计算机操作系统ch2b全解课件

计算机操作系统ch2b全解课件contents目录操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理01操作系统概述总结词操作系统的定义和功能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和软件资源，提供用户与计算机交互的界面，实现计算机系统的有效运行。操作系统的功能包括资源管理、系统控制、人机交互等。操作系统的定义和功能操作系统的分类总结词根据不同的分类标准，操作系统可以分为多种类型。根据使用领域，可以分为桌面操作系统、服务器操作系统、移动操作系统等；根据源代码开放程度，可以分为开源操作系统和闭源操作系统；根据架构，可以分为单用户操作系统和多用户操作系统等。详细描述操作系统的分类操作系统的基本特征操作系统的基本特征总结词操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和不确定性。并发性是指多个事件在同一时间间隔内发生；共享性是指资源被多个进程共同使用；虚拟性是指通过技术手段将物理实体转换为逻辑上的概念；不确定性是指由于并发性和共享性导致的进程状态的不确定性。详细描述02进程管理进程的概念和状态总结词理解进程的基本概念和状态是进程管理的基础。详细描述进程是计算机中程序的执行实例，具有动态性、独立性和制约性。进程的状态包括运行态、就绪态和阻塞态，不同状态之间可以相互转换。总结词进程的创建和终止是操作系统对资源的有效管理方式。要点一要点二详细描述进程可以通过系统调用或创建新进程的方式创建，进程终止则是因为正常结束、异常结束或系统重启等原因。进程的创建和终止总结词进程同步与通信是实现并发执行的关键技术。详细描述进程同步是为了协调不同进程间的执行顺序，防止发生冲突，常用的同步机制有信号量、消息队列等。进程间通信则是实现不同进程间数据交换和共享的过程，常用的通信方式有管道、消息传递等。进程的同步与通信VS进程调度是操作系统根据一定的算法将处理器资源分配给进程，死锁则是进程调度的负面结果。详细描述进程调度分为非抢占式和抢占式两种方式，常见的调度算法有先来先服务、最短作业优先、优先级调度等。死锁是指多个进程在等待其它进程释放资源，导致所有进程都无法继续执行的情况，解决死锁的方法有避免、检测和解除等。总结词进程调度与死锁03内存管理根据程序的需求，操作系统会为程序分配所需的内存空间。分配方式有静态分配和动态分配两种。静态分配在编译时完成，而动态分配在运行时完成。当程序不再需要某块内存时，操作系统会回收该内存，以便其他程序或同一程序的其他部分使用。内存的分配内存的回收内存的分配与回收固定分区将内存划分为若干个固定大小的分区，每个分区只允许一个程序使用。动态分区根据程序的需求动态地创建和删除分区。虚拟内存通过将内存划分为多个分区，并将这些分区映射到磁盘上的文件，从而实现虚拟内存的概念。内存的分区管理030201将内存划分为若干个固定大小的页面，每个页面大小通常为512字节到8KB之间。分页存储当需要新的页面时，如果内存已满，需要选择一个页面进行置换。常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。页面置换算法内存的页式管理段式存储将内存划分为若干个段，每个段的大小可以不同。每个段通常包含程序的一部分，如代码、数据等。段页式存储结合了段式和页式存储的优点，将内存划分为若干个段，每个段再划分为若干个页面。这样可以更好地满足程序的局部性原理，提高内存利用率。内存的段式管理和段页式管理04文件系统文件系统概念文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构，它为应用程序和用户提供了组织、存储、检索和管理文件的方法。文件系统功能文件系统主要提供文件的存储、检索、删除、备份、恢复等功能，同时还负责管理文件和目录的权限，保护数据的安全和完整性。文件系统的概念和功能文件存储方式文件系统采用不同的方式来存储文件，包括顺序存储和链接存储。顺序存储按照文件内容的顺序连续存储，而链接存储则通过链接指针将文件分散存储在磁盘的不同位置。文件存储格式文件系统采用特定的格式来存储文件，包括二进制格式、文本格式和压缩格式等。不同的格式对文件的存储空间和读取速度有不同的影响。文件的存储结构目录结构概念目录结构是指文件系统中文件和目录的组织方式，它有助于用户和应用程序方便地查找和管理文件。常见的目录结构常见的目录结构包括单级目录结构、二级目录结构和树形目录结构。单级目录结构将所有文件放在一个目录下，二级目录结构将文件按类型分别放在不同的目录下，树形目录结构则允许建立多级子目录，使文件组织更加有序。文件系统的目录结构文件系统通过访问控制机制来限制用户和应用程序对文件的访问权限，以确保数据的安全和完整性。访问控制通过设置不同的权限级别来控制用户对文件的读写、执行等操作。访问控制为了防止数据丢失或损坏，文件系统需要提供数据备份与恢复机制。数据备份是将数据复制到其他存储介质上以备不时之需，而数据恢复则是将备份的数据还原到原始位置。数据备份与恢复文件系统的安全与保护05设备管理设备管理的概念和功能设备管理是对计算机系统中各类硬件设备的管理，包括对设备的配置、启动、使用、调度、故障处理等的管理。设备管理概念设备管理的主要功能包括设备的分配、设备的启动和关闭、设备的测试、设备的诊断和设备的替换等。设备管理功能设备分类根据设备特性，可以将设备分为输入输出设备和存储设备。输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，存储设备包括硬盘、光盘、U盘等。要点一要点二设备控制器设备控制器是负责管理设备的中介，它负责接收并解释CPU的命令，并将命令传送到设备执行。设备控制器与CPU和设备之间的通信通常通过数据总线或接口进行。设备的分类和设备控制器第二季度第一季度第四季度第三季度程序控制方式中断方式DMA方式通道方式I/O设备的控制方式程序控制方式是一种早期的I/O控制方式，它通过CPU直接控制I/O设备的操作。这种方式效率低下，不适合现代计算机系统。中断方式是一种改进的I/O控制方式，当I/O设备完成或发生错误时，通过中断通知CPU，CPU再根据需要处理。这种方式提高了效率，但仍然不适合大量I/O操作。DMA方式是一种更高效的I/O控制方式，它通过DMA控制器直接控制I/O设备的操作，无需CPU的直接干预。这种方式大大提高了I/O效率。通道方式是DMA方式的进一步发展，它通过通道控制器管理多个I/O设备的操作，实现了更高的I/O效率。按照磁盘请求的顺序进行服务，先来的先服务，后来的后服务。先进先出算法（FIFO）选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务，以减少寻