《进程与内存管理》课件

《进程与内存管理》ppt课件•进程管理•内存管理•文件系统•并发与多线程目•进程间通信•系统调用的实现录contents01进程管理进程的定义与特性总结词基本概念详细描述进程是程序的一次执行，具有动态性、独立性、制约性和层次性等特性进程的状态及转换总结词状态描述详细描述进程在执行过程中会经历三种状态，分别是新建、运行和终止状态，并且这些状态之间会发生转换进程的创建与终止总结词操作方法详细描述进程可以通过系统调用创建，也可以通过异常或错误而终止创建进程时需要完成一系列初始化工作，如分配资源、设置状态等；终止VS进程则需要释放资源、回收内存等操作02内存管理内存的分类与结构内存分类根据用途，内存可以分为随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）RAM用于存储运行中的程序和数据，而ROM则用于存储固件和操作系统内存结构现代计算机的内存结构通常包括主存、高速缓存、寄存器等主存是计算机中最重要的存储器，用于存储运行中的程序和数据；高速缓存是为了提高内存访问速度而设计的；寄存器是CPU内部的高速存储单元内存的分配与回收内存分配在操作系统中，内存的分配通常采用分页或分段的方式分页是将内存划分为固定大小的页，每页称为一个页面；分段则是将内存划分为不同大小的段，每段称为一个段内存回收当程序不再需要使用内存时，操作系统需要回收这些内存以便其他程序使用回收的方式包括标记法、链表法、位图法等内存的共享与保护内存共享内存保护在多进程环境中，多个进程可以共享同一块为了防止不同进程之间的相互干扰和破坏，内存区域，从而实现进程间的通信和数据共操作系统需要对内存进行保护常见的内存享共享内存允许多个进程访问同一块物理保护措施包括只读保护、写保护、地址空间内存空间，从而提高系统性能和资源利用率保护等只读保护可以防止进程修改其他进程的数据；写保护可以防止进程意外地修改只读数据；地址空间保护可以防止进程访问其他进程的地址空间03文件系统文件系统的定义与特性文件系统定义存储介质文件系统是用于存储和管理文件数据的软件、硬件和元数文件系统通常存储在硬盘、U盘、SD卡等存储介质上据的集合它提供了对文件和目录的创建、访问、删除和修改等操作的管理目录结构数据管理文件系统采用树状目录结构，方便组织和管理文件和目录文件系统提供了数据压缩、加密、备份和恢复等功能，以确保数据的安全性和完整性文件的存储与检索文件存储文件系统通过将文件数据分散存储在磁盘的不同位置，以提高存储空间的利用率和读写效率同时，文件系统也会为每个文件分配一个唯一的标识符，以便快速准确地访问文件文件检索文件系统提供了多种检索方式，如按名称、按类型、按时间等，方便用户快速找到所需文件此外，文件系统还支持模糊匹配和全文搜索等高级检索功能，提高检索效率和准确性文件的保护与安全文件保护文件安全文件系统通过数据备份、恢复和版本控制等为了防止未经授权的访问和修改，文件系统功能，保护文件免受意外删除、损坏或数据采用了加密技术对敏感数据进行加密保护丢失等风险同时，文件系统也支持对文件同时，文件系统也支持安全审计和日志记录的权限控制，限制不同用户对文件的访问和等功能，以便及时发现和处理安全事件，确修改权限，以保证数据的安全性和完整性保文件的安全性04并发与多线程并发与多线程的概念要点一要点二并发多线程指在操作系统中，一个时间段中有多个进程或线程同时处指在一个进程中同时存在多个线程，这些线程共享进程的于活动状态资源线程的创建与同步创建同步通过系统调用或库函数创建线程，操作系统会为新线为了避免多个线程同时访问同一资源而引发竞态条件，程分配资源，并为其分配一个唯一的线程标识符需要使用同步机制来协调线程之间的操作常见的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等线程的优先级与调度优先级调度操作系统根据线程的优先级来决定哪个线程先获得CPU操作系统根据一定的调度算法来决定哪个线程获得CPU时间片高优先级线程会优先于低优先级线程执行时间片常见的调度算法包括先来先服务、最短作业优先、优先级调度等05进程间通信管道通信总结词详细描述一种半双工的通信方式管道通信是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，通常用于父子进程之间的通信在管道通信中，进程通过读写管道进行数据交换，管道是一种先进先出的数据结构消息传递通信总结词一种灵活、可靠的通信方式详细描述消息传递通信是一种灵活、可靠的通信方式，允许进程之间进行异步通信在消息传递通信中，进程通过发送和接收消息进行数据交换，消息可以被发送到指定的目标进程共享内存通信总结词一种高效的通信方式详细描述共享内存通信是一种高效的通信方式，允许多个进程共享同一块物理内存空间在共享内存通信中，进程通过读写共享内存进行数据交换，需要同步和互斥机制来保证数据的一致性和完整性06系统调用的实现系统调用的概念与作用系统调用概念系统调用作用系统调用是操作系统提供给应用程序的系统调用为应用程序提供了一种在操作系接口，使得应用程序能够请求操作系统统上运行和访问硬件资源的机制，使得应内核提供服务VS用程序能够实现各种功能，如文件操作、网络通信、进程管理等系统调用的实现机制系统调用接口系统调用接口是操作系统提供给应用程序的函数或命令，应用程序通过调用这些函数或命令来请求操作系统服务系统调用过程当应用程序需要进行系统调用时，它会将系统调用请求发送给操作系统内核，内核会根据请求类型执行相应的操作，并将结果返回给应用程序系统调用参数系统调用需要传递参数，这些参数包括输入参数和输出参数，输入参数用于向内核传递请求的信息，输出参数用于接收内核返回的结果系统调用的性能优化使用缓存技术通过缓存常用数据和文件，可以减少对磁盘和网络的访问次数，从而提高减少系统调用次数系统性能通过合并或批量处理系统调用，可以减少应用程序与内核之间的通信次数，从使用多线程或异步处理而提高系统性能通过使用多线程或异步处理技术，可以同时处理多个系统调用，从而提高优化系统调用路径系统性能通过优化系统调用的实现路径，可以减少系统调用的处理时间，从而提高系统性能THANKS FORWATCHING感谢您的观看。