操作系统第七版概念复习资料【章】课件

操作系统第七版概念复习资料【章】课件contents目录操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理系统调用与用户接口操作系统概述01操作系统是计算机系统中的核心系统软件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，为用户和应用程序提供便利的界面和服务。定义操作系统的主要功能包括资源管理、进程管理、内存管理、文件系统管理、用户界面等，它对计算机系统的稳定运行和性能发挥起着至关重要的作用。作用操作系统的定义和作用01早期的计算机系统并没有专门的操作系统，程序员需要直接与硬件打交道，编写程序控制硬件资源。早期操作系统02随着计算机技术的发展，操作系统逐渐从硬件中分离出来，成为独立的管理和控制软件。发展历程03现代操作系统已经发展成为功能强大、高效、安全、易用的系统软件，不断满足用户的需求。现代操作系统操作系统的历史与发展并发性共享性虚拟性安全性操作系统的基本特征操作系统允许多个用户和应用程序共享计算机资源，包括CPU、内存、磁盘、网络等。操作系统通过虚拟化技术将硬件资源映射到软件层次，使得多个用户和应用程序可以同时使用同一资源而不会相互干扰。操作系统提供了一系列安全机制，包括用户身份认证、访问权限控制、文件加密等，以保护系统和数据的安全。操作系统能够同时处理多个任务，这些任务可以是用户程序、系统进程或其他应用程序等。进程管理02进程分类根据进程在运行时的行为特征，可将进程分为三类：批处理进程、交互式进程和实时进程。进程状态每个进程在运行时都有三种状态：就绪状态、运行状态和阻塞状态。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。进程的概念与分类进程创建进程的创建主要涉及两个方面：为新进程分配一个唯一的进程标识符以及为该进程建立必要的信息结构。进程终止当一个进程完成了它的任务或出现异常时，系统会采取必要的步骤终止该进程。进程的创建与终止VS进程同步是操作系统为多个进程在执行次序上的协调。进程通信进程通信是指不同进程之间传递数据和信息。进程同步进程的同步与通信在多道程序系统中，一组进程如果互相等待对方释放资源，而造成永远等待的现象称为死锁。解决死锁问题的方法有多种，包括预防、避免、检测和恢复等。死锁定义死锁解决方法死锁问题及解决方法内存管理03也称主存，是计算机系统中的一种重要资源，用于存储运行中的程序和数据。内存根据功能和特性，内存可以分为随机访问存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。分类内存的概念与分类分配策略操作系统使用不同的分配策略来管理内存，包括连续分配、分页和分段。回收策略当程序或数据不再需要使用内存时，操作系统需要确定何时回收内存。常见的回收策略包括立即回收、按需回收和定期回收。内存的分配与回收基本思想虚拟内存是一种内存管理技术，通过将内存分为多个逻辑分区，使得程序可以使用比实际物理内存更多的内存。要点一要点二实现方式操作系统使用页面置换算法来决定哪些内存页面需要被替换，从而使得新的页面可以加载到物理内存中。常见的页面置换算法包括先进先出（FIFO）、最近最少使用（LRU）和最佳（OPT）算法。虚拟内存的概念与实现保护机制为了确保不同程序之间的数据和代码不会相互干扰和破坏，操作系统提供了内存保护机制。这些机制包括只读保护、写保护和执行保护。硬件支持为了实现内存保护，计算机系统需要硬件的支持，如特权级指令和内存保护单元（MPU）。内存保护机制文件系统04文件系统的概念文件系统是操作系统中负责管理和存储文件数据的软件架构。它提供了统一的接口，使得用户可以方便地创建、读取、修改和删除文件。文件系统通常由文件、目录和相关的数据结构组成。文件系统的分类根据存储介质和访问方式的不同，文件系统可以分为磁盘文件系统、网络文件系统、分布式文件系统等。其中，磁盘文件系统是最常见的一种，如FAT32、NTFS等。文件系统的概念与分类在文件系统中创建文件，通常需要使用操作系统提供的文件创建函数或命令。在命令行界面中，可以使用“create”或“new”命令来创建一个新文件。在图形界面中，可以通过右键点击文件夹并选择“新建”来创建文件。文件的创建要访问文件，首先需要打开该文件。打开文件的方式取决于使用的应用程序和文件类型。例如，在文本编辑器中打开一个文本文件，需要在编辑器中选择“打开”命令，然后选择要打开的文件。打开文件后，可以对其进行读取、写入等操作。文件的访问文件的创建与访问文件的备份备份文件是为了防止数据丢失或损坏。备份的方式有多种，如全盘备份、增量备份、差异备份等。全盘备份是将整个文件系统或数据盘进行复制备份，而增量备份和差异备份则只备份自上次备份以来发生变化的文件。文件的恢复当文件丢失或损坏时，可以通过备份来恢复数据。恢复的方式取决于备份的类型。如果使用全盘备份进行恢复，可以直接将备份文件复制回原位置；如果是增量备份或差异备份，则需要根据备份记录逐步恢复。文件的备份与恢复VS文件系统的安全性包括对文件的访问控制、权限管理和加密等措施。常见的访问控制机制包括用户身份验证、访问权限检查等。权限管理可以控制不同用户对文件的读写操作，而加密可以防止数据被非法获取或篡改。常见的权限管理包括读、写、执行等权限。例如，管理员可以设置某个文件的权限为只读，以防止其他用户修改该文件。加密技术包括对称加密和公钥加密等。例如，使用对称加密技术可以将文件内容加密成密文，只有持有解密密钥的用户才能解密查看文件内容。文件系统的安全性设备管理05负责对计算机系统中各类设备进行管理的子系统。硬件设备、软件设备。在硬件设备中，根据信息交换单位可以分为块设备和字符设备；在软件设备中，可以分为虚拟设备和逻辑设备。设备管理分类设备管理的概念与分类程序控制方式该方式是指由CPU直接控制输入/输出设备的操作。该方式是指由输入/输出设备控制中断控制器向CPU发出中断请求，再由CPU响应中断并完成输入/输出操作。该方式是指数据在主存与输入/输出设备之间的传输是在DMA控制器的控制下完成的，CPU不直接参与数据传输。该方式是指由通道来控制输入/输出操作，通道是一种专门负责输入/输出工作的处理机。中断控制方式DMA（直接内存访问）方式通道控制方式输入输出设备的控制方式中断处理程序应包括保存被中断程序的现场、分析中断原因、执行相应的处理程序、恢复现场并返回断点。中断处理机制中断向量表是存放所有中断服务程序入口地址的一张表。每个中断都有一个相应的中断向量，通过向量表可以查找到相应的中断服务程序的入口地址。中断向量表当多个中断同时发生时，要按照一定的优先级进行处理。中断优先级高的中断先被处理，中断优先级低的中断后被处理。中断优先级中断处理机制及实现缓冲技术：在输入/输出操作中，由于CPU和输入/输出设备的速度不匹配，可能会出现CPU等待输入/输出设备的情况。为了减少CPU等待时间，采用缓冲技术。缓冲技术的基本思想是在计算机中设置缓冲区，当输入/输出设备没有准备好时，将数据暂存于缓冲区中；当缓冲区中有数据时，就从缓冲区中取出数据传送给CPU；如果缓冲区中没有数据，则CPU等待并继续从输入/输出设备读取数据。缓冲技术及实现系统调用与用户接口06系统调用是操作系统提供给应用程序的接口，使得应用程序能够与内核进行交互。通过系统调用，应用程序能够获得操作系统提供的服务，如文件操作、进程控制、网络通信等。系统调用的概念系统调用可以分为低级调用和高级调用。低级调用如读写文件、创建进程等，高级调用如创建文件、进程管理等。系统调用的分类系统调用的概念与分类系统调用的入口系统调用的入口是系统调用号，应用程序通过系统调用号来调用相应的系统服务。系统调用的执行流程应用程序发起系统调用，操作系统接收到请求后，将控制权转移到内核态执行相应的操作，完成后返回结果给应用程序。系统调用的实现机制用户接口是操作系统提供给用户的交互界面，包括命令行接口和图形用户接口。命令行接口如Unix的shell、Windows的cmd等，图形用户接口如Windows的图形界面、Linu