操作系統(tǒng)例題分析課件

操作系統(tǒng)例題分析課件進程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理例題分析目錄01進程管理總結(jié)詞描述進程的定義和創(chuàng)建過程詳細描述進程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。進程的創(chuàng)建可以通過系統(tǒng)調(diào)用或進程間通信等方式實現(xiàn)，需要分配給進程相關(guān)的資源，如內(nèi)存空間、文件描述符等。進程的定義與創(chuàng)建總結(jié)詞描述進程的三種基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換詳細描述進程狀態(tài)分為新建、就緒和運行三種。新建狀態(tài)的進程正在被創(chuàng)建，準備好后進入就緒狀態(tài)，等待CPU調(diào)度；就緒狀態(tài)的進程獲得CPU后進入運行狀態(tài)，運行結(jié)束后進入就緒或新建狀態(tài)。進程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換進程同步與互斥總結(jié)詞解釋進程同步與互斥的概念和實現(xiàn)方法詳細描述進程同步是多個進程協(xié)同完成一項任務(wù)的過程，通過信號量、消息隊列等方式實現(xiàn)；進程互斥是多個進程對共享資源的競爭使用，通過鎖機制、信號量等方式實現(xiàn)。介紹進程間通信的常見方式和特點總結(jié)詞進程間通信（IPC）有多種方式，如管道、消息隊列、信號量、共享內(nèi)存等。這些方式各有特點和使用場景，例如管道適合單向通信，共享內(nèi)存適合大量數(shù)據(jù)的快速交換等。詳細描述進程通信02內(nèi)存管理內(nèi)存的分配在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存的分配是根據(jù)進程或線程的需求進行的。常見的分配方式有連續(xù)分配和分頁分配。連續(xù)分配方式將內(nèi)存分為大小固定的分區(qū)，每個分區(qū)只被一個進程使用。而分頁分配方式則將內(nèi)存分為大小固定的頁面，每個頁面可以被多個進程共享。內(nèi)存的回收當(dāng)進程或線程結(jié)束時，操作系統(tǒng)需要回收其占用的內(nèi)存空間。回收的方式取決于分配方式。對于連續(xù)分配方式，操作系統(tǒng)需要將整個分區(qū)回收；而對于分頁分配方式，操作系統(tǒng)只需回收該進程占用的頁面。內(nèi)存的分配與回收固定分區(qū)方式將內(nèi)存分為固定大小的分區(qū)，每個分區(qū)只被一個進程使用。這種方式的優(yōu)點是簡單易行，但會導(dǎo)致一些分區(qū)長時間閑置，而其他分區(qū)仍需等待。固定分區(qū)可變分區(qū)方式允許根據(jù)進程的大小動態(tài)地分配內(nèi)存分區(qū)。這種方式的優(yōu)點是可以更有效地利用內(nèi)存，但管理起來相對復(fù)雜?？勺兎謪^(qū)內(nèi)存的分區(qū)管理VS將內(nèi)存分為多個邏輯段，每個段的大小可以不同。每個段用于存儲程序的一個部分，如代碼、數(shù)據(jù)等。這種方式的優(yōu)點是便于程序的模塊化和保護，但會增加管理的復(fù)雜性。段的保護在段式管理中，可以通過對段進行訪問控制來保護程序的安全運行。例如，可以限制某個段只能被某個進程訪問，或者限制某個段只能執(zhí)行讀或?qū)懖僮?。段式管理的基本思想?nèi)存的段式管理將內(nèi)存分為多個頁面，每個頁面大小固定。每個頁面可以存儲程序的一個部分。這種方式的優(yōu)點是便于管理，且可以有效地利用內(nèi)存空間。在頁式管理中，可以通過對頁面進行訪問控制來保護程序的安全運行。例如，可以限制某個頁面只能被某個進程訪問，或者限制某個頁面只能執(zhí)行讀或?qū)懖僮鳌ｍ撌焦芾淼幕舅枷腠撁娴谋Ｗo內(nèi)存的頁式管理03文件系統(tǒng)文件按照順序連續(xù)存儲在存儲介質(zhì)上，訪問速度快，但存儲空間利用率低。順序存儲結(jié)構(gòu)鏈接存儲結(jié)構(gòu)索引存儲結(jié)構(gòu)文件以塊為單位分散存儲在存儲介質(zhì)上，通過指針鏈接，空間利用率高，但訪問速度慢。文件以塊為單位分散存儲，同時建立索引表以快速訪問文件，空間利用率和訪問速度均較高。030201文件的存儲結(jié)構(gòu)所有文件集中在一個目錄下，查找效率低。單級目錄結(jié)構(gòu)將文件按照目錄和文件的形式組織成樹形結(jié)構(gòu)，查找效率較高。樹形目錄結(jié)構(gòu)將文件以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組織，查找效率更高。圖形目錄結(jié)構(gòu)文件的目錄結(jié)構(gòu)允許用戶讀取文件內(nèi)容。讀權(quán)限允許用戶修改文件內(nèi)容。寫權(quán)限允許用戶執(zhí)行文件。執(zhí)行權(quán)限為每個文件或目錄設(shè)置訪問權(quán)限，控制用戶對文件的訪問。訪問控制列表（ACL）文件的訪問控制同一時間允許多個用戶同時訪問同一文件。共享方式通過訪問控制和權(quán)限設(shè)置保護文件不被非法訪問和修改。保護機制文件的共享與保護04設(shè)備管理輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲設(shè)備、通信設(shè)備等。設(shè)備的物理特性、性能參數(shù)、接口標準等。設(shè)備的分類與特性設(shè)備特性設(shè)備分類設(shè)備分配根據(jù)進程或作業(yè)的需求，為其分配相應(yīng)的設(shè)備資源。要點一要點二設(shè)備回收在進程或作業(yè)完成使用后，及時回收設(shè)備資源，避免資源浪費。設(shè)備的分配與回收驅(qū)動程序的作用控制和管理設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備與操作系統(tǒng)的通信。驅(qū)動程序的分類字符設(shè)備驅(qū)動程序、塊設(shè)備驅(qū)動程序、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序等。設(shè)備的驅(qū)動程序程序直接控制方式中斷控制方式直接內(nèi)存訪問方式通道控制方式設(shè)備的I/O控制方式01020304由用戶程序直接控制設(shè)備的輸入輸出。利用中斷技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備與CPU的交互。由硬件實現(xiàn)設(shè)備與內(nèi)存的直接數(shù)據(jù)傳輸。通過通道來實現(xiàn)設(shè)備與CPU的并行處理。05例題分析詳細描述進程同步問題主要考察了進程間的通信和協(xié)作，以及如何通過信號量、互斥量等機制來確保多個進程按照正確的順序執(zhí)行，避免產(chǎn)生競態(tài)條件?？偨Y(jié)詞進程同步是操作系統(tǒng)中用于協(xié)調(diào)多個進程執(zhí)行順序的重要機制。解題思路解決進程同步問題需要分析進程間的依賴關(guān)系，確定同步點，并選擇合適的同步機制來實現(xiàn)進程間的協(xié)調(diào)。例題一：進程同步問題

例題二：內(nèi)存分配問題總結(jié)詞內(nèi)存分配問題是關(guān)于如何在有限的物理內(nèi)存中合理地分配空間給各個進程的問題。詳細描述內(nèi)存分配問題需要考慮內(nèi)存管理策略，如分頁、分段、段頁式等，以及內(nèi)存的分配與回收策略。解題思路解決內(nèi)存分配問題需要分析進程的內(nèi)存需求，設(shè)計合適的內(nèi)存管理策略，并確保內(nèi)存空間的利用率和系統(tǒng)性能的優(yōu)化。文件訪問權(quán)限問題是關(guān)于如何控制不同用戶對文件的訪問權(quán)限的問題?？偨Y(jié)詞文件訪問權(quán)限問題需要考慮用戶身份驗證、文件權(quán)限控制、文件加密等安全措施，以確保文件的安全性和完整性。詳細描述解決文件訪問權(quán)限問題需要設(shè)計合理的用戶身份驗證機制和文件權(quán)限控制策略，并采用加密技術(shù)來保護文件內(nèi)容不被非法獲取或篡改。解題思路例題三：文件訪問權(quán)限問題設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)與硬件設(shè)備之間的接口，設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)問題主要考察對設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計和實現(xiàn)能力。總結(jié)詞設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)問題需要考慮設(shè)備的特性和功