《os课程设计》课件.pptVIP

*******************操作系统课程设计本课程设计旨在加深对操作系统原理的理解，并通过实践掌握操作系统核心概念。课程目标培养动手能力通过实际项目，加深对操作系统原理的理解，并锻炼实践技能。提升团队合作通过分组设计和协作完成课程设计，培养团队合作和沟通能力。增强问题解决能力在设计过程中，遇到并解决各种技术问题，提高分析问题和解决问题的能力。一.操作系统概述操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它负责管理计算机系统中的硬件资源，为应用程序提供运行环境，并使计算机系统能够高效地运行。操作系统是用户和计算机硬件之间的接口，它屏蔽了硬件的复杂性，为用户提供了一个友好的使用环境。操作系统的定义和作用定义操作系统是管理计算机硬件和软件资源的软件。它是计算机系统中最重要的软件，负责控制和协调计算机的所有活动。作用操作系统提供一个用户友好的接口，使计算机系统更易于使用。它管理计算机的硬件资源，例如内存、磁盘、打印机等。它管理软件资源，例如程序、数据、文件等。操作系统的基本功能内存管理操作系统负责分配和管理系统内存，确保程序之间共享资源并防止冲突。进程管理操作系统管理着系统中的所有进程，包括创建、调度、终止和同步。文件管理操作系统管理文件系统，包括创建、删除、读取和写入文件，以及访问控制。设备管理操作系统负责管理所有硬件设备，包括分配、调度和控制设备的访问。操作系统的发展历程1批处理系统早期操作系统，例如IBM的OS/360。2分时系统例如Unix和Multics，支持多个用户同时使用一台计算机。3实时系统例如航空管制系统，需要实时响应外部事件。4个人电脑操作系统例如Windows和macOS，为个人用户提供图形界面。操作系统的发展历程与计算机硬件和软件的发展密切相关，从早期的批处理系统到现在的移动操作系统，操作系统不断发展，功能越来越强大，使用越来越便捷。二.进程管理进程是操作系统中一个重要的概念，它代表着一个正在执行的程序。进程管理是操作系统中一项核心功能，它负责创建、调度、同步和销毁进程，以保证系统高效运行。进程的概念程序的执行进程是程序在内存中运行时的动态执行过程，是操作系统进行资源分配的基本单位。资源分配进程拥有独立的内存空间，包含程序代码、数据、堆栈等，并拥有独立的系统资源。时间片进程执行是分时间片进行的，多个进程轮流使用CPU，以实现并发执行的效果。进程状态及转换进程在运行过程中会经历不同的状态，并根据系统资源情况进行转换，这也是操作系统管理进程的关键环节。1运行状态进程正在使用CPU，执行指令2就绪状态进程已准备好运行，等待CPU资源分配3阻塞状态进程正在等待某个事件发生，例如I/O操作完成进程状态之间相互转换，例如：运行状态的进程可能由于时间片用完而进入就绪状态，而就绪状态的进程可能由于获得了CPU资源而进入运行状态。进程控制块11.进程标识符唯一标识每个进程，方便系统管理和调度。22.进程状态记录进程当前运行状态，例如就绪、运行、阻塞等。33.进程优先级决定进程在系统中的重要程度，影响调度策略。44.进程资源包括进程所需的内存、文件、I/O设备等资源信息。进程调度算法11.先来先服务(FCFS)简单直观，按照进程到达时间的先后顺序进行调度。22.最短作业优先(SJF)选择执行时间最短的进程，提高系统效率，但可能导致短作业等待时间过长。33.优先级调度为每个进程设定优先级，优先级高的进程优先执行。44.时间片轮转将CPU时间划分成时间片，每个进程执行一个时间片后，轮流执行。三.内存管理内存管理是操作系统的重要组成部分，负责分配和管理计算机系统中的内存资源。它确保不同程序和进程能够共享内存资源，并有效地利用内存空间。内存的分类主存(RAM)速度快，但容量有限，数据丢失。辅存(SecondaryStorage)速度慢，容量大，数据持久存储。高速缓存(Cache)介于主存和CPU之间，提升数据访问速度。内存分配策略固定分区分配内存被划分成固定大小的分区，每个进程只能分配一个分区。简单易实现，但内存利用率低，可能存在内存碎片。可变分区分配内存被划分成大小可变的分区，根据进程的大小动态分配内存。内存利用率高，但管理复杂，可能出现内存碎片。伙伴系统内存被划分成大小为2的幂次方的块，并使用伙伴算法分配和回收内存，提高内存利用率，减少内存碎片。页式管理将进程的地址空间划分成大小相等的页，并将这些页存储在物理