《操作系统原理ch》课件

《操作系统原理ch》PPT课件

制作人：制作者PPT时间：2024年X月目录第1章课程介绍第2章操作系统概述第3章进程管理第4章内存管理第5章文件系统第6章I/O系统第7章总结与展望01第1章课程介绍

理论基础讲授操作系统原理的基本概念和原理0103学习目标掌握操作系统的核心知识和基本原理02实践意义强调操作系统在计算机系统中的作用和重要性课程概述操作系统是指控制和管理计算机系统硬件与软件资源的计算机程序，是计算机系统的核心。操作系统的作用非常重要，它主要负责资源管理、任务调度、用户接口、文件管理等功能。

课程目标学习目标掌握操作系统的核心知识和基本原理应用能力能够理解操作系统在计算机系统中的实际应用学习方法多做实验，多进行编程练习学习方法注重团队合作和讨论内存管理内存分配策略虚拟内存内存保护内存映射文件系统文件访问方式文件存储结构文件操作系统文件共享与保护I/O系统设备管理缓冲管理设备驱动程序设备分配和回收课程内容进程管理进程控制块进程调度算法进程同步进程通信学习方法学习策略注重理论结合实践学习策略多做实验，多进行编程练习学习策略注重团队合作和讨论

02第2章操作系统概述

操作系统概念操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件，具有资源管理、任务管理、用户接口等功能。操作系统可以分为批处理系统、分时系统、实时系统等不同类型。

操作系统结构核心功能模块内核结构外围模块组织外层结构

共享性共享资源避免冲突虚拟性创建虚拟环境提高系统效率异步性各部分独立运行避免互相干扰操作系统的特征并发性处理多个任务提高系统利用率操作系统的发展历程操作系统经历了从早期简单的批处理系统发展到现代复杂的多任务操作系统的过程。Windows、Linux、macOS等操作系统不断创新，提升用户体验和系统性能。通过批量处理任务提高效率早期简单的批处理系统0103

02支持同时执行多个任务现代复杂的多任务操作系统03第三章进程管理

进程与线程进程是操作系统资源分配的基本单位，线程是进程的执行单位。进程具有独立的内存空间和资源，而线程共享进程的资源。进程的概念和特征每个进程有独立的内存空间独立性进程可以同时执行多个线程并发性进程间相互隔离，不影响彼此互斥性

线程的概念和与进程的区别线程比进程消耗更少的资源轻量级线程可以共享进程的资源共享性线程调度更灵活调度性

进程正在被创建创建0103进程正在执行运行02进程已经准备好运行就绪进程状态的转换图示进程状态之间的转换可以通过状态图来表示，从创建到就绪，再到运行，阻塞和终止，这些状态变化是操作系统进行进程管理的基础。短作业优先执行时间短的优先调度时间片轮转每个进程执行一个时间片后轮转到下一个进程

进程调度先来先服务按照进程到达的先后顺序进行调度进程同步与通信进程同步是指多个进程之间按一定的顺序执行，进程通信是指进程之间传递消息和数据。共享内存、消息传递、信号量等方式是常见的进程通信机制。

04第四章内存管理

内存管理概述内存管理在操作系统中起着至关重要的作用，它负责管理计算机内存资源的分配和释放。内存的分段和分页机制是实现内存管理的重要概念，通过这些机制，操作系统能够更有效地管理内存资源。

内存分配方式一段连续的内存空间分配给进程连续内存分配采用分页和分段技术来分配内存非连续内存分配

虚拟内存将硬盘空间用作临时内存，可提高内存利用率虚拟内存的定义和特点FIFO、LRU、OPT等算法用于管理虚拟内存页面置换算法

防止程序越界访问或者修改关键数据内存保护的作用0103

02操作系统通过页表等方式实现地址转换虚拟地址到物理地址的转换过程总结内存管理是操作系统中的重要组成部分，通过合理的内存管理，可以提高系统的性能和稳定性，确保程序正常运行。了解内存分配方式、虚拟内存以及内存保护与地址转换等内容，有助于深入理解操作系统的内部工作原理。05第5章文件系统

文件系统概念文件系统是操作系统中管理文件的一种方法。它定义了文件的存储结构和访问方法，以及文件的管理方式。文件系统的功能包括文件的创建、打开、读写、关闭等操作，同时也负责文件的组织和存储结构的管理。文件结构的组织方式主要有顺序结构、链式结构和索引结构等。

文件操作打开文件用于读取或写入文件内容文件的打开操作关闭文件释放文件资源文件的关闭操作读取或写入文件内容文件的读写操作多个进程共享文件访问权限文件的共享负责文件的存储和检索磁盘管理0103

02负责组织和管理文件目录管理文件系统日志日志记录文件系统的操作记录可以用于恢复文件系统状态

文件系统性能优化文件系统缓存缓存可以提高文件的访问速度常见缓存算法有LRU、LFU等总结文件系统是操作系统中重要的组成部分，它负责管理文件的存储和访问，通过文件操作和文件系统实现，使得用户能够方便地进行文件的读写操作。性能优化则是提高文件系统效率的关键，包括缓存和日志等方面的优化。深入了解文件系统的原理有助于更好地理解操作系统的工作机制。06第6章I/O系统

I/O系统概述I/O系统是指输入/输出系统，主要负责计算机与外部设备之间的数据传输和通信。I/O设备根据其功能和使用特点可以分为不同类型，如键盘、鼠标、打印机等。

I/O处理方式根据程序的指令进行输入/输出操作程序控制I/O通过中断机制实现输入/输出操作中断驱动I/OI/O设备直接和内存进行数据交换，减少CPU的干预直接存储器存取(DMA)

设备中断处理检测和响应设备的中断信号中断服务程序的执行中断处理完毕后恢复现场

设备管理设备初始化和分配初始化设备参数分配设备给应用程序管理设备的并发访问为I/O设备和内存之间的数据传输提供缓冲区，优化数据传输效率缓冲管理0103

02控制特定设备的工作，与操作系统进行交互，实现硬件与软件的接口设备驱动程序I/O设备的分类与特点以字符为单位进行数据传输，如键盘、打印机字符设备以块为单位进行数据传输，如硬盘、U盘块设备通过网络进行数据交换，如网卡、路由器网络设备

总结I/O系统是操作系统中不可或缺的重要组成部分，通过不同的处理方式和管理机制，实现计算机与外部设备的有效交互，提高系统的整体性能和稳定性。07第七章总结与展望

课程回顾在这一章节中，我们回顾了操作系统的基本概念和原理，并总结了各章节的重点内容。通过对操作系统原理的学习，我们深入了解了计算机系统的核心组成部分，为后续学习和应用打下了坚实的基础。学习收获在学习操作系统原理的过程中，我们不仅增长了专业知识，还培养了解决问题的能力和团队合作精神。通过不断地探索和实践，我们收获了知识，成长了自我，为未来的发展打下了坚实的基础。

展望未来1.