《计算机操作系统》课件

《计算机操作系统》ppt课件CONTENTS•操作系统概述•进程管理目录•内存管理•文件系统•设备管理•用户接口与系统调用CHAPTER01操作系统概述操作系统的定义和功能总结词核心功能与作用详细描述操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机硬件与软件资源，为用户提供高效、便捷的计算机操作环境操作系统的分类总结词分类标准与类别详细描述根据不同的分类标准，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等操作系统的基本特征总结词核心特点与表现详细描述操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和稳定性并发性指多个任务同时运行；共享性则是资源共享，提高资源利用率；虚拟性是对硬件功能的抽象，提供更友好的用户界面；而稳定性确保系统正常运行CHAPTER02进程管理进程的概念和状态总结词进程是计算机中程序的执行实例，具有动态性、独立性、制约性和并发性的特点进程状态包括新建、就绪、运行和阻塞等状态，这些状态之间可以进行转换详细描述进程是程序的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位进程具有动态性，其状态随时间而变化进程在执行过程中处于就绪、运行、阻塞等不同状态，这些状态之间可以进行转换进程的创建和终止总结词详细描述进程的创建通过复制或分派系统资源实进程的创建可以通过复制已存在的进程或现，进程的终止则是因为完成或异常结分派系统资源来实现在进程创建时，需束等原因进程的创建和终止都需要操VS要为其分配必要的资源，如内存空间、文作系统进行管理和控制件、设备等进程的终止可能是由于完成或异常结束等原因在进程终止时，操作系统需要回收其所占用的资源进程的同步与通信总结词详细描述进程同步是解决并发进程之间的相互制约关进程同步是解决并发进程之间的相互制约关系，而进程通信则是实现进程之间的信息交系的一种手段通过同步机制，可以保证并换常见的同步机制包括信号量、管程和消发执行的正确性常见的同步机制包括信号息传递等量、管程和消息传递等这些机制可以用来控制进程的执行顺序和资源访问顺序，避免出现竞争条件和死锁等问题进程调度与死锁总结词详细描述进程调度是操作系统根据一定的调度算法选进程调度是操作系统的一项重要功能，其目择一个或多个进程来执行，以充分利用系统的是选择一个或多个进程来执行，以充分利资源死锁是两个或多个进程在等待对方释用系统资源调度算法有多种，如先来先服放资源而造成的一种僵局状态务、最短作业优先、优先级调度等死锁是两个或多个进程在等待对方释放资源而造成的一种僵局状态为了解决死锁问题，可以采用预防、检测和解除等方法CHAPTER03内存管理内存的分类和分配方式内存的分类根据用途和特性，内存可以分为随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓存（Cache）等分配方式操作系统采用不同的策略来分配和管理内存，包括固定分区、可变分区、分页和分段等内存的交换与回收交换当系统内存不足时，操作系统需要将部分内存中的数据暂时移到磁盘上，以便腾出空间给新的进程使用这个过程称为交换（Swapping）回收当被移到磁盘上的进程不再需要使用内存时，操作系统需要将这些空间回收回来，以便给其他进程使用这个过程称为回收（Reclaiming）虚拟内存的概念和实现概念虚拟内存是一种内存管理技术，它使得应用程序认为它拥有连续可用的地址空间，而实际上这些地址空间可能被分割成多个部分，分别位于物理内存和磁盘上实现通过将部分磁盘空间映射到内存中，操作系统实现了虚拟内存当应用程序访问超出其实际内存地址范围时，操作系统会进行页面交换，将需要的页面从磁盘加载到物理内存中内存管理的评价标准01020304效率公平性简单性扩展性内存管理策略应该尽可能操作系统应该公平地分配内存管理策略应该尽可能随着系统规模的扩大，内地提高内存的利用率，减和管理内存，使得每个进地简单明了，以便于实现存管理策略应该能够有效少不必要的交换和回收操程都有机会使用足够的内和维护地扩展，以适应更多的进作存空间程和更大的内存空间CHAPTER04文件系统文件系统的概念和功能文件系统概念文件系统是操作系统中用于管理文件存储空间和文件访问的软件，它为应用程序和用户提供了统一的文件访问接口文件系统功能文件系统主要负责文件的存储、检索、删除、备份等操作，同时还负责管理文件存储空间，分配和回收磁盘空间等任务文件的存储结构和组织方式要点一要点二文件的存储结构文件的组织方式文件的存储结构是指文件在磁盘上的物理存储方式，常见文件的组织方式是指如何将文件分成块或记录进行存储，的存储结构有顺序存储和链式存储常见的组织方式有连续组织、链式组织、索引组织和散列组织文件系统的安全性和可靠性安全性可靠性文件系统需要采取一系列的安全措施来保护文件数据为了确保文件数据的可靠存储和恢复，文件系统需要不被非法访问或篡改，例如访问控制、加密等采用一系列的冗余措施和技术，例如数据备份、事务日志等文件系统的性能优化索引结构缓存技术通过使用索引结构可以快速定位到文件数据的位置，从通过使用缓存技术可以减少对磁盘的访问次数，从而提而提高文件的访问速度常见的索引结构有B树、B+树高文件的访问速度常见的缓存技术有页缓存、块缓存等等CHAPTER05设备管理设备管理的概念和功能设备管理概念设备管理功能设备管理是对计算机系统中各类硬件设备的管理，包设备管理的主要功能包括设备的分配、回收、设备的启括对输入/输出设备的组织、控制和协调动与关闭、设备的保护和设备的诊断等设备的分类和标识设备分类根据设备的功能和特性，可以将设备分为输入设备、输出设备和存储设备等设备标识为了方便对设备进行管理和控制，需要对设备进行唯一标识，如通过设备的物理地址、逻辑地址或设备名称等方式进行标识I/O设备的控制方式程序控制方式程序控制方式是一种早期的I/O控制方式，通过1在程序中嵌入I/O指令来实现对设备的控制中断控制方式中断控制方式是一种实时性更好的I/O控制方式，2通过中断处理程序来处理I/O请求，实现数据的传输和控制DMA（直接内存访问）方式DMA方式是一种高速的I/O控制方式，通过直接3在内存和设备之间传输数据，减少了CPU的介入，提高了数据传输的效率磁盘调度算法和缓冲管理磁盘调度算法磁盘调度算法是用于确定磁盘读写请求的执行顺序的算法，常见的磁盘调度算法有FCFS（先进先出）、SSTF（最短寻道时间优先）和SCAN（扫描）等缓冲管理缓冲管理是用于缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾的一种技术，通过在内存中设置缓冲区来暂存数据，减少设备等待时间和CPU的空闲时间CHAPTER06用户接口与系统调用用户接口的概念和类型用户接口的概念用户接口是操作系统提供给用户与计算机交互的方式，包括命令行接口、图形用户界面等用户接口的类型命令行接口、图形用户界面、Web界面等系统调用的概念和功能系统调用的概念系统调用是操作系统提供给应用程序的接口，应用程序通过系统调用来请求操作系统的服务系统调用的功能系统调用提供了一系列功能，如文件操作、进程控制、网络通信等，应用程序通过系统调用来实现这些功能系统调用的实现方式中断是常见的系统调用实现方式，当应用程序需要请输入系统调用的实现方式包括中断、系统调用指令、信号02标题求操作系统服务时，会触发中断，操作系统通过中断等处理程序来响应应用程序的请求0103信号也是一种实现方式，当应用程序需要请求操作系系统调用指令是另一种实现方式，应用程序在执行过04统服务时，会发送信号给操作系统，操作系统通过信程中会直接调用系统调用指令，将控制权交给操作系号处理程序来响应应用程序的请求统系统调用的性能优化01系统调用的性能优化包括减少系统调用的次数、减少上下文切换的次数、使用缓存技术等02减少系统调用的次数可以通过合并多个系统调用或者使用批量处理的方式来减少系统调用的次数03减少上下文切换的次数可以通过使用协程或者线程池的方式来减少上下文切换的次数04使用缓存技术可以减少对操作系统的请求，提高应用程序的执行效率THANKS[感谢观看]。