计算机操作系统课件(汤子瀛.pptVIP

**********************计算机操作系统概述计算机操作系统是管理计算机硬件资源和软件资源的基础软件。它为用户和应用程序提供了一个良好的环境,是计算机系统运行的基础和核心。操作系统涵盖了计算机系统的设计、结构和功能,是计算机系统重要组成部分。操作系统的基本功能和作用资源管理操作系统负责管理计算机的硬件资源,如CPU、内存和输入输出设备。程序执行操作系统提供运行应用程序所需的环境,负责程序的加载和调度。用户交互操作系统提供图形用户界面(GUI)或命令行界面,便于用户操作计算机。系统安全操作系统负责保护系统免受恶意软件和未授权访问的侵害。操作系统的发展历程1大型机时代1950年代至1960年代的中央集中式操作系统2微型机时代1970年代至1980年代的个人计算机操作系统3网络时代1990年代至2000年代的分布式网络操作系统4移动时代2000年代至今的移动智能设备操作系统计算机操作系统经历了从大型机时代、微型机时代、网络时代到移动时代的发展历程。每个阶段的操作系统都有其特点和应用场景,反映了计算机硬件和软件技术的进步。操作系统的基本组成内核(Kernel)操作系统的核心部分,负责管理计算机硬件资源,如内存、CPU和I/O设备等。文件管理器管理文件的创建、读写、存储和保护等,提供统一的文件接口。内存管理负责进程的内存分配和回收,实现虚拟内存等功能。进程管理负责进程的创建、切换和调度,确保公平合理地使用CPU资源。操作系统的运行过程1启动系统电源开启，BIOS自检并加载引导程序。2加载内核引导程序将操作系统内核加载到内存中。3初始化内核初始化各种系统资源和进程。4运行操作系统进入稳定运行状态，管理和调度各种进程。操作系统的运行过程包括四个主要步骤:启动、加载内核、初始化、以及进入稳定运行状态。在这个过程中,操作系统会管理和调度各种进程,确保系统资源的高效利用。进程管理进程管理是操作系统的核心功能之一,涉及创建、调度、控制和终止进程等操作,确保系统资源的有效利用和任务的高效执行。进程的概念和状态进程的概念进程是一个正在执行的程序实例,是操作系统管理和调度的基本单元。每个进程都拥有自己的地址空间、资源和执行状态。进程的状态进程可处于就绪、运行、阻塞和终止等不同状态,操作系统通过进程状态的切换来调度和管理进程的执行。进程切换当一个正在运行的进程由于某种原因无法继续执行时,操作系统会中断该进程并保存其当前状态,然后切换到另一个就绪进程。进程通信不同进程可通过共享内存、消息传递等方式进行通信和协作,实现更复杂的功能。进程控制进程创建通过系统调用创建新的进程,并分配必要的资源。进程终止进程可主动调用退出系统调用结束自身,或被操作系统强制终止。进程切换操作系统根据调度算法在进程间切换,保证公平性和响应性。进程挂起/恢复进程可被暂时挂起,并在需要时恢复执行。进程同步与互斥进程同步进程同步是指多个进程之间协调操作,确保它们按照特定的顺序执行,避免因资源争用而产生的错误。同步机制包括信号量、互斥锁等。进程互斥进程互斥是指在一个时间内只允许一个进程访问临界区资源,避免资源争用导致的数据不一致。常用的互斥机制包括测试与设置指令、信号量和互斥锁。案例分析通过具体的生产者-消费者问题等案例,分析进程同步和互斥的实现方式以及在操作系统中的应用。进程调度算法先来先服务按照进程到达的先后顺序进行调度,简单易实现。短作业优先优先调度估计运行时间较短的进程,提高系统吞吐量。最高优先级优先根据预先设定的优先级来调度,确保高优先级进程得到及时执行。时间片轮转按照时间片轮流调度各个进程,兼顾公平性和响应性。内存管理操作系统负责管理和分配计算机的内存资源,确保各个进程能够高效、安全地访问内存。内存管理包括内存分配策略、虚拟内存技术等。内存分配策略连续内存分配将内存划分为大小相等的块,每个进程分配一个或多个完整的内存块。简单易实现,但内存利用率低。动态内存分配根据进程需求大小动态分配内存,可提高内存利用率。但需要复杂的内存管理算法来维护内存空闲区。分页内存分配将内存划分为固定大小的页,进程以页为单位申请内存。灵活性好,但需要额外的页表管理开销。虚拟内存技术内存抽象虚拟内存技术提供了一个统一的内存地址空间,隐藏了物理内存的细节,让程序以简单的方式访问内存。页面交换当物理内存不足时,虚拟内存可将不常用的页面交换到磁盘上,从而提高内存的利用率。内存隔离虚拟内存技术可以在不同进程之间建立内存隔离,提高系统的安全性和稳定性。文件管理文