2024版王道操作系统网课课件整理(九).pptVIP

王道操作系统网课PPT整理(九)目录操作系统概述进程管理内存管理文件管理设备管理操作系统安全与保护01操作系统概述Chapter操作系统是一种系统软件，它是计算机上的一个关键组成部分。定义操作系统提供用户接口，方便用户与计算机进行交互。用户接口操作系统主要负责管理计算机硬件与软件资源，为用户提供一个方便、高效的计算机使用环境。功能包括处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理等。资源管理操作系统负责程序的加载、执行和卸载。程序执行0201030405操作系统的定义与功能0102手工操作阶段此阶段没有操作系统，用户直接使用机器语言与计算机进行交互。批处理系统阶段出现了初级的操作系统，实现了作业的自动过渡。分时系统阶段多个用户可以同时使用计算机，提高了计算机的利用率。实时系统阶段操作系统能够及时响应外部事件，适用于对时间要求严格的场合。网络操作系统和分布式系…操作系统支持网络功能和分布式处理，提高了系统的整体性能。030405操作系统的历史与发展分布式操作系统特点是支持分布式处理，提高了系统的可靠性和可用性。网络操作系统特点是支持网络功能，方便用户共享网络资源。实时操作系统特点是能够及时响应外部事件，适用于实时控制系统。批处理操作系统特点是将多个作业成批处理，提高了系统的吞吐量。分时操作系统特点是多个用户同时使用计算机，每个用户感觉独占计算机。操作系统的分类与特点02进程管理Chapter进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的执行过程。进程的状态包括新建、就绪、运行、阻塞和终止五种状态。进程的状态转换由操作系统根据进程的执行情况和资源状况进行管理和控制。进程的概念与状态进程控制块PCB01进程控制块PCB是操作系统用于记录和管理进程信息的数据结构。02PCB中包含了进程标识符、进程状态、程序计数器、CPU寄存器信息以及进程所占用的资源等信息。03操作系统通过PCB对进程进行创建、撤销以及状态转换等操作。常见的进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度（PriorityScheduling）、时间片轮转（RR）等。不同的调度算法具有不同的特点和适用场景，需要根据实际需求进行选择和设计。进程调度算法是操作系统用来确定哪个进程应该获得CPU使用权的方法。进程调度算法01进程同步是指多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证正确的执行顺序和结果。02常见的进程同步机制包括信号量、互斥锁、条件变量等。03进程通信是指不同进程之间需要进行数据交换和信息传递的过程。04常见的进程通信方式包括管道、消息队列、共享内存、信号等。进程同步与通信03内存管理Chapter内存的层次结构寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘等。程序的装入与链接静态装入、动态装入、可重定位装入等。内存管理的主要功能内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充等。内存管理的基本概念01020304只能用于单用户、单任务的操作系统中。单一连续分配将内存划分为若干个固定大小的区域，每个分区只装入一道作业。固定分区分配根据作业的大小动态地建立分区，使分区的大小正好适应作业的大小。动态分区分配一种动态分区分配算法，用于快速合并和拆分空闲分区。伙伴系统连续分配管理方式分页管理方式分页的基本概念将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页，物理内存划分为同样大小的帧，进程以页为单位进行加载和执行。页表用于实现从页号到物理块号的地址映射。地址变换机构将逻辑地址转换为物理地址的机构，包括页表寄存器、快表等。页面置换算法当内存不足时，用于选择哪个页面进行换出的算法，如最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法等。分段的基本概念将进程的地址空间按照程序自身的逻辑关系划分为若干个段，每个段都有一个段名（在低级语言中，程序员使用段名来编程），每段从0开始编址。段表用于实现从段号到段首地址及段长的映射。地址变换机构将逻辑地址转换为物理地址的机构，包括段表寄存器、段长寄存器等。分段与分页的比较分段是信息的逻辑单位，由源程序的逻辑结构及含义所决定，是用户可见的；而分页是信息的物理单位，与源程序的逻辑无关，是由系统决定和管理的，是用户不可见的。01020304分段管理方式段页式管理的基本概念将进程先分段，每段再分页，即先将用户程序分成若干个段，再把每个段分成若干个页，并为每一个段赋予一个段名。段页式管理的地址结构由段号、段内页号及页内位移三部分所组成。段页式管理的优缺点结合了分段和分页的优点，既便于实现