計算機(jī)操作系統(tǒng)概述

計算機(jī)操作系統(tǒng)概述匯報人：202X-12-20目錄contents操作系統(tǒng)定義與作用操作系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與組成進(jìn)程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)管理設(shè)備驅(qū)動程序與I/O管理操作系統(tǒng)定義與作用01操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機(jī)硬件和軟件資源的管理程序和例程的集合。操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)軟件，它控制計算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并為用戶和應(yīng)用程序提供一個方便和有效的界面。操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最基本、最重要的系統(tǒng)軟件，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理計算機(jī)系統(tǒng)的各個部分，確保計算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。資源管理用戶界面系統(tǒng)安全應(yīng)用程序支持操作系統(tǒng)作用01020304操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)分配和管理計算機(jī)系統(tǒng)的各種資源，如內(nèi)存、處理器、磁盤、打印機(jī)等。操作系統(tǒng)提供了一個用戶友好的界面，使用戶能夠方便地使用計算機(jī)系統(tǒng)。操作系統(tǒng)提供了系統(tǒng)安全機(jī)制，保護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。操作系統(tǒng)為各種應(yīng)用程序提供支持，確保應(yīng)用程序的正確運(yùn)行。早期操作系統(tǒng)早期的計算機(jī)系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)，用戶需要直接與硬件交互。單用戶操作系統(tǒng)隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了單用戶操作系統(tǒng)，如DOS。多用戶操作系統(tǒng)隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，出現(xiàn)了多用戶操作系統(tǒng)，如UNIX和Linux?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有更多的功能和特性，如Windows和macOS。操作系統(tǒng)發(fā)展歷程操作系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與組成02中斷處理內(nèi)存管理網(wǎng)絡(luò)通信原子操作進(jìn)程調(diào)度文件系統(tǒng)010203040506操作系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)01系統(tǒng)內(nèi)核02中斷處理程序03進(jìn)程管理程序04內(nèi)存管理程序05文件系統(tǒng)管理程序06網(wǎng)絡(luò)通信管理程序操作系統(tǒng)組成要素進(jìn)程管理負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配、保護(hù)和釋放，以及虛擬內(nèi)存的實現(xiàn)。內(nèi)存管理文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信01020403負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的建立、維護(hù)和通信協(xié)議的實現(xiàn)。負(fù)責(zé)資源的分配和調(diào)度，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。負(fù)責(zé)文件的存儲、檢索和管理，以及文件系統(tǒng)的創(chuàng)建和維護(hù)。操作系統(tǒng)功能模塊進(jìn)程管理03進(jìn)程概念及分類進(jìn)程定義進(jìn)程是計算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程分類根據(jù)進(jìn)程性質(zhì)，可將其分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程；根據(jù)進(jìn)程來源，可將其分為內(nèi)核進(jìn)程和用戶進(jìn)程；根據(jù)進(jìn)程狀態(tài)，可將其分為就緒進(jìn)程、運(yùn)行進(jìn)程和阻塞進(jìn)程。進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程在執(zhí)行過程中會經(jīng)歷多種狀態(tài)，如創(chuàng)建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程狀態(tài)之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如創(chuàng)建狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，就緒狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)或就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)或終止?fàn)顟B(tài)等。進(jìn)程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)內(nèi)核負(fù)責(zé)的一項關(guān)鍵任務(wù)，它負(fù)責(zé)在多個進(jìn)程之間進(jìn)行合理的資源分配，確保每個進(jìn)程都能獲得必要的CPU時間和其他資源。進(jìn)程調(diào)度操作系統(tǒng)內(nèi)核通過一系列機(jī)制對進(jìn)程進(jìn)行控制，包括創(chuàng)建、銷毀、暫停、恢復(fù)和掛起等操作。這些操作可以實現(xiàn)對進(jìn)程行為的控制和調(diào)整，以滿足系統(tǒng)需求和用戶需求。進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度與控制內(nèi)存管理04計算機(jī)中用于存儲程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備，分為只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存儲器（RAM）和高速緩存（CACHE）等。根據(jù)存儲信息的不同，內(nèi)存可以分為只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存儲器（RAM）和高速緩存（CACHE）等。內(nèi)存概念及分類內(nèi)存分類內(nèi)存靜態(tài)分配在程序編譯時確定每個程序需要的內(nèi)存大小，運(yùn)行時不能改變。動態(tài)分配在程序運(yùn)行時根據(jù)需要動態(tài)分配內(nèi)存空間，可以提高內(nèi)存利用率。虛擬內(nèi)存通過將硬盤的一部分作為內(nèi)存來使用，可以擴(kuò)大程序的運(yùn)行空間，提高內(nèi)存利用率。內(nèi)存分配策略為了防止程序之間的相互干擾，操作系統(tǒng)需要提供內(nèi)存保護(hù)機(jī)制。內(nèi)存保護(hù)將內(nèi)存劃分為若干個段，每個段都有自己的訪問權(quán)限，可以防止程序之間的相互干擾。段式保護(hù)將內(nèi)存劃分為若干個頁，每個頁都有自己的訪問權(quán)限，可以防止程序之間的相互干擾。頁式保護(hù)將內(nèi)存劃分為若干個段，每個段又分為若干個頁，每個頁都有自己的訪問權(quán)限，可以防止程序之間的相互干擾。段頁式保護(hù)內(nèi)存保護(hù)機(jī)制文件系統(tǒng)管理05在計算機(jī)操作系統(tǒng)中，文件是最基本的數(shù)據(jù)存儲單位，它包含了一組相關(guān)的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。文件根據(jù)文件的性質(zhì)和用途，文件可以分為系統(tǒng)文件、用戶文件、臨時文件、日志文件等。文件分類文件概念及分類目錄結(jié)構(gòu)目錄是用于組織和管理文件的重要結(jié)構(gòu)，它可以將文件按照層級關(guān)系進(jìn)行排列，方便用戶查找和訪問。存儲空間管理系統(tǒng)需要對存儲空間進(jìn)行管理，包括分配、回收、整理等，以保證文件的正常存儲和訪問。文件存儲結(jié)構(gòu)VS系統(tǒng)需要對文件的訪問進(jìn)行權(quán)限管理，不同用戶對同一文件的訪問權(quán)限可能不同。訪問控制列表訪問控制列表是實現(xiàn)權(quán)限管理的重要手段之一，它可以根據(jù)用戶的身份和權(quán)限，限制其對特定文件的訪問。權(quán)限管理文件訪問控制設(shè)備驅(qū)動程序與I/O管理06設(shè)備驅(qū)動程序定義設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，負(fù)責(zé)管理計算機(jī)硬件設(shè)備，使得應(yīng)用程序能夠與設(shè)備進(jìn)行交互。設(shè)備驅(qū)動程序的功能設(shè)備驅(qū)動程序提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的接口，使得應(yīng)用程序能夠通過調(diào)用系統(tǒng)提供的函數(shù)來訪問硬件設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動程序的分類根據(jù)設(shè)備的類型，設(shè)備驅(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。設(shè)備驅(qū)動程序概述當(dāng)應(yīng)用程序需要訪問硬件設(shè)備時，它會向操作系統(tǒng)發(fā)起一個I/O請求。I/O請求的發(fā)起操作系統(tǒng)接收到I/O請求后，會根據(jù)請求的類型和目標(biāo)設(shè)備，選擇相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序來處理該請求。I/O請求的處理設(shè)備驅(qū)動程序會與硬件設(shè)備進(jìn)行交互，完成I/O請求，并將結(jié)果返回給應(yīng)用程序。I/O請求的完成I/O請求處理過程當(dāng)多個應(yīng)用程序同時訪問同一個硬件設(shè)備時，操作系統(tǒng)需要采用一定的策略來分配設(shè)備的訪問權(quán)。常見的設(shè)