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计算机操作系统汤小丹ppt学习教案
CATALOGUE
目录
计算机操作系统概述
进程管理
内存管理
文件管理
设备管理
并发控制与死锁预防
01
计算机操作系统概述
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。
操作系统的主要功能包括管理计算机硬件和软件资源，提供用户界面，以及控制和管理计算机系统的各个部分。
功能
定义
01
02
手工操作阶段
此阶段没有操作系统，用户直接通过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，能够自动处理成批的任务。
分时系统阶段
多个用户可以同时使用计算机，每个用户都感觉自己独占计算机资源。
实时系统阶段
操作系统能够及时处理各种实时任务，保证系统的实时性。
网络操作系统和分布式操…
随着网络技术的发展，出现了能够管理网络资源和提供网络服务的网络操作系统和分布式操作系统。
03
04
05
分布式操作系统
能够管理分布式系统中的各种资源，提供高效的资源管理和通信服务。
网络操作系统
能够管理网络资源和提供各种网络服务，支持多个用户同时使用网络。
实时操作系统
能够及时响应各种实时任务，保证系统的实时性和可靠性。
批处理操作系统
能够自动处理成批的任务，但用户无法直接干预作业的执行。
分时操作系统
多个用户可以同时使用计算机，每个用户都可以通过终端与计算机进行交互。
02
进程管理
进程定义
进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
进程特征
动态性、并发性、独立性、异步性。
进程与程序的区别
进程是动态的，程序是静态的；进程有生命周期，程序可长期保存。
就绪状态、执行状态、阻塞状态。
进程状态
就绪→执行、执行→阻塞、阻塞→就绪。
进程转换
通过状态转换图可直观了解进程在各状态间的转换关系。
进程状态转换图
进程控制块（PCB）
记录进程相关信息的数据结构，包括进程标识符、进程状态、程序计数器、堆栈指针等。
进程队列
根据进程状态将进程PCB排成队列，方便操作系统对进程进行管理和调度。
进程队列的组织方式
链接方式、索引方式等。
A
B
C
D
调度算法分类
批处理系统调度算法、交互式系统调度算法、实时系统调度算法。
调度算法实现
根据算法原理和系统需求，设计并实现相应的进程调度程序。
常见调度算法
先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度算法、时间片轮转算法等。
调度算法评价
从平均周转时间、平均带权周转时间、响应时间等方面对算法进行评价。
03
内存管理
操作系统对计算机内存资源进行分配、保护和回收的一系列活动。
内存管理的定义
确保各进程安全、有效地共享内存资源，提高内存利用率。
内存管理的主要功能
满足进程对内存空间的需求，实现内存空间的合理分配与回收。
内存管理的基本原则
固定分区
将内存划分为若干个固定大小的区域，每个区域只能装入一个作业。
可变分区
根据作业大小动态地划分内存空间，提高内存利用率。
分区分配算法
首次适应算法、循环首次适应算法、最佳适应算法等。
分区存储管理的优缺点
优点是实现简单，缺点是内存碎片问题严重。
页式存储的基本概念
将内存和进程都划分为相同大小的页，以页为单位进行内存分配。
页表
记录进程逻辑页与内存物理页之间的映射关系。
地址变换机构
实现逻辑地址到物理地址的转换。
页式存储管理的优缺点
优点是内存利用率高，缺点是存在页内碎片。
段式存储的基本概念
将进程划分为若干个段，以段为单位进行内存分配。
段表
记录进程各段的起始地址和长度等信息。
地址变换机构
实现逻辑地址到物理地址的转换。
段式存储管理的优缺点
优点是满足程序模块化需求，缺点是内存利用率较低。
虚拟内存的基本概念
利用外存空间模拟扩大内存空间的技术。
请求分页管理
将进程信息存放在外存中，当需要执行时再将所需页面调入内存。
页面置换算法
当内存空间不足时，选择某个页面进行置换的算法，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。
虚拟内存技术的优缺点
优点是扩大内存空间，提高内存利用率；缺点是存在页面置换开销和抖动问题。
04
文件管理
文件定义
文件是存储在外部介质上的数据集合，是操作系统管理和用户操作的基本单位。
文件系统
文件系统是操作系统中负责管理和存储文件的软件机构，提供文件的逻辑视图和访问方法。
文件属性
文件包括名称、类型、大小、位置、创建时间、修改时间等属性。
03
02
01
目录结构
目录结构是文件系统中文件和目录的组织方式，包括一级目录结构、二级目录结构和多级目录结构。
文件存储空间管理
文件存储空间管理是指对文件存储空间进行分配、回收和优化的过程，包括空闲空间管理、存储空间分配策略和存储空间优化策略。
文件共享
文件共享是指多个用户或进程可以同时访问同一文
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