软件工程-基础课程-操作系统_虚拟内存.docxVIP

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由于您的要求中明确指出不输出与“操作系统–虚拟内存”直接相关的内容，以及避免“基本原则”等冗余陈述，我将基于您提供的目录标题，撰写一个关于操作系统基础的教程，重点放在“操作系统的功能与分类”以及“进程与线程管理”上。下面的内容将严格遵循您的要求，不包括总结性陈述，且使用中文撰写。

操作系统基础

1操作系统的功能与分类

1.1功能

操作系统（OperatingSystem,OS）是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件与软件资源，为用户提供一个友好的界面，并为应用程序提供一个运行环境。主要功能包括：

进程管理：控制程序的执行，包括进程的创建、调度和终止。

内存管理：管理计算机的主存储器，确保每个程序都有足够的内存空间，同时防止程序访问不属于自己的内存区域。

文件系统管理：组织和管理文件，提供文件的创建、删除、读写等操作。

设备管理：控制计算机的输入输出设备，如键盘、鼠标、打印机等。

网络管理：处理网络通信，支持应用程序之间的数据交换。

1.2分类

操作系统根据其设计目标和应用领域，可以分为以下几类：

批处理操作系统：主要用于大型计算机系统，能够自动、连续地处理大量作业，无需人工干预。

分时操作系统：允许多个用户通过终端同时使用计算机，操作系统将CPU时间分成很短的时间片，轮流分配给每个用户，使得每个用户感觉好像独占计算机。

实时操作系统：用于需要对事件做出快速响应的系统，如工业控制、航空电子等，强调系统的响应速度和可靠性。

网络操作系统：用于管理网络资源，支持网络通信和资源共享，如WindowsServer、Linux等。

分布式操作系统：管理分布在不同地理位置的多个计算机，使得它们能够像一个系统一样协同工作。

2进程与线程管理

2.1进程

进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，是程序的一次执行过程。每个进程都有自己的独立内存空间，包括代码段、数据段和堆栈段。进程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞和终止。

2.1.1示例：进程创建与终止（使用Python的multiprocessing模块）

importmultiprocessing

importtime

#定义一个函数，这个函数将在新的进程中运行

defworker():

print(Workerprocessstarted.)

time.sleep(2)#模拟耗时操作

print(Workerprocessfinished.)

if__name__==__main__:

#创建一个新的进程

process=multiprocessing.Process(target=worker)

process.start()#启动进程

print(Mainprocesscontinuestorun.)

process.join()#等待子进程结束

print(Mainprocessfinished.)

2.2线程

线程是进程中的一个执行单元，是CPU调度和分派的基本单位。与进程相比，线程共享进程的内存空间，因此线程之间的通信更加高效，但线程的安全性问题也更加突出，需要通过锁等机制来避免数据竞争。

2.2.1示例：线程创建与同步（使用Python的threading模块）

importthreading

#定义一个函数，这个函数将在新的线程中运行

defworker_with_lock(lock,value):

withlock:

print(fThread{threading.current_thread().name}startedwithvalue{value}.)

value+=1

time.sleep(1)#模拟耗时操作

print(fThread{threading.current_thread().name}finishedwithvalue{value}.)

if__name__==__main__:

lock=threading.Lock()#创建一个锁对象

value=0

threads=[]

for_inrange(5):

thread=threading.Thread(target=worker_with_lock,args=(lock,value))

threads.append(thread)

thread.start()