調(diào)度算法有先來先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。死鎖是指多個(gè)進(jìn)程在等待其它進(jìn)程釋放資源，導(dǎo)致所有進(jìn)程都無法繼續(xù)執(zhí)行的情況，解決死鎖的方法有避免、檢測(cè)和解除等。總結(jié)詞進(jìn)程調(diào)度與死鎖03內(nèi)存管理根據(jù)程序的需求，操作系統(tǒng)會(huì)為程序分配所需的內(nèi)存空間。分配方式有靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種。靜態(tài)分配在編譯時(shí)完成，而動(dòng)態(tài)分配在運(yùn)行時(shí)完成。當(dāng)程序不再需要某塊內(nèi)存時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)回收該內(nèi)存，以便其他程序或同一程序的其他部分使用。內(nèi)存的分配內(nèi)存的回收內(nèi)存的分配與回收固定分區(qū)將內(nèi)存劃分為若干個(gè)固定大小的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)只允許一個(gè)程序使用。動(dòng)態(tài)分區(qū)根據(jù)程序的需求動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建和刪除分區(qū)。虛擬內(nèi)存通過將內(nèi)存劃分為多個(gè)分區(qū)，并將這些分區(qū)映射到磁盤上的文件，從而實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存的概念。內(nèi)存的分區(qū)管理030201將內(nèi)存劃分為若干個(gè)固定大小的頁面，每個(gè)頁面大小通常為512字節(jié)到8KB之間。分頁存儲(chǔ)當(dāng)需要新的頁面時(shí)，如果內(nèi)存已滿，需要選擇一個(gè)頁面進(jìn)行置換。常見的頁面置換算法有先進(jìn)先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。頁面置換算法內(nèi)存的頁式管理段式存儲(chǔ)將內(nèi)存劃分為若干個(gè)段，每個(gè)段的大小可以不同。每個(gè)段通常包含程序的一部分，如代碼、數(shù)據(jù)等。段頁式存儲(chǔ)結(jié)合了段式和頁式存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，將內(nèi)存劃分為若干個(gè)段，每個(gè)段再劃分為若干個(gè)頁面。這樣可以更好地滿足程序的局部性原理，提高內(nèi)存利用率。內(nèi)存的段式管理和段頁式管理04文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)概念文件系統(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)，它為應(yīng)用程序和用戶提供了組織、存儲(chǔ)、檢索和管理文件的方法。文件系統(tǒng)功能文件系統(tǒng)主要提供文件的存儲(chǔ)、檢索、刪除、備份、恢復(fù)等功能，同時(shí)還負(fù)責(zé)管理文件和目錄的權(quán)限，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全和完整性。文件系統(tǒng)的概念和功能文件存儲(chǔ)方式文件系統(tǒng)采用不同的方式來存儲(chǔ)文件，包括順序存儲(chǔ)和鏈接存儲(chǔ)。順序存儲(chǔ)按照文件內(nèi)容的順序連續(xù)存儲(chǔ)，而鏈接存儲(chǔ)則通過鏈接指針將文件分散存儲(chǔ)在磁盤的不同位置。文件存儲(chǔ)格式文件系統(tǒng)采用特定的格式來存儲(chǔ)文件，包括二進(jìn)制格式、文本格式和壓縮格式等。不同的格式對(duì)文件的存儲(chǔ)空間和讀取速度有不同的影響。文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)概念目錄結(jié)構(gòu)是指文件系統(tǒng)中文件和目錄的組織方式，它有助于用戶和應(yīng)用程序方便地查找和管理文件。常見的目錄結(jié)構(gòu)常見的目錄結(jié)構(gòu)包括單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)、二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)和樹形目錄結(jié)構(gòu)。單級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將所有文件放在一個(gè)目錄下，二級(jí)目錄結(jié)構(gòu)將文件按類型分別放在不同的目錄下，樹形目錄結(jié)構(gòu)則允許建立多級(jí)子目錄，使文件組織更加有序。文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)通過訪問控制機(jī)制來限制用戶和應(yīng)用程序?qū)ξ募脑L問權(quán)限，以確保數(shù)據(jù)的安全和完整性。訪問控制通過設(shè)置不同的權(quán)限級(jí)別來控制用戶對(duì)文件的讀寫、執(zhí)行等操作。訪問控制為了防止數(shù)據(jù)丟失或損壞，文件系統(tǒng)需要提供數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)機(jī)制。數(shù)據(jù)備份是將數(shù)據(jù)復(fù)制到其他存儲(chǔ)介質(zhì)上以備不時(shí)之需，而數(shù)據(jù)恢復(fù)則是將備份的數(shù)據(jù)還原到原始位置。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)文件系統(tǒng)的安全與保護(hù)05設(shè)備管理設(shè)備管理的概念和功能設(shè)備管理是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各類硬件設(shè)備的管理，包括對(duì)設(shè)備的配置、啟動(dòng)、使用、調(diào)度、故障處理等的管理。設(shè)備管理概念設(shè)備管理的主要功能包括設(shè)備的分配、設(shè)備的啟動(dòng)和關(guān)閉、設(shè)備的測(cè)試、設(shè)備的診斷和設(shè)備的替換等。設(shè)備管理功能設(shè)備分類根據(jù)設(shè)備特性，可以將設(shè)備分為輸入輸出設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備。輸入輸出設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等，存儲(chǔ)設(shè)備包括硬盤、光盤、U盤等。要點(diǎn)一要點(diǎn)二設(shè)備控制器設(shè)備控制器是負(fù)責(zé)管理設(shè)備的中介，它負(fù)責(zé)接收并解釋CPU的命令，并將命令傳送到設(shè)備執(zhí)行。設(shè)備控制器與CPU和設(shè)備之間的通信通常通過數(shù)據(jù)總線或接口進(jìn)行。設(shè)備的分類和設(shè)備控制器第二季度第一季度第四季度第三季度程序控制方式中斷方式DMA方式通道方式I/O設(shè)備的控制方式程序控制方式是一種早期的I/O控制方式，它通過CPU直接控制I/O設(shè)備的操作。這種方式效率低下，不適合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。中斷方式是一種改進(jìn)的I/O控制方式，當(dāng)I/O設(shè)備完成或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，通過中斷通知CPU，CPU再根據(jù)需要處理。這種方式提高了效率，但仍然不適合大量I/O操作。DMA方式是一種更高效的I/O控制方式，它通過DMA控制器直接控制I/O設(shè)備的操作，無需CPU的直接干預(yù)。這種方式大大提高了I/O效率。通道方式是DMA方式的進(jìn)一步發(fā)展，它通過通道控制器管理多個(gè)I/O設(shè)備的操作，實(shí)現(xiàn)了更高的I/O效率。按照磁盤請(qǐng)求的順序進(jìn)行服務(wù)，先來的先服務(wù)，后來的后服務(wù)。先進(jìn)先出算法（FIFO）選擇距離當(dāng)前磁頭位置最近的請(qǐng)求進(jìn)行服務(wù)，以減少尋