华中科技大学操系作统课件全集

华中科技大学操作系统课件全集目录操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理用户界面01操作系统概述操作系统的定义与功能定义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，为用户提供便利的操作界面和开发环境。功能操作系统的主要功能包括资源管理、任务调度、内存管理、文件管理、设备管理和用户界面等。随着计算机技术的发展，早期的操作系统经历了从简单到复杂的过程，如FORTRAN监控程序、IBSYS等。早期操作系统随着计算机硬件和软件技术的不断进步，操作系统经历了多道程序设计和分时系统的发展，逐渐形成了现代操作系统的基本框架。发展历程随着云计算、物联网、人工智能等技术的兴起，操作系统将朝着更加智能化、安全化、高效化的方向发展。发展趋势操作系统的历史与发展操作系统可分为桌面操作系统、服务器操作系统、移动终端操作系统等。根据使用环境操作系统可分为开源操作系统和闭源操作系统。根据授权方式操作系统可分为单用户操作系统和多用户操作系统。根据访问方式操作系统的分类02进程管理进程的定义进程是程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程的状态进程在执行过程中会经历多种状态，如新建、就绪、运行、阻塞和终止等。进程控制块PCB用于描述进程的属性和状态，包含进程标识、内存指针、CPU寄存器上下文等信息。进程的概念与状态030201进程创建进程终止进程切换进程的创建与终止通过系统调用创建新进程，需要分配资源并初始化PCB。当进程完成或异常结束时，系统回收资源并更新PCB状态。在进程调度时，将当前运行进程的CPU上下文保存到PCB中，并加载下一个就绪进程的CPU上下文。信号量机制用于实现进程间的同步和互斥，包括二进制信号量和计数信号量。消息传递通过发送和接收消息实现进程间通信，包括直接通信和间接通信。共享内存多个进程共享同一块物理内存空间，通过映射机制实现通信。进程的同步与通信03调度性能评估通过评估指标如吞吐量、响应时间、等待时间等来衡量调度算法的性能。01调度算法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。02上下文切换在进程切换时，保存和恢复当前进程的CPU上下文，以便下次恢复执行。进程的调度与切换03内存管理操作系统负责为进程分配内存空间，通常采用连续内存分配方式。内存分配当进程结束或释放其占用的内存空间时，操作系统需要回收这些内存以便重新分配。内存回收连续分配方式可能导致内存碎片，影响内存利用率。内存碎片内存的分配与回收当系统中的物理内存不足时，操作系统需要将部分进程暂时移至磁盘，以便腾出足够的内存空间。为了减少内存占用和提高内存利用率，操作系统可以采用覆盖技术，将一个进程的不同部分分别装入内存的不同区域。内存的交换与覆盖覆盖技术内存交换多个进程可以共享同一块内存区域，以实现进程间的通信和数据共享。内存共享为了防止不同进程相互干扰和破坏，操作系统需要对内存空间进行隔离和保护，确保每个进程只能访问其自己的内存空间。内存保护内存的共享与保护04文件系统ABCD文件系统的概念与结构文件系统定义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。文件类型常见的文件类型包括普通文件、目录、链接、设备文件等。文件系统结构文件系统通常采用树形结构，根目录是最高层次的目录，其他目录作为根目录的子节点。文件属性文件属性包括文件名、扩展名、大小、创建时间、访问时间、修改时间等。01020304创建文件通过系统调用或图形用户界面，用户可以创建新的空白文件。打开文件在打开文件之前，需要使用系统调用或图形用户界面指定文件路径和访问模式（如只读、读写等）。读写文件根据访问模式，用户可以对文件进行读取或写入操作。关闭文件完成读写操作后，应关闭文件以释放系统资源。文件的创建、打开、读写与关闭目录结构目录结构定义了文件在文件系统中如何组织。常见的目录结构包括扁平结构和树形结构。路径名路径名是用于标识文件的字符串，由一系列目录名和文件名组成，以斜杠分隔。相对路径与绝对路径相对路径是从当前目录开始的路径，绝对路径是从根目录开始的路径。文件的目录结构与路径文件的共享通过共享文件夹或网络驱动器，不同用户可以在网络上共享文件。文件的保护通过设置权限和访问控制列表，可以限制对文件的访问和修改。文件的共享与保护05设备管理03设备驱动程序负责将应用程序的请求转换为硬件可以执行的命令，从而实现设备的输入输出操作。01设备驱动程序是操作系统内核的一部分，用于直接管理和控制硬件设备。02设备驱动程序的主要作用是实现设备与应用程序之间的通信，提供设备操作接口，并处理设备相关的系统调用。设备驱动程序的概念与作用设备的分配是指操作系统根据进程的请求为其分配所需的硬件资源。当进程不再需要使用设备时，操作系统需要将设备回收，以便其他进程可以使用。设备的回收包括将设备资源释放回系统，并确保进程不再拥有对设备的控制权。设备的分配通常采用静态分配和动态分配两种方式。静态分配是在进程创建时一次性分配所需的设备资源，而动态分配则是在进程运行过程中根据需要动态地为其分配或释放设备资源。设备的分配与回收设备的输入输出方式是指操作系统与硬件设备之间的数据传输方式。常见的输入输出方式包括中断驱动方式、直接内存访问（DMA）方式、流控制传输（FC）方式和网络传输方式等。中断驱动方式是指当设备完成一项任务后，通过中断信号通知操作系统，操作系统再根据中断信号处理后续操作。DMA方式是指通过使用直接内存访问技术，设备可以直接与内存进行数据传输，而不需要经过CPU的干预。FC方式是指通过使用流控制技术，确保数据传输的可靠性和稳定性。网络传输方式是指通过网络协议实现设备之间的数据传输。0102030405设备的输入输出方式06用户界面概念用户界面是操作系统与用户之间的交互界面，它提供了一种方式让用户能够与操作系统进行交互。分类用户界面可以根据不同的标准进行分类，如命令行界面、图形用户界面、网络用户界面和移动用户界面等。用户界面的概念与分类VS命令行界面是一种基于文本的用户界面，用户通过输入命令来与操作系统进行交互。它具有简单、高效的特点，但需要用户具备一定的计算机知识。图形用户界面图形用户界面是一种基于图形的用户界面，用户通过图形化元素来与操作系统进行交互。它具有直观、易用的特点，适合广大用户使用。命令行界面命令行界面与图形用户界面网络用户界面是一种基于Web技术的用户