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操作系统教程第四版(孙钟秀)全部课件

操作系统概述

进程管理

内存管理

文件管理

设备管理

现代操作系统技术与发展趋势

目录

操作系统概述

早期操作系统

手工操作方式、脱机输入/输出方式。

批处理操作系统

单道批处理系统、多道批处理系统。

分时操作系统

实现了多用户同时使用一台计算机。

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能够及时响应外部事件的请求，在规定时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作。

实时操作系统

网络操作系统是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用；分布式操作系统是管理分布式系统资源的操作系统，它的功能是使得分布式系统中的多台计算机能够相互协作完成任务。

网络操作系统和分布式操作系统

批处理操作系统

用户将作业交给系统操作员，系统操作员将许多用户的作业组成一批作业，之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接的连续的作业流，然后启动操作系统，系统自动、依次执行每个作业。

分时操作系统

一台主机连接了若干个终端，每个终端有一个用户在使用，用户交互式地向系统提出命令请求，系统接受每个用户的命令，采用时间片轮转方式处理服务请求，并通过交互方式在终端上向用户显示结果。

实时操作系统

系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。

网络操作系统

基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。

分布式操作系统

管理分布式系统资源的操作系统，它的功能是使得分布式系统中的多台计算机能够相互协作完成任务。

进程管理

VS

进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构性等特征。

进程的状态

进程在执行过程中会呈现不同的状态，包括新建态、就绪态、运行态、阻塞态和终止态。这些状态之间会根据进程的执行情况和系统资源状况进行转换。

进程的定义

先来先服务算法FCFS

按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先执行，后到达的进程后执行。

根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先执行，服务时间长的进程后执行。

根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先执行，优先级低的进程后执行。

将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程分配一个时间片，轮流执行。当时间片用完时，进程被切换到就绪队列的末尾等待下一次调度。

短作业优先算法SJF

优先级调度算法

时间片轮转算法RR

多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证它们能够正确地共享资源和协同工作。常见的同步机制包括信号量、管程和消息传递等。

进程之间需要进行信息交换和数据共享，以实现协同工作和数据一致性。常见的通信方式包括管道、消息队列、共享内存和套接字等。

进程同步

进程通信

内存管理

内存管理是操作系统对计算机内存资源的分配、回收、保护和扩充等一系列操作，以确保程序的正常运行，并提高内存利用率。

内存管理的定义

提供方便的内存分配和使用接口，提高内存利用率，实现内存保护，以及支持多道程序设计和虚拟内存等。

内存管理的目标

操作系统通过内存管理单元（MMU）硬件支持，实现逻辑地址到物理地址的转换，以及内存的分配、回收和保护等操作。

内存管理的基本原理

单一连续分配

内存被分为系统区和用户区两部分，用户程序被装入用户区，适用于单用户、单任务的操作系统。

固定分区分配

内存被划分为大小固定的若干个分区，每个分区中可装入一个作业，分区大小可相等也可不等。

动态分区分配

根据作业的大小动态地建立分区，并使作业装入到相应的分区中。分区的大小和位置是动态变化的。

为提高地址转换速度，可将页表的部分内容存放在高速缓冲存储器中，这部分页表称为快表。

快表

将程序的逻辑地址空间划分为大小相等的页面，同时把内存空间也划分为与页面大小相等的物理块，作业的各个页面可离散地装入内存的多个物理块中。

基本原理

记录页面在内存中对应的物理块号，实现逻辑地址到物理地址的转换。

页表

基本原理

将程序的逻辑地址空间划分为若干个大小不等的段，每段定义了一组逻辑信息，如代码段、数据段等。内存空间也划分为与各个段大小相等的区域，各段可离散地装入内存的相应区域。

段表

记录各个段在内存中对应的起始地址和段长，实现逻辑地址到物理地址的转换。

地址转换

根据段号和段内偏移量计算出物理地址。

文件管理

文件的定义

文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。

文件系统就是操作系统中实现文件统一管理的一组软件、被管理的文件以及为实施文件管理所需要的一些数据结构的总称。

从用户角度看，文件系统主要是实现“按名取存”，文件系统的用户只要知道所需文