《計算機操作系統(tǒng)》課件

《計算機操作系統(tǒng)》ppt課件目錄操作系統(tǒng)概述進程管理內(nèi)存管理文件系統(tǒng)設備管理用戶接口與系統(tǒng)調(diào)用CONTENTS01操作系統(tǒng)概述CHAPTER總結詞核心功能與作用詳細描述操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心軟件，負責管理和控制計算機硬件與軟件資源，為用戶提供高效、便捷的計算機操作環(huán)境。操作系統(tǒng)的定義和功能總結詞分類標準與類別詳細描述根據(jù)不同的分類標準，操作系統(tǒng)可以分為批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)的分類核心特點與表現(xiàn)總結詞操作系統(tǒng)的基本特征包括并發(fā)性、共享性、虛擬性和穩(wěn)定性。并發(fā)性指多個任務同時運行；共享性則是資源共享，提高資源利用率；虛擬性是對硬件功能的抽象，提供更友好的用戶界面；而穩(wěn)定性確保系統(tǒng)正常運行。詳細描述操作系統(tǒng)的基本特征02進程管理CHAPTER總結詞進程是計算機中程序的執(zhí)行實例，具有動態(tài)性、獨立性、制約性和并發(fā)性的特點。進程狀態(tài)包括新建、就緒、運行和阻塞等狀態(tài)，這些狀態(tài)之間可以進行轉(zhuǎn)換。詳細描述進程是程序的一次執(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，其狀態(tài)隨時間而變化。進程在執(zhí)行過程中處于就緒、運行、阻塞等不同狀態(tài)，這些狀態(tài)之間可以進行轉(zhuǎn)換。進程的概念和狀態(tài)VS進程的創(chuàng)建通過復制或分派系統(tǒng)資源實現(xiàn)，進程的終止則是因為完成或異常結束等原因。進程的創(chuàng)建和終止都需要操作系統(tǒng)進行管理和控制。詳細描述進程的創(chuàng)建可以通過復制已存在的進程或分派系統(tǒng)資源來實現(xiàn)。在進程創(chuàng)建時，需要為其分配必要的資源，如內(nèi)存空間、文件、設備等。進程的終止可能是由于完成或異常結束等原因。在進程終止時，操作系統(tǒng)需要回收其所占用的資源。總結詞進程的創(chuàng)建和終止進程同步是解決并發(fā)進程之間的相互制約關系，而進程通信則是實現(xiàn)進程之間的信息交換。常見的同步機制包括信號量、管程和消息傳遞等。進程同步是解決并發(fā)進程之間的相互制約關系的一種手段。通過同步機制，可以保證并發(fā)執(zhí)行的正確性。常見的同步機制包括信號量、管程和消息傳遞等。這些機制可以用來控制進程的執(zhí)行順序和資源訪問順序，避免出現(xiàn)競爭條件和死鎖等問題?？偨Y詞詳細描述進程的同步與通信總結詞進程調(diào)度是操作系統(tǒng)根據(jù)一定的調(diào)度算法選擇一個或多個進程來執(zhí)行，以充分利用系統(tǒng)資源。死鎖是兩個或多個進程在等待對方釋放資源而造成的一種僵局狀態(tài)。詳細描述進程調(diào)度是操作系統(tǒng)的一項重要功能，其目的是選擇一個或多個進程來執(zhí)行，以充分利用系統(tǒng)資源。調(diào)度算法有多種，如先來先服務、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級調(diào)度等。死鎖是兩個或多個進程在等待對方釋放資源而造成的一種僵局狀態(tài)。為了解決死鎖問題，可以采用預防、檢測和解除等方法。進程調(diào)度與死鎖03內(nèi)存管理CHAPTER根據(jù)用途和特性，內(nèi)存可以分為隨機訪問存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、高速緩存（Cache）等。操作系統(tǒng)采用不同的策略來分配和管理內(nèi)存，包括固定分區(qū)、可變分區(qū)、分頁和分段等。內(nèi)存的分類和分配方式分配方式內(nèi)存的分類內(nèi)存的交換與回收交換當系統(tǒng)內(nèi)存不足時，操作系統(tǒng)需要將部分內(nèi)存中的數(shù)據(jù)暫時移到磁盤上，以便騰出空間給新的進程使用。這個過程稱為交換（Swapping）。回收當被移到磁盤上的進程不再需要使用內(nèi)存時，操作系統(tǒng)需要將這些空間回收回來，以便給其他進程使用。這個過程稱為回收（Reclaiming）。虛擬內(nèi)存的概念和實現(xiàn)虛擬內(nèi)存是一種內(nèi)存管理技術，它使得應用程序認為它擁有連續(xù)可用的地址空間，而實際上這些地址空間可能被分割成多個部分，分別位于物理內(nèi)存和磁盤上。概念通過將部分磁盤空間映射到內(nèi)存中，操作系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬內(nèi)存。當應用程序訪問超出其實際內(nèi)存地址范圍時，操作系統(tǒng)會進行頁面交換，將需要的頁面從磁盤加載到物理內(nèi)存中。實現(xiàn)01020304效率內(nèi)存管理策略應該盡可能地提高內(nèi)存的利用率，減少不必要的交換和回收操作。公平性操作系統(tǒng)應該公平地分配和管理內(nèi)存，使得每個進程都有機會使用足夠的內(nèi)存空間。簡單性內(nèi)存管理策略應該盡可能地簡單明了，以便于實現(xiàn)和維護。擴展性隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大，內(nèi)存管理策略應該能夠有效地擴展，以適應更多的進程和更大的內(nèi)存空間。內(nèi)存管理的評價標準04文件系統(tǒng)CHAPTER文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中用于管理文件存儲空間和文件訪問的軟件，它為應用程序和用戶提供了統(tǒng)一的文件訪問接口。文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)主要負責文件的存儲、檢索、刪除、備份等操作，同時還負責管理文件存儲空間，分配和回收磁盤空間等任務。文件系統(tǒng)功能文件系統(tǒng)的概念和功能文件的存儲結構文件的存儲結構是指文件在磁盤上的物理存儲方式，常見的存儲結構有順序存儲和鏈式存儲。要點一要點二文件的組織方式文件的組織方式是指如何將文件分成塊或記錄進行存儲，常見的組織方式有連續(xù)組織、鏈式組織、索引組織和散列組織。文件的存儲結構和組織方式文件系統(tǒng)需要采取一系列的安全措施來保護文件數(shù)據(jù)不被非法訪問或篡改，例如訪問控制、加密等。安全性為了確保文件數(shù)據(jù)的可靠存儲和恢復，文件系統(tǒng)需要采用一系列的冗余措施和技術，例如數(shù)據(jù)備份、事務日志等?？煽啃晕募到y(tǒng)的安全性和可靠性索引結構通過使用索引結構可以快速定位到文件數(shù)據(jù)的位置，從而提高文件的訪問速度。常見的索引結構有B樹、B+樹等。緩存技術通過使用緩存技術可以減少對磁盤的訪問次數(shù)，從而提高文件的訪問速度。常見的緩存技術有頁緩存、塊緩存等。文件系統(tǒng)的性能優(yōu)化05設備管理CHAPTER設備管理概念設備管理是對計算機系統(tǒng)中各類硬件設備的管理，包括對輸入/輸出設備的組織、控制和協(xié)調(diào)。設備管理功能設備管理的主要功能包括設備的分配、回收、設備的啟動與關閉、設備的保護和設備的診斷等。設備管理的概念和功能根據(jù)設備的功能和特性，可以將設備分為輸入設備、輸出設備和存儲設備等。設備分類為了方便對設備進行管理和控制，需要對設備進行唯一標識，如通過設備的物理地址、邏輯地址或設備名稱等方式進行標識。設備標識設備的分類和標識123程序控制方式是一種早期的I/O控制方式，通過在程序中嵌入I/O指令來實現(xiàn)對設備的控制。程序控制方式中斷控制方式是一種實時性更好的I/O控制方式，通過中斷處理程序來處理I/O請求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和控制。中斷控制方式DMA方式是一種高速的I/O控制方式，通過直接在內(nèi)存和設備之間傳輸數(shù)據(jù)，減少了CPU的介入，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。DMA（直接內(nèi)存訪問）方式I/O設備的控制方式磁盤調(diào)度算法磁盤調(diào)度算法是用于確定磁盤讀寫請求的執(zhí)行順序的算法，常見的磁盤調(diào)度算法有FCFS（先進先出）、SSTF（最短尋道時間優(yōu)先）和SCAN（掃描）等。緩沖管理緩沖管理是用于緩和CPU和I/O設備速度不匹配的矛盾的一種技術，通過在內(nèi)存中設置緩沖區(qū)來暫存數(shù)據(jù)，減少設備等待時間和CPU的空閑時間。磁盤調(diào)度算法和緩沖管理06用戶接口與系統(tǒng)調(diào)用CHAPTER用戶接口的概念用戶接口是操作系統(tǒng)提供給用戶與計算機交互的方式，包括命令行接口、圖形用戶界面等。用戶接口的類型命令行接口、圖形用戶界面、Web界面等。用戶接口的概念和類型系統(tǒng)調(diào)用的概念系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給應用程序的接口，應用程序通過系統(tǒng)調(diào)用來請求操作系統(tǒng)的服務。系統(tǒng)調(diào)用的功能系統(tǒng)調(diào)用提供了一系列功能，如文件操作、進程控制、網(wǎng)絡通信等，應用程序通過系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)這些功能。系統(tǒng)調(diào)用的概念和功能輸入標題02010403系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)方式系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)方式包括中斷、系統(tǒng)調(diào)用指令、信號等。信號也是一種實現(xiàn)方式，當應用程序需要請求操作系統(tǒng)服務時，會發(fā)送信號給操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)通過信號處理程序來響應應用程序的請求。系統(tǒng)調(diào)用指令是另一種實現(xiàn)方式，應用程序在執(zhí)行過程中會直接調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用指令，將控制權交給操作系統(tǒng)。中斷是常見的系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)方式，當應用程序需要請求操作系統(tǒng)服務時，會觸發(fā)中斷，操作系統(tǒng)通過中斷處理程序來響應應用程序的請求。系統(tǒng)調(diào)用的性能優(yōu)化01系統(tǒng)調(diào)用