華中科技大學(xué)電信系操作系統(tǒng)課件-cha

華中科技大學(xué)電信系操作系統(tǒng)課件-cha目錄CONTENCT操作系統(tǒng)概述進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)01操作系統(tǒng)概述定義功能操作系統(tǒng)的定義與功能操作系統(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，為用戶提供便利的操作界面和開發(fā)環(huán)境。操作系統(tǒng)的主要功能包括資源管理、系統(tǒng)監(jiān)控、用戶界面、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)管理等。早期操作系統(tǒng)發(fā)展歷程現(xiàn)代操作系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要一種管理硬件資源的軟件，于是出現(xiàn)了批處理系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和技術(shù)的進(jìn)步，操作系統(tǒng)經(jīng)歷了從批處理系統(tǒng)到分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等發(fā)展歷程?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)更加注重安全性、可靠性和易用性，同時(shí)支持多任務(wù)、多用戶和多媒體應(yīng)用。操作系統(tǒng)的歷史與發(fā)展80%80%100%操作系統(tǒng)的分類操作系統(tǒng)可以分為批處理操作系統(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)等。操作系統(tǒng)可以分為桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)可以分為開源操作系統(tǒng)和閉源操作系統(tǒng)。根據(jù)功能根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)源代碼02進(jìn)程管理進(jìn)程的定義與狀態(tài)進(jìn)程程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程狀態(tài)新建、可運(yùn)行、阻塞、就緒等狀態(tài)，描述進(jìn)程在執(zhí)行過程中的不同階段。通過系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建新進(jìn)程，包括拷貝父進(jìn)程的地址空間、加載新程序等步驟。進(jìn)程創(chuàng)建當(dāng)進(jìn)程完成或異常結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)回收資源并釋放相關(guān)狀態(tài)。進(jìn)程終止進(jìn)程的創(chuàng)建與終止進(jìn)程同步通過信號(hào)量、條件變量等機(jī)制，協(xié)調(diào)不同進(jìn)程間的執(zhí)行順序。進(jìn)程通信通過管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存等方式，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的信息交換。進(jìn)程的同步與通信根據(jù)進(jìn)程的重要程度或緊迫程度，為進(jìn)程分配不同的優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)根據(jù)優(yōu)先級(jí)和其他調(diào)度策略，決定哪個(gè)進(jìn)程在何時(shí)運(yùn)行以及運(yùn)行多久。調(diào)度進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)與調(diào)度03內(nèi)存管理VS在操作系統(tǒng)中，內(nèi)存的分配通常由系統(tǒng)根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)完成。分配的方式包括連續(xù)內(nèi)存分配和分頁內(nèi)存分配。連續(xù)內(nèi)存分配將內(nèi)存分為多個(gè)分區(qū)，每個(gè)進(jìn)程分配一個(gè)分區(qū)；分頁內(nèi)存分配將內(nèi)存分為多個(gè)固定大小的頁面，每個(gè)進(jìn)程分配多個(gè)頁面。內(nèi)存的回收當(dāng)進(jìn)程完成任務(wù)或終止時(shí)，系統(tǒng)需要回收其占用的內(nèi)存?；厥盏姆绞桨ㄊ謩?dòng)回收和自動(dòng)回收。手動(dòng)回收需要程序員顯式釋放內(nèi)存；自動(dòng)回收則由系統(tǒng)自動(dòng)完成。內(nèi)存的分配內(nèi)存的分配與回收內(nèi)存分區(qū)是一種將內(nèi)存分為多個(gè)獨(dú)立區(qū)域的方法。每個(gè)區(qū)域可以獨(dú)立分配給一個(gè)進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理。常見的分區(qū)方式包括固定分區(qū)和可變分區(qū)。固定分區(qū)將內(nèi)存分為固定數(shù)量的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的大小固定；可變分區(qū)則允許根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整分區(qū)的大小。分頁是一種將內(nèi)存分為多個(gè)固定大小頁面的方法。每個(gè)頁面可以獨(dú)立分配給一個(gè)進(jìn)程。頁面大小通常為物理塊大小的整數(shù)倍。常見的分頁方式包括實(shí)存分頁和虛存分頁。實(shí)存分頁將內(nèi)存分為固定數(shù)量的頁面，每個(gè)頁面大小相同；虛存分頁則允許根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整頁面數(shù)量和大小。內(nèi)存的分區(qū)內(nèi)存的分頁內(nèi)存的分區(qū)與分頁內(nèi)存的交換交換是一種將不活躍的進(jìn)程從內(nèi)存中移除，將其保存在磁盤上，以便為其他進(jìn)程騰出空間的技術(shù)。交換通常在物理存儲(chǔ)器空間不足時(shí)進(jìn)行。要點(diǎn)一要點(diǎn)二內(nèi)存的覆蓋覆蓋是一種將程序代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存不同區(qū)域的方法。通過覆蓋技術(shù)，操作系統(tǒng)可以將程序的不同部分存儲(chǔ)在不同的區(qū)域，以便更好地利用內(nèi)存空間。內(nèi)存的交換與覆蓋內(nèi)存的保護(hù)內(nèi)存保護(hù)是一種防止非法訪問和錯(cuò)誤操作的技術(shù)。通過設(shè)置保護(hù)標(biāo)志或使用段式保護(hù)機(jī)制，操作系統(tǒng)可以限制對(duì)不同區(qū)域的訪問權(quán)限，以防止數(shù)據(jù)損壞或程序錯(cuò)誤。內(nèi)存的共享在多任務(wù)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程可能需要訪問同一數(shù)據(jù)或資源。為了實(shí)現(xiàn)資源共享，操作系統(tǒng)需要提供一種機(jī)制來控制對(duì)共享資源的訪問。常見的控制方式包括互斥訪問、信號(hào)量控制和文件鎖等。通過這些機(jī)制，操作系統(tǒng)可以確保多個(gè)進(jìn)程安全地共享內(nèi)存中的資源。內(nèi)存的保護(hù)與共享04文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)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)，它提供了一種組織和管理數(shù)據(jù)的方式。文件系統(tǒng)定義文件系統(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，文件和目錄被組織成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)文件存儲(chǔ)文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)將文件存儲(chǔ)在磁盤或其他存儲(chǔ)介質(zhì)上，并記錄文件的元數(shù)據(jù)，如文件名、文件大小、創(chuàng)建時(shí)間等。文件檢索文件系統(tǒng)提供了檢索文件的方法，用戶可以通過文件名、關(guān)鍵字或其他條件來查找和訪問文件。文件的存儲(chǔ)與檢索通過設(shè)置不同的訪問權(quán)限，文件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)文件的共享，不同的用戶可以以不同的方式訪問共享文件。文件共享文件系統(tǒng)提供了加密、權(quán)限控制等安全機(jī)制，以確保文件的機(jī)密性和完整性，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和修改。文件安全文件的共享與安全文件備份定期對(duì)重要文件進(jìn)行備份是防止數(shù)據(jù)丟失的有效方法，文件系統(tǒng)提供了備份工具和策略，以幫助用戶進(jìn)行備份操作。文件恢復(fù)當(dāng)文件因意外刪除或損壞時(shí)，文件系統(tǒng)提供了恢復(fù)機(jī)制，允許用戶從備份中恢復(fù)文件，以最大程度地減少損失。文件的備份與恢復(fù)05輸入輸出系統(tǒng)分類特性輸入輸出設(shè)備的分類與特性輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備速度、精度、可靠性、兼容性輸入輸出設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序的作用管理設(shè)備、提供接口、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式驅(qū)動(dòng)程序的分類硬件抽象層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、用戶級(jí)驅(qū)動(dòng)程序分配資源、管理資源、回收資源