操作系统原理及应用课件.pptVIP

***************进程的状态转换1运行进程正在使用CPU2就绪进程已准备就绪，等待CPU3阻塞进程正在等待某个事件进程在生命周期中会经历不同的状态转换。当进程被创建时，它处于就绪状态，等待分配CPU资源开始执行。一旦分配到CPU，进程就会进入运行状态。如果进程需要等待某个事件，例如I/O操作完成或资源可用，它会进入阻塞状态。当事件完成或资源可用时，进程会重新进入就绪状态，等待分配CPU。这些状态转换通过操作系统调度器来管理，确保系统资源得到高效利用。进程的调度算法先来先服务(FCFS)最简单的调度算法，按照进程到达的顺序进行调度。优点是公平，但容易造成短进程等待时间过长。最短作业优先(SJF)选择下一个执行时间最短的进程进行调度。优点是平均等待时间最短，但需要事先知道每个进程的执行时间。优先级调度算法为每个进程设置一个优先级，优先级高的进程优先调度。优点是灵活，但可能导致低优先级进程饥饿。时间片轮转(RR)为每个进程分配一个时间片，轮流执行每个进程，时间片用完则切换到下一个进程。优点是公平，适合交互式系统。线程的基本概念定义线程是进程中的一个执行单元，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它拥有独立的堆栈空间和局部变量，但与进程共享代码段、数据段、以及其他系统资源。轻量级进程线程也被称为轻量级进程，因为它比进程占用更少的系统资源，创建和销毁的开销也更低。这使得多线程编程在某些情况下比多进程编程更加高效。并发执行多线程可以并发执行，即多个线程可以同时运行，从而提高程序的执行效率，特别是对于I/O密集型应用。多线程编程模型1用户级线程由用户空间库管理2内核级线程由操作系统内核管理3混合线程结合用户级和内核级线程的优点多线程编程模型提供了不同级别的抽象，允许程序员以不同的方式管理线程。用户级线程由用户空间库管理，内核级线程由操作系统内核管理，混合线程则结合了两种模型的优点。线程的同步与互斥同步线程同步是指多个线程在访问共享资源时，必须按照一定的顺序进行，以保证数据的一致性。例如，在银行系统中，多个线程同时访问同一个账户，就需要进行同步，以保证账户余额的正确性。互斥线程互斥是指多个线程不能同时访问共享资源，保证同一时间只有一个线程能够访问共享资源。例如，在编辑器中，多个线程同时修改同一个文件，就需要进行互斥，以保证文件内容的完整性。内存管理的基本原理内存分配操作系统负责将内存资源分配给不同的进程和线程，确保每个程序都有足够的内存空间运行。常用的内存分配策略包括：固定分区、可变分区、伙伴系统等。内存保护操作系统需要防止程序访问其他程序的内存空间，以确保系统的安全性和稳定性。常用的内存保护机制包括：地址空间隔离、内存访问权限控制等。内存管理操作系统需要管理内存资源的分配和回收，以提高内存利用率，避免内存泄漏等问题。常用的内存管理技术包括：分页、分段、虚拟内存等。虚拟内存管理技术分页式虚拟内存将物理内存划分为固定大小的页面，将进程的虚拟地址空间也划分为相同大小的页面。程序运行时，只需将需要执行的页面加载到物理内存中，其他页面保存在磁盘上，形成虚拟地址空间到物理地址空间的映射关系。分段式虚拟内存将程序代码、数据、堆栈等不同的逻辑部分划分为不同的段，每个段可以有不同的长度，然后将这些段分配到物理内存中，形成虚拟地址空间到物理地址空间的映射关系。段页式虚拟内存将物理内存划分为固定大小的页面，将虚拟地址空间划分为固定大小的段，每个段再划分为多个页面，然后将这些页面分配到物理内存中，形成虚拟地址空间到物理地址空间的映射关系。页面置换算法先进先出(FIFO)最简单的页面置换算法，根据页面进入内存的顺序进行替换，最早进入内存的页面最先被替换出去。最近最少使用(LRU)基于页面使用频率进行替换，最近最少使用的页面最先被替换出去。最佳置换(OPT)理想情况下，选择未来最长时间不会被访问的页面进行替换，但无法在实际系统中实现。文件系统的基本结构目录结构文件系统以树状结构组织文件和目录，根目录是树的顶端，每个目录包含子目录和文件，用户可以通过目录路径访问文件，例如：/home/user/documents/report.docx文件元数据每个文件都有元数据，包括文件名、大小、创建日期、修改日期、权限等信息，这些信息用于管理和访问文件，方便用户查找和管理文件。数据块文件数据存储在数据块中，数据块是文件系统中的最小存储单位，每个数据块的大小通常为4KB或8KB，文件内容被分成多个数据块存储在磁盘上。文件的存储组织文件系统文件系统是操作系统用来管理文件的