《操作系统原理》》课件.pptVIP

**********************操作系统原理操作系统是计算机系统的核心组件之一。它管理系统资源，提供用户与硬件之间的接口。课程简介核心内容本课程涵盖操作系统基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统等核心概念。实践能力通过理论学习与实践演练，培养学生操作系统相关的编程能力和应用能力。教学目标帮助学生深入理解操作系统工作机制，为后续的软件开发和系统维护打下坚实基础。操作系统基础操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它管理着计算机系统的所有资源，并为用户提供一个友好的使用界面。操作系统是一种系统软件，它为应用软件提供运行环境，并管理硬件资源，例如CPU、内存、磁盘和网络等。操作系统负责管理计算机系统中各种资源的分配和使用，包括CPU时间、内存空间、磁盘空间和网络带宽等。操作系统功能1资源管理操作系统负责管理计算机的各种资源，例如CPU、内存、存储设备和外设。2进程管理操作系统创建、调度和终止进程，以确保它们能够有效地共享CPU资源。3内存管理操作系统负责分配和回收内存空间，以满足不同进程的需求。4设备管理操作系统管理计算机上的各种输入/输出设备，例如键盘、鼠标、打印机和网络接口。操作系统结构单内核结构单内核结构将所有操作系统组件集成到一个内核中，提供系统级服务，确保系统稳定性和安全。例如，Linux、Unix。微内核结构微内核结构将操作系统核心功能最小化，其他服务作为独立模块运行，提高灵活性和可扩展性。例如，Mach、L4。混合内核结构混合内核结构结合了单内核和微内核的优点，提供高效性和灵活性的平衡。例如，Windows。进程管理进程管理是操作系统的重要组成部分，它负责创建、管理和终止进程。1创建进程进程创建需要分配资源并创建进程控制块。2管理进程管理进程包括调度、同步和通信。3终止进程进程终止需要释放资源并删除进程控制块。进程管理的任务是确保操作系统能够高效地利用系统资源，并为用户提供良好的服务。进程的状态就绪状态进程已准备好运行，但正在等待CPU时间。运行状态进程正在执行，其指令正在CPU上执行。阻塞状态进程正在等待某个事件发生，例如I/O完成或资源可用。终止状态进程已完成执行，不再需要运行。进程控制块进程控制块(PCB)PCB是操作系统用来管理进程的结构，包含进程的基本信息和状态。关键属性进程标识符、进程状态、程序计数器、CPU寄存器、内存地址空间、I/O状态、优先级等信息。管理进程PCB用于调度、切换、同步、通信等进程管理操作。操作系统核心PCB是操作系统内核的重要数据结构，用于协调和控制进程的运行。进程调度算法先来先服务(FCFS)按进程到达时间先后顺序进行调度，简单易实现，但可能导致较长等待时间。最短作业优先(SJF)选择执行时间最短的进程，提高系统吞吐率，但难以预测未来执行时间。时间片轮转(RR)给每个进程分配一个时间片，轮流执行，实现公平性，但可能导致较多上下文切换。优先级调度根据进程优先级高低进行调度，可灵活调整，但可能导致饥饿现象。并发问题与解决方案并发是指多个程序或进程同时运行，共享系统资源。这会导致一些问题，例如资源竞争、数据一致性问题和死锁。1竞争条件多个进程同时访问共享资源，可能导致数据不一致。2死锁两个或多个进程互相等待对方释放资源，导致所有进程都无法继续执行。3数据一致性多个进程对共享数据进行修改，可能导致数据丢失或不一致。操作系统提供了一些机制来解决并发问题，例如互斥锁、信号量和条件变量。这些机制可以确保对共享资源的访问是互斥的，并且数据的一致性得到保证。同步与互斥同步多个进程需要协调工作才能完成任务，例如多个进程同时访问共享资源，需要确保数据的完整性和一致性。互斥确保同一时间只有一个进程能够访问共享资源，以防止数据冲突和不一致。例如，一个进程在写数据时，其他进程无法访问或修改数据，直到写操作完成。死锁问题与预防11.资源竞争多个进程竞争有限的资源，例如打印机或CPU时间。22.循环等待多个进程互相等待对方持有的资源，形成一个循环。33.解决方案死锁预防、死锁避免、死锁检测和死锁恢复。44.预防策略打破循环等待条件，破坏系统资源的分配顺序。内存管理1内存分配操作系统负责管理计算机的内存资源，为不同的程序分配内存空间，避免相互干扰。2内存保护防止程序访问未分配给它的内存区域，保护操作系统和其它程序的安全，避免系统崩溃。3内存共享多个程序共享内存，例如共享库和数据，提高内存