计算机操作系统ppt课件目录contents•计算机操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•用户界面与交互性支持•网络操作系统简介计算机操作系统概述01计算机操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、提供用户界面以及组织计算机工作流程的程序和数据的集合。定义包括处理器管理、内存管理、设备管理、文件管理等。管理计算机资源包括命令行界面、图形用户界面等，方便用户与计算机进行交互。提供用户界面对应用程序进行调度和控制，实现多任务处理和并发执行。组织计算机工作流程定义与功能从早期的批处理系统、分时系统，到现代的实时系统、网络操作系统、分布式操作系统等。发展历程根据应用领域和特性可分为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统、移动操作系统等。分类发展历程及分类与硬件关系操作系统需要管理计算机的硬件资源，包括处理器、内存、输入输出设备等，确保它们能够高效、稳定地运行。与软件关系操作系统为应用程序提供运行环境和服务，如文件访问、网络通信等。同时，应用程序也需要遵守操作系统的规范和接口标准，以确保兼容性和稳定性。操作系统与硬件/软件关系进程管理02进程定义01进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性和异步性等特征。进程状态02进程在执行过程中会经历多种状态，如就绪状态、运行状态、阻塞状态等。状态转换图可以清晰地展示进程在不同状态间的转换过程。进程控制块（PCB）03PCB是进程存在的唯一标识，包含了进程的标识符、状态、优先级、程序计数器、内存指针等信息。操作系统通过PCB对进程进行管理。进程概念及状态转换先来先服务（FCFS）按照进程到达的先后顺序进行调度，简单易实现，但可能导致长作业等待时间过长。优先级调度为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先执行。可以根据进程的紧迫程度或资源需求进行优先级分配。时间片轮转（RR）将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程分配一个时间片执行。当时间片用完或进程阻塞时，调度器将切换到下一个进程。这种算法可以保证系统的响应时间。短作业优先（SJF）根据作业的长短进行调度，短作业优先执行。可以有效降低平均等待时间，但需要预知作业的执行时间。进程调度算法进程同步与通信机制信号量机制通过信号量（semaphore）实现进程间的同步与互斥。信号量是一个整型变量，通过P操作和V操作进行加减控制。管道通信管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，即从一个进程流向另一个进程。管道通信通常用于父子进程间的通信。消息传递机制进程间通过发送和接收消息进行通信。消息可以包含数据和控制信息，可以实现灵活的通信方式。共享内存机制多个进程可以共享同一块内存空间，通过读写共享内存中的数据进行通信。需要注意同步与互斥问题，以避免数据不一致或竞态条件。内存管理03为用户进程分配一个连续的内存空间，包括单一连续分配、固定分区分配和动态分区分配。允许一个程序分散地装入到不相邻的内存分区中，包括基本分页存储管理、基本分段存储管理和段页式存储管理。内存空间分配方式非连续分配方式连续分配方式基于局部性原理，将程序的一部分装入内存，其余部分留在外存，当所访问的页面不在内存时，产生缺页中断，将所需页面调入内存。虚拟内存技术原理实现内存与外存的信息交换，提高内存利用率，为用户提供更大的逻辑空间。虚拟内存技术应用虚拟内存技术原理及应用界限寄存器保护通过一对界限寄存器存放进程的上下限地址，每次访问内存时，将访问地址与界限寄存器中的值进行比较，判断是否越界。访问控制列表为每个内存块设置一个访问控制列表，记录哪些进程可以访问该内存块，以及具体的访问权限（如读、写、执行等）。硬件保护键利用硬件提供的保护键机制，为每个进程分配一个唯一的保护键，同时为每个内存页面设置一个相应的保护键。当进程访问内存时，硬件会检查进程的保护键与页面保护键是否匹配，以确定是否允许访问。内存保护机制文件系统04文件概念文件是计算机中存储数据的基本单位，通常是一组相关数据的集合，可以包含文本、图像、音频、视频等多种形...
