《操作系统》教案》课件.pptVIP

**********************操作系统概述操作系统是计算机系统的核心组件,负责管理硬件资源,提供程序运行环境。它是连接用户和硬件的关键中间件,确保计算机软硬件高效协作。了解操作系统的基本功能和原理有助于更好地利用计算机系统。课程简介主要内容本课程将全面介绍操作系统的基本概念、功能和原理,涵盖进程管理、内存管理、文件管理、设备管理等核心知识。目标受众本课程面向计算机专业的本科生和研究生,帮助他们深入理解操作系统的工作机制及其在系统设计中的作用。教学目标通过本课程的学习,学生将掌握操作系统的基本概念和原理,并能够运用相关知识解决实际问题。操作系统概述操作系统是计算机系统的核心软件组件,负责管理硬件资源并为应用程序提供服务。它提供了进程管理、内存管理、文件管理等功能,确保计算机系统的高效运行。操作系统的关键特点包括多任务处理、资源共享和安全性等。了解操作系统的基本概念有助于深入理解计算机系统的架构和工作原理。操作系统的功能硬件管理操作系统负责管理计算机的各种硬件资源,如处理器、内存和输入输出设备,确保它们协调高效地工作。提供用户接口操作系统为用户提供友好的图形界面或命令行界面,使用户可以方便地与计算机进行交互。软件管理操作系统负责管理应用程序的执行,提供程序加载、运行、暂停等功能,并协调各程序之间的资源共享。安全性保障操作系统设有各种安全机制,如用户权限管理、文件访问控制、系统备份等,确保系统和数据的安全性。进程管理进程是操作系统中的基本概念之一,它是资源分配和调度的基本单位。进程管理是操作系统的核心功能之一,涉及进程的创建、切换、终止等诸多重要操作。进程的基本概念进程的定义进程是操作系统中的一个基本单位,它是一个正在执行的程序实例,包括程序代码和相关的系统资源。进程的组成每个进程都有自己的地址空间、程序计数器、寄存器及堆栈,用于管理进程的执行。进程的特点进程是动态的,会随时间发生变化,需要操作系统的调度和管理。同时进程之间也存在相互关系和依赖。进程的生命周期进程包括创建、就绪、运行、阻塞和终止等不同状态,在这些状态之间进行转换。进程的状态转换1新建(New)进程创建并加入就绪队列2就绪(Ready)进程已被创建并等待被CPU分配资源3运行(Running)进程正在被CPU执行4阻塞(Blocked)进程正在等待某个事件的发生操作系统会根据进程的状态进行调度和管理,确保各进程能有序地访问和使用系统资源。进程生命周期中的各种状态变化,体现了操作系统对进程的动态管理。进程调度算法1先来先服务(FCFS)按照进程到达系统的顺序依次执行，简单易实现但可能造成长时间进程被阻塞。2短作业优先(SJF)优先执行预计执行时间最短的进程，提高了系统吞吐量但可能导致长作业饥饿。3时间片轮转(RR)给每个进程分配固定的时间片轮流执行，公平性好但吞吐量可能略有降低。4优先级调度根据进程的优先级动态调度，灵活性高但可能产生优先级反转问题。内存管理内存管理是操作系统的重要功能之一,它负责为程序分配和管理内存资源,确保系统内存的高效利用。本部分将介绍内存管理的基本概念、内存分配策略以及虚拟内存技术。内存分配策略连续分配将内存划分为大小等同的分区，每个进程占用一个连续的分区，提高内存利用率。动态分区分配根据进程需求动态分配和回收内存分区，可提高内存利用率和灵活性。虚拟内存利用磁盘扩展内存容量，通过页面置换技术实现进程虚拟地址空间到物理内存的映射。虚拟内存技术虚拟内存是一种内存管理技术,允许程序访问的内存地址空间大于计算机实际拥有的物理内存容量。它通过将内存划分成页面,在需要时从磁盘加载到内存中,从而提高了内存利用率和程序的执行效率。虚拟内存技术采用了页面置换算法,当物理内存不足时会自动将不常用的页面换出到磁盘,为正在运行的程序腾出空间。这种按需加载的方式大大减轻了对物理内存的依赖。文件管理操作系统中的文件管理负责管理各种类型文件的存储、访问和保护。这一子系统涉及文件的基本概念、目录管理、文件存储空间管理等功能。通过良好的文件管理，可以高效组织和存储各种数据。文件的基本概念文件的定义文件是操作系统中的基本概念之一,是一个用于存储程序、数据或指令的有序集合。它具有唯一的文件名,可以持久保存在磁盘或其他存储介质上。文件的组成文件通常由三个部分组成:文件头、文件数据和文件尾。文件头包含文件属性信息,文件数据是文件的实际内容,文件尾则用于标识文件的结束。文件的基本操作常见的文件操作包括创建、打开、读取、写入、关闭和删除等。操作系统提供了一系列系统