《os操作系统》课件.pptVIP

*******************操作系统计算机系统中的核心组件。管理硬件资源，提供用户接口。课程简介课程目标了解操作系统的基本概念和原理。掌握操作系统的基本功能和工作机制。熟悉主流操作系统的特点和应用场景。课程内容操作系统定义、发展历程、结构、功能。进程管理、内存管理、磁盘管理、文件管理、输入输出管理等。课程安排理论讲解、案例分析、实践练习、课后作业。课程结束后进行考核，评估学生对操作系统知识的掌握程度。什么是操作系统操作系统是计算机系统中的核心软件，它是管理和控制计算机硬件资源的软件。操作系统负责分配和调度计算机资源，例如CPU、内存、磁盘和打印机，以便不同的应用程序能够高效地运行。操作系统的定义和功能11.管理计算机资源操作系统是计算机系统中最重要的软件之一，它负责管理计算机的硬件资源，包括CPU、内存、磁盘、输入输出设备等。22.提供用户界面操作系统提供一个用户界面，允许用户与计算机进行交互，例如启动应用程序、创建文件、访问网络等。33.运行应用程序操作系统为应用程序提供运行环境，为应用程序提供必要的服务，例如内存分配、文件管理、网络通信等。44.保护系统安全操作系统负责保护系统安全，防止恶意程序入侵和非法访问，确保系统的稳定性和可靠性。操作系统的發展历程操作系统经历了漫长的发展历程，从早期简单的批处理系统到现代复杂的图形界面系统，不断演进。其功能和性能不断提升，为用户提供了越来越强大的计算能力。1现代操作系统图形界面、多任务、网络、安全性等2单用户、单任务操作系统DOS、Windows3.x等3批处理操作系统早期操作系统，效率较低随着计算机硬件和软件技术的进步，操作系统也迎来了新的发展阶段。现代操作系统更加复杂和强大，支持多任务、图形界面、网络和安全性等功能，为用户提供了更加便捷和高效的计算体验。操作系统的分类单用户单任务操作系统仅支持一个用户执行一个任务，例如早期的DOS系统。简单易用，但效率低下。多用户多任务操作系统允许多个用户同时执行多个任务，例如Windows和Linux系统。资源利用率更高，但管理复杂。实时操作系统(RTOS)对时间响应要求极高，常用于工业控制和嵌入式设备。系统稳定性和实时性至关重要。分布式操作系统将资源分布在多个计算机上，例如云计算平台。提高性能和可靠性，但管理更加复杂。操作系统的结构操作系统的结构是指操作系统各个组成部分之间的组织方式，包括内核、系统调用、用户界面等。不同的操作系统可能采用不同的结构，常见的结构包括单内核、微内核、混合内核等。选择合适的结构取决于操作系统的目标和需求。内核是操作系统的核心，负责管理系统资源，包括处理器、内存、存储器等。系统调用是用户程序访问内核的功能接口，提供基本的操作系统服务。用户界面是用户与操作系统交互的窗口，提供图形界面或命令行界面。进程管理进程概念进程是程序的一次执行过程，拥有独立的地址空间和资源。进程调度操作系统决定哪个进程占用CPU，实现多任务并发执行。进程同步协调多个进程访问共享资源，防止冲突和数据不一致。进程通信不同进程之间进行数据交换，实现协作和信息传递。进程状态及转换进程状态指进程在生命周期中的不同阶段。进程状态转换是指进程在不同状态之间切换的过程。1新建创建新进程时，进程处于新建状态。2就绪进程已准备好运行，但CPU尚未分配给它。3运行进程正在运行，CPU正在执行其指令。4阻塞进程等待某个事件发生（如I/O操作完成）。5终止进程执行完成或异常终止，退出系统。进程状态转换由操作系统管理，通过调度程序实现。进程调度算法先到先服务(FCFS)最简单的调度算法，按进程到达顺序执行。最短作业优先(SJF)选择执行时间最短的进程，提高系统吞吐量。优先级调度根据进程的优先级选择执行，高优先级进程优先执行。时间片轮转每个进程分配一个时间片，轮流执行，适合交互式系统。内存管理内存分配操作系统负责分配和回收内存空间，为运行程序提供必要的资源。内存保护防止程序访问其他程序或操作系统内存区域，确保系统安全运行。内存共享允许多个程序共享内存资源，提高效率和资源利用率。内存映射将磁盘文件映射到内存，方便程序访问文件数据。虚拟内存技术虚拟内存技术将物理内存与磁盘空间结合，扩展了可用内存空间。虚拟内存技术可以使程序运行所需内存空间大于物理内存空间，提高系统效率和资源利用率。虚拟内存技术使用页式存储管理，将程序代码和数据分割成页，并分配到内存或磁盘中，从而实现地址映射。虚拟内存技术可以通过“缺页”机制