操作系统原理与应用-操作系统引论课件•进程管理•内存管理目录•文件系统•设备管理•系统调用与用户界面•安全与保护机制01引言什么是操作系统操作系统是一种计算机系统软件，它是计算机系统的核心，负责管理和控制计算机系统的硬件和软件资源。010203操作系统是一种用户界面，用户可以通过它来使用计算机系统。操作系统是一种抽象机器，它简化了硬件细节，使得用户可以使用高级语言编写程序，并提供了易于使用的服务。操作系统的历史与发展操作系统的起源可以追溯到20世纪50年代，当时计算机系统主要用于科学计算和数据处理。01020304在20世纪60年代，操作系统的功能开始扩展，包括文件系统、进程管理、内存管理等。在20世纪70年代，出现了分时操作系统和实时操作系统，这些操作系统可以同时处理多个任务，并且可以保证任务的及时性。在20世纪80年代，微机操作系统开始流行，这些操作系统可以在个人计算机上运行，并且提供了图形用户界面。操作系统的基本功能与组成操作系统的基本功能包括进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动程序等。设备驱动程序：设备驱动程序负责与计算机硬件交互，并允许操作系统访问硬件设备。进程管理：进程是计算机中的程序关于某个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。文件系统：文件系统负责管理文件和目录，并提供一个简单的接口来访问文件和目录。内存管理：内存管理负责分配和释放内存空间，并确保各个进程能够安全地访问它们所需的内存空间。02进程管理进程的概念与特性进程定义进程是计算机中的程序关于某个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。进程特性进程具有独立性、动态性、并发性和异步性等特性。进程的状态进程在运行过程中会处于不同的状态，如就绪状态、等待状态和运行状态等。进程的创建与终止进程创建进程可以通过系统调用创建新的进程，实现并发执行。进程终止当进程完成或出现错误时，系统会终止该进程。进程的同步与通信进程同步进程通信进程之间需要进行同步以确保正确地执行任务，如使用信号量和条件变量等同步机制。进程之间需要进行通信以共享数据和信息，如使用消息队列、管道等通信机制。VS03内存管理内存的分配与回收固定分区分配1定义：将物理内存分为固定大小的区域，每个区域分配给一个进程23优点：简单易行，适用于小规模系统内存的分配与回收缺点：分区数量有限，且易造成内存浪费动态分区分配定义：在进程运行时，根据进程需要动态地分配和回收内存空间内存的分配与回收优点可避免内存浪费，能满足大规模系统的需求缺点实现复杂，需要额外的空间管理开销内存的分配与回收0102页式管理定义：将内存分为固定大小的页，每个页对应一个物理内存地址优点：可实现内存的动态分配和回收，能满足大规模系统的需求03内存的分配与回收•缺点：需要额外的空间管理开销，且页式管理对程序的地址空间有一定限制内存的分配与回收0102段式管理定义：将内存分为固定大小的段，每个段对应一个逻辑地址空间优点：可实现内存的动态分配和缺点：需要额外的空间管理开销，且段式管理对程序的地址空间有一定限制回收，能满足大规模系统的需求0304虚拟内存的概念与实现虚拟内存的概念定义：将内存分为多个区域，每个区域都有自己的地址空间，称为虚拟地址空间优点：可扩大程序的地址空间，提高内存利用率，减少内存碎片虚拟内存的概念与实现010302缺点：需要额外的空间管理开销，且可能导致页交换和页缺失等问题虚拟内存的实现方式请求分页：当程序需要访问的页面不在内存中时，产生缺页中断，将所需页面加载到内存中虚拟内存的概念与实现预取页面置换页面根据程序运行的规律，提前将可能使用的页面加载到内存中，以减少缺页中断的次数当内存已满时，将一些暂时不用的页面替换出去，以腾出空间加载新的页面内存保护与共享内存保护的概念定义：每个进程都有自己的虚拟地址空间，且不允许其他进程访问或修改自己的虚拟地址空间优点：保护每个进程的代码和数据不受干扰和破坏，确保程序的正确性和安全性内存保护与共享缺点：可能导致进程之间的通信和共享变得复杂和困难内存共享的概...
