《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(nèi)存管理第5章文件系統(tǒng)第6章I/O系統(tǒng)第7章總結(jié)與展望01第1章課程介紹

理論基礎(chǔ)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(diào)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(wù)調(diào)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(nèi)存管理內(nèi)存分配策略虛擬內(nèi)存內(nèi)存保護內(nèi)存映射文件系統(tǒng)文件訪問方式文件存儲結(jié)構(gòu)文件操作系統(tǒng)文件共享與保護I/O系統(tǒng)設(shè)備管理緩沖管理設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備分配和回收課程內(nèi)容進程管理進程控制塊進程調(diào)度算法進程同步進程通信學習方法學習策略注重理論結(jié)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(wù)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(jié)構(gòu)核心功能模塊內(nèi)核結(jié)構(gòu)外圍模塊組織外層結(jié)構(gòu)

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(wù)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(wù)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(wù)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(wù)現(xiàn)代復雜的多任務(wù)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(nèi)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(nèi)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(diào)度更靈活調(diào)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(zhuǎn)換圖示進程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)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(chǔ)。短作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行時間短的優(yōu)先調(diào)度時間片輪轉(zhuǎn)每個進程執(zhí)行一個時間片后輪轉(zhuǎn)到下一個進程

進程調(diào)度先來先服務(wù)按照進程到達的先后順序進行調(diào)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(nèi)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(nèi)存管理

內(nèi)存管理概述內(nèi)存管理在操作系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它負責管理計算機內(nèi)存資源的分配和釋放。內(nèi)存的分段和分頁機制是實現(xiàn)內(nèi)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(nèi)存資源。

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

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

防止程序越界訪問或者修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)內(nèi)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(zhuǎn)換虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換過程總結(jié)內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)中的重要組成部分，通過合理的內(nèi)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(nèi)存分配方式、虛擬內(nèi)存以及內(nèi)存保護與地址轉(zhuǎn)換等內(nèi)容，有助于深入理解操作系統(tǒng)的內(nèi)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(jié)構(gòu)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(guān)閉等操作，同時也負責文件的組織和存儲結(jié)構(gòu)的管理。文件結(jié)構(gòu)的組織方式主要有順序結(jié)構(gòu)、鏈式結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)等。

文件操作打開文件用于讀取或?qū)懭胛募?nèi)容文件的打開操作關(guān)閉文件釋放文件資源文件的關(guān)閉操作讀取或?qū)懭胛募?nèi)容文件的讀寫操作多個進程共享文件訪問權(quán)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(jié)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(guān)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(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。I/O設(shè)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(qū)動I/OI/O設(shè)備直接和內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換，減少CPU的干預直接存儲器存取(DMA)

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

設(shè)備管理設(shè)備初始化和分配初始化設(shè)備參數(shù)分配設(shè)備給應用程序管理設(shè)備的并發(fā)訪問為I/O設(shè)備和內(nèi)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(shè)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(shè)備驅(qū)動程序I/O設(shè)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(shè)備以塊為單位進行數(shù)據(jù)傳輸，如硬盤、U盤塊設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，如網(wǎng)卡、路由器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

總結(jié)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(shè)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(jié)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(jié)了各章節(jié)的重點內(nèi)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(chǔ)。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(chǔ)。

展望未來1.