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操作系统原理ppt课件
CATALOGUE
目录
操作系统概述
进程管理
内存管理
文件管理
设备管理
现代操作系统技术
01
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。
定义
操作系统主要负责管理计算机硬件与软件资源，为应用程序提供一个稳定、统一的运行环境。
功能
根据使用环境和应用需求，操作系统可分为批处理系统、分时系统、实时系统、网络操作系统等。
随着计算机技术的飞速发展，操作系统也在不断演进，从早期的简单批处理系统发展到现代的多用户、多任务、多媒体操作系统。
发展
分类
操作系统可以同时处理多个任务或事件。
并发性
操作系统中的资源可以被多个程序共同使用。
共享性
操作系统通过技术手段将物理实体转化为逻辑上的对应物。
虚拟性
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，但由于资源有限，进程的执行顺序和执行时间是不确定的。
异步性
02
进程管理
03
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。
01
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。
02
进程特征
动态性、并发性、独立性、异步性。
创建进程、撤销进程、进程阻塞与唤醒。
进程控制
通过原语对进程进行管理，如创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语等。
进程管理
根据调度算法对就绪队列中的进程进行调度，分配处理机资源。
进程调度
03
内存管理
内存管理的主要功能
内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充等。
固定分区
内存空间被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
根据作业的大小动态地划分内存空间，提高内存的利用率。
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。
页式存储的基本概念
将程序的逻辑地址空间划分为固定大小的页，物理内存划分为同样大小的块，程序加载时按页进行加载。
页表
用于记录逻辑页与物理块之间的映射关系。
地址变换机构
将逻辑地址变换为物理地址。
页面置换算法
当内存空间不足时，选择某个页面进行置换，常见的算法有最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未使用置换算法等。
虚拟存储的优缺点
扩大内存容量、提高内存利用率、方便用户编程等；但需要额外的软硬件支持、可能增加系统开销等。
虚拟存储的基本概念
通过软硬件技术将辅存作为主存的扩充部分，程序运行时，只将部分程序装入内存，其他部分留在外存，当需要时再将其调入。
请求分页存储管理
在页式存储管理的基础上，增加请求调页和页面置换功能。
请求分段存储管理
在段式存储管理的基础上，增加请求调段和段置换功能。
04
文件管理
文件是存储在外部介质上的数据集合，是操作系统进行管理和操作的基本单位。
文件的概念
实现文件的创建、删除、读写、修改、复制、移动等操作，并管理文件的存储空间。
文件系统的功能
根据文件性质和用途的不同，文件系统可分为多种类型，如FAT、NTFS、Ext2/3/4等。
文件系统的类型
1
2
3
从用户角度看到的文件组织形式，包括顺序文件、索引文件、索引顺序文件等。
文件的逻辑结构
文件在存储设备上的存储方式，包括连续存储、链式存储、索引存储等。
文件的物理结构
文件的逻辑结构是用户可见的，而物理结构是操作系统进行文件管理和操作的基础。
逻辑结构与物理结构的关系
目录结构
01
文件系统中用于管理文件的一种数据结构，包括单级目录、两级目录、多级目录等。
文件保护
02
防止文件被未经授权的用户访问或修改，包括访问控制、加密保护等措施。
目录结构与文件保护的关系
03
目录结构可以实现对文件的分类和管理，而文件保护可以确保文件的安全性和完整性。
文件操作
包括文件的打开、关闭、读写、定位等操作，是用户与文件系统进行交互的基本方式。
文件系统的实现
文件系统通过特定的数据结构和算法实现文件的存储、管理和操作，包括文件控制块、存储空间管理、文件目录管理等。
文件操作与文件系统实现的关系
文件操作是用户层面的操作，而文件系统实现是操作系统层面的实现，两者相互配合实现文件的有效管理和操作。
05
设备管理
监视设备状态、进行设备控制、完成设备之间的数据传送等。
设备管理的功能
按传输速度、传输单位、资源共享属性等分类。
设备分类
I/O软件、设备驱动程序、中断处理程序等。
设备管理的层次结构
程序直接控制方式
中断控制方式
DMA控制方式
通道控制方式
CPU直接控制外设，进行数据的输入输出操作。
在外设和内存之间开辟直接的数据交换通道，减少CPU的干预。
外设准备就绪后，向CPU发出中断请求，CPU响应中断后进行数据传输。
CPU通过通道来控制外设，实现更高效的数据传输。
设备控制表、控制器控制表、通道控制表等。
设备分配的数据结构
设备分
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