操作系统原理(西电版)课件

操作系统原理(西电版)课件xx年xx月xx日目录CATALOGUE操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理用户接口01操作系统概述总结词操作系统的定义与功能详细描述操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理计算机硬件和应用程序的资源分配、调度和监控。操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面管理等。操作系统的定义与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。根据运行环境，操作系统可以分为单机操作系统和网络操作系统；根据功能，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统和通用操作系统等。详细描述操作系统的分类总结词操作系统的基本特征详细描述操作系统的基本特征包括并发性、共享性、虚拟性和不确定性。并发性是指多个任务可以同时执行或交替执行；共享性是指资源可以被多个任务共同使用；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；不确定性则是指操作系统无法预测未来的事件和变化。操作系统的基本特征02进程管理总结词进程是程序的一次执行，具有动态性、独立性和制约性。进程的状态包括新建、就绪、运行和阻塞。详细描述进程是程序在某个数据集上的一次执行过程，具有动态性、独立性和制约性。进程的状态会随着其执行情况的变化而变化，包括新建状态、就绪状态、运行状态和阻塞状态。新建状态表示进程正在被创建；就绪状态表示进程已经准备好运行，但尚未分配到处理器；运行状态表示进程正在占用处理器；阻塞状态表示进程正在等待某个事件发生，如等待输入/输出操作完成。进程的概念与状态进程可以通过系统调用或创建新进程命令来创建，进程的终止可以通过正常终止或异常终止来实现。总结词进程的创建可以通过系统调用或创建新进程命令来实现。系统调用提供了一种机制，允许用户程序请求内核提供服务，如创建新进程。创建新进程命令可以是shell命令，如“fork”或“exec”。进程的终止可以通过正常终止和异常终止来实现。正常终止是进程自愿结束执行，如通过return或exit系统调用来结束进程。异常终止是因某种错误或异常条件而结束进程，如段错误、非法指令等。详细描述进程的创建与终止总结词进程同步是协调多个进程的执行顺序，以避免冲突和不安全的情况。进程间通信是实现进程间信息交换的机制。详细描述进程同步是一种协调多个进程执行顺序的机制，以避免冲突和不安全的情况。常见的进程同步方法包括信号量、消息队列、管道等。这些方法提供了对共享资源的互斥访问，并确保对共享数据的完整性和一致性。进程间通信（IPC）是实现不同进程之间信息交换的机制，允许进程之间传递数据和信号。IPC方法包括管道、消息传递、信号量、共享内存等。这些方法提供了不同进程之间数据交换和协调的机制，以实现更复杂的系统功能。进程的同步与通信进程的调度与切换总结词：进程调度是根据一定的调度算法选择一个就绪状态的进程，将其分配给处理器并执行。进程切换是当一个进程释放处理器时，将当前运行进程的上下文保存起来，并恢复另一个就绪状态进程的上下文。详细描述：进程调度是根据一定的调度算法选择一个就绪状态的进程，将其分配给处理器并执行。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度等。这些算法根据不同的因素来选择下一个要执行的进程，如到达时间、等待时间、优先级等。进程切换是当一个进程释放处理器时，将当前运行进程的上下文保存起来，并恢复另一个就绪状态进程的上下文。上下文包括程序计数器、寄存器状态、堆栈指针等。通过保存和恢复上下文，操作系统可以在多个进程之间进行切换，并保证每个进程的独立执行。03内存管理操作系统根据进程的需求为其分配所需的内存空间，包括代码、数据和缓冲区等。当进程结束或不再需要某些内存空间时，操作系统负责回收这些内存，以便重新分配给其他进程。内存的分配与回收内存回收内存分配当系统中的物理内存空间不足时，操作系统会将部分内存数据暂时交换到磁盘上，以释放出更多的物理内存空间。内存交换操作系统通过将程序的不同部分分别放在不同的物理内存区域，以便在需要时进行覆盖，从而有效地利用有限的物理内存空间。内存覆盖内存的交换与覆盖内存共享多个进程可以共享同一块内存区域，以实现数据共享和通信。内存保护操作系统通过设置不同的访问权限和保护机制，确保每个进程只能访问其被分配的内存区域，防止对其他进程或系统的非法访问。内存的共享与保护内存的扩充技术虚拟内存技术通过将部分磁盘空间映射到物理内存中，使得每个进程都拥有连续可用的地址空间，从而扩充了实际可用的物理内存。分段技术将每个进程的地址空间划分为多个段，每个段都有独立的地址范围和保护机制，实现了对每个进程的独立管理和扩充。04文件系统文件系统的概念与功能文件系统是操作系统中用于管理文件存储空间的软件，它提供了对文件和目录的统一管理和控制。文件系统概念文件系统具有存储、检索、共享、保护和管理文件和目录的功能，使得用户能够方便地访问和操作文件。文件系统功能VS文件系统支持多种类型的文件，如文本文件、图像文件、音频文件、视频文件等。文件属性文件系统为每个文件分配了属性，如文件名、文件大小、创建时间、修改时间等。文件类型文件的组织结构文件系统采用分层目录结构来组织文件，用户可以根据需要创建、删除、移动和重命名目录和文件。文件系统提供了多种检索机制，如按名称、按类型、按时间等，用户可以根据需要选择合适的检索方式。存储方式检索机制文件的存储与检索访问权限文件系统为每个文件和目录分配了访问权限，如读、写、执行等，以控制用户对文件的访问。共享机制文件系统支持文件的共享，用户可以将文件设置为共享状态，以便其他用户能够访问该文件。文件的保护与共享05设备管理设备管理概念设备管理是对计算机系统中各类硬件设备的管理，包括对输入输出设备的组织、调度、分配和回收等。要点一要点二设备管理功能设备管理主要负责设备的驱动、分配、回收、控制和监督等，以确保设备能够高效、安全地运行，满足用户的需求。设备管理的概念与功能设备的分配设备分配是指根据用户的需求，将设备资源分配给相应的进程或作业，以满足其I/O需求。设备的回收设备回收是指当进程或作业完成I/O操作后，系统需要将设备资源收回，以便重新分配给其他进程或作业使用。设备的分配与回收设备驱动程序是操作系统内核的一部分，用于与硬件设备进行交互，实现对设备的控制和操作。设备驱动程序的概念设备驱动程序的主要功能包括初始化设备、配置设备、控制设备、处理设备中断等，以确保设备的正常运行。设备驱动程序的功能设备的驱动程序通道方式通道方式是指通过通道来控制设备的I/O操作，通道可以同时管理多个设备的I/O操作，提高了系统的并行处理能力。程序控制方式程序控制方式是指通过编写程序来控制设备的I/O操作，这种方式需要用户自己编写程序来实现对设备的控制和管理。中断方式中断方式是指当设备完成一次I/O操作后，通过中断信号通知CPU，CPU再根据中断信号处理相应的中断服务程序，完成对设备的控制和管理。DMA方式DMA方式是指直接内存访问方式，通过使用DMA控制器来实现数据的快速传输，减少了CPU的介入，提高了数据传输的效率。设备的I/O控制方式06用户接口概念用户接口是操作系统提供给用户与系统交互的界面，使得用户能够方便地使用系统资源。功能用户接口提供了多种功能，如命令输入、系统调用、人机交互等，使用户能够与系统进行交互，完成各种操作。用户接口的概念与功能概念命令接口是用户通过命令行界面与系统交互的一种方式。功能用户通过输入命令来执行相应的操作，系统会根据命令执行相应的任务，并返回结果。命令接口系统调用接口是操作系统提供给应用程序的系统调用接口，使得应用程序能够请求操作系统提供服务。概念系统调用接口提供了丰富的系统