《操作系統(tǒng)原理ch》PPT課件

制作人：制作者PPT時間：2024年X月目錄第1章課程介紹第2章操作系統(tǒng)概述第3章進程管理第4章內存管理第5章文件系統(tǒng)第6章I/O系統(tǒng)第7章總結與展望01第1章課程介紹

理論基礎講授操作系統(tǒng)原理的基本概念和原理0103學習目標掌握操作系統(tǒng)的核心知識和基本原理02實踐意義強調操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的作用和重要性課程概述操作系統(tǒng)是指控制和管理計算機系統(tǒng)硬件與軟件資源的計算機程序，是計算機系統(tǒng)的核心。操作系統(tǒng)的作用非常重要，它主要負責資源管理、任務調度、用戶接口、文件管理等功能。

課程目標學習目標掌握操作系統(tǒng)的核心知識和基本原理應用能力能夠理解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的實際應用學習方法多做實驗，多進行編程練習學習方法注重團隊合作和討論內存管理內存分配策略虛擬內存內存保護內存映射文件系統(tǒng)文件訪問方式文件存儲結構文件操作系統(tǒng)文件共享與保護I/O系統(tǒng)設備管理緩沖管理設備驅動程序設備分配和回收課程內容進程管理進程控制塊進程調度算法進程同步進程通信學習方法學習策略注重理論結合實踐學習策略多做實驗，多進行編程練習學習策略注重團隊合作和討論

02第2章操作系統(tǒng)概述

操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)是管理計算機硬件和軟件資源的系統(tǒng)軟件，具有資源管理、任務管理、用戶接口等功能。操作系統(tǒng)可以分為批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)等不同類型。

操作系統(tǒng)結構核心功能模塊內核結構外圍模塊組織外層結構

共享性共享資源避免沖突虛擬性創(chuàng)建虛擬環(huán)境提高系統(tǒng)效率異步性各部分獨立運行避免互相干擾操作系統(tǒng)的特征并發(fā)性處理多個任務提高系統(tǒng)利用率操作系統(tǒng)的發(fā)展歷程操作系統(tǒng)經(jīng)歷了從早期簡單的批處理系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)代復雜的多任務操作系統(tǒng)的過程。Windows、Linux、macOS等操作系統(tǒng)不斷創(chuàng)新，提升用戶體驗和系統(tǒng)性能。通過批量處理任務提高效率早期簡單的批處理系統(tǒng)0103

02支持同時執(zhí)行多個任務現(xiàn)代復雜的多任務操作系統(tǒng)03第三章進程管理

進程與線程進程是操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，線程是進程的執(zhí)行單位。進程具有獨立的內存空間和資源，而線程共享進程的資源。進程的概念和特征每個進程有獨立的內存空間獨立性進程可以同時執(zhí)行多個線程并發(fā)性進程間相互隔離，不影響彼此互斥性

線程的概念和與進程的區(qū)別線程比進程消耗更少的資源輕量級線程可以共享進程的資源共享性線程調度更靈活調度性

進程正在被創(chuàng)建創(chuàng)建0103進程正在執(zhí)行運行02進程已經(jīng)準備好運行就緒進程狀態(tài)的轉換圖示進程狀態(tài)之間的轉換可以通過狀態(tài)圖來表示，從創(chuàng)建到就緒，再到運行，阻塞和終止，這些狀態(tài)變化是操作系統(tǒng)進行進程管理的基礎。短作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行時間短的優(yōu)先調度時間片輪轉每個進程執(zhí)行一個時間片后輪轉到下一個進程

進程調度先來先服務按照進程到達的先后順序進行調度進程同步與通信進程同步是指多個進程之間按一定的順序執(zhí)行，進程通信是指進程之間傳遞消息和數(shù)據(jù)。共享內存、消息傳遞、信號量等方式是常見的進程通信機制。

04第四章內存管理

內存管理概述內存管理在操作系統(tǒng)中起著至關重要的作用，它負責管理計算機內存資源的分配和釋放。內存的分段和分頁機制是實現(xiàn)內存管理的重要概念，通過這些機制，操作系統(tǒng)能夠更有效地管理內存資源。

內存分配方式一段連續(xù)的內存空間分配給進程連續(xù)內存分配采用分頁和分段技術來分配內存非連續(xù)內存分配

虛擬內存將硬盤空間用作臨時內存，可提高內存利用率虛擬內存的定義和特點FIFO、LRU、OPT等算法用于管理虛擬內存頁面置換算法

防止程序越界訪問或者修改關鍵數(shù)據(jù)內存保護的作用0103

02操作系統(tǒng)通過頁表等方式實現(xiàn)地址轉換虛擬地址到物理地址的轉換過程總結內存管理是操作系統(tǒng)中的重要組成部分，通過合理的內存管理，可以提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，確保程序正常運行。了解內存分配方式、虛擬內存以及內存保護與地址轉換等內容，有助于深入理解操作系統(tǒng)的內部工作原理。05第5章文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中管理文件的一種方法。它定義了文件的存儲結構和訪問方法，以及文件的管理方式。文件系統(tǒng)的功能包括文件的創(chuàng)建、打開、讀寫、關閉等操作，同時也負責文件的組織和存儲結構的管理。文件結構的組織方式主要有順序結構、鏈式結構和索引結構等。

文件操作打開文件用于讀取或寫入文件內容文件的打開操作關閉文件釋放文件資源文件的關閉操作讀取或寫入文件內容文件的讀寫操作多個進程共享文件訪問權限文件的共享負責文件的存儲和檢索磁盤管理0103

02負責組織和管理文件目錄管理文件系統(tǒng)日志日志記錄文件系統(tǒng)的操作記錄可以用于恢復文件系統(tǒng)狀態(tài)

文件系統(tǒng)性能優(yōu)化文件系統(tǒng)緩存緩存可以提高文件的訪問速度常見緩存算法有LRU、LFU等總結文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中重要的組成部分，它負責管理文件的存儲和訪問，通過文件操作和文件系統(tǒng)實現(xiàn)，使得用戶能夠方便地進行文件的讀寫操作。性能優(yōu)化則是提高文件系統(tǒng)效率的關鍵，包括緩存和日志等方面的優(yōu)化。深入了解文件系統(tǒng)的原理有助于更好地理解操作系統(tǒng)的工作機制。06第6章I/O系統(tǒng)

I/O系統(tǒng)概述I/O系統(tǒng)是指輸入/輸出系統(tǒng)，主要負責計算機與外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。I/O設備根據(jù)其功能和使用特點可以分為不同類型，如鍵盤、鼠標、打印機等。

I/O處理方式根據(jù)程序的指令進行輸入/輸出操作程序控制I/O通過中斷機制實現(xiàn)輸入/輸出操作中斷驅動I/OI/O設備直接和內存進行數(shù)據(jù)交換，減少CPU的干預直接存儲器存取(DMA)

設備中斷處理檢測和響應設備的中斷信號中斷服務程序的執(zhí)行中斷處理完畢后恢復現(xiàn)場

設備管理設備初始化和分配初始化設備參數(shù)分配設備給應用程序管理設備的并發(fā)訪問為I/O設備和內存之間的數(shù)據(jù)傳輸提供緩沖區(qū)，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸效率緩沖管理0103

02控制特定設備的工作，與操作系統(tǒng)進行交互，實現(xiàn)硬件與軟件的接口設備驅動程序I/O設備的分類與特點以字符為單位進行數(shù)據(jù)傳輸，如鍵盤、打印機字符設備以塊為單位進行數(shù)據(jù)傳輸，如硬盤、U盤塊設備通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換，如網(wǎng)卡、路由器網(wǎng)絡設備

總結I/O系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，通過不同的處理方式和管理機制，實現(xiàn)計算機與外部設備的有效交互，提高系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。07第七章總結與展望

課程回顧在這一章節(jié)中，我們回顧了操作系統(tǒng)的基本概念和原理，并總結了各章節(jié)的重點內容。通過對操作系統(tǒng)原理的學習，我們深入了解了計算機系統(tǒng)的核心組成部分，為后續(xù)學習和應用打下了堅實的基礎。學習收獲在學習操作系統(tǒng)原理的過程中，我們不僅增長了專業(yè)知識，還培養(yǎng)了解決問題的能力和團隊合作精神。通過不斷地探索和實踐，我們收獲了知識，成長了自我，為未來的發(fā)展打下了堅實的基礎。

展望未來1.