操作系统概念复习课件

操作系统概念复习课件目录操作系统概述进程管理内存管理文件系统设备管理操作系统的安全与稳定01操作系统概述操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机硬件和软件资源，为用户提供便利的操作界面和环境。操作系统的主要功能包括资源管理、系统监控、任务调度、内存管理、文件管理、网络管理、用户界面等。定义与功能功能定义早期操作系统随着计算机技术的发展，早期的操作系统如FORTRANMonitorSystem和IBMOS/360等逐渐出现，主要用于批处理和多道程序设计。个人计算机时代随着个人计算机的普及，Windows、MacOS等图形界面操作系统逐渐成为主流，操作系统的功能也更加丰富。移动设备时代随着智能手机和平板电脑的普及，iOS、Android等移动设备操作系统逐渐占据市场，操作系统的形态和功能也更加多样化。操作系统的历史与发展单用户操作系统多用户操作系统实时操作系统分时操作系统操作系统的分类只能支持一个用户同时使用计算机的操作系统，如DOS。用于实时控制系统和应用的操作系统，如RT-Linux。允许多个用户同时使用计算机的操作系统，如UNIX和Linux。允许多个用户通过终端同时与计算机交互的操作系统，如UNIX和Windows。02进程管理进程定义进程是程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程状态进程在执行过程中会经历多种状态，如新建、就绪、运行、阻塞和终止等。状态转换进程状态之间会根据条件进行转换，如运行转为就绪、就绪转为运行等。进程的定义与状态030201进程创建通过系统调用或用户程序启动，系统为新进程分配资源并初始化。进程创建与终止的方式可以通过系统调用或异常处理等方式实现。进程终止当进程完成或异常结束时，系统回收相关资源。进程的创建与终止多个进程在并发执行时，需要按照一定的顺序执行，以避免冲突和不安全因素。进程同步进程之间需要进行信息交换和协同工作，通过通信机制实现数据传输和共享。进程通信信号量、消息队列、共享内存等。同步与通信的方式进程的同步与通信优先级根据进程的重要程度和紧急程度，为每个进程分配一个优先级。调度根据优先级和其他因素，选择一个或多个进程进行执行。调度算法先来先服务、最短作业优先、优先级调度等。进程的优先级与调度03内存管理操作系统根据进程的需求为其分配内存空间，通常采用连续分配和分页分配两种方式。连续分配方式将内存划分为多个区域，每个区域只为一个进程服务；分页分配方式则将内存划分为多个固定大小的页面，每个页面可以为不同的进程服务。内存的分配当进程完成或释放其占用的内存空间时，操作系统需要将这些空间回收并重新分配给其他进程使用。回收的方式包括自动回收和手动回收两种，自动回收通常由操作系统自动完成，手动回收则需要程序员显式地释放内存。内存的回收内存的分配与回收内存交换当系统中的内存空间不足时，操作系统需要将部分进程暂时移出内存，将其存储到磁盘上，以便为其他进程腾出足够的内存空间。这个过程称为内存交换。分页系统为了实现内存的交换和保护，操作系统引入了分页系统。分页系统将物理内存划分为多个固定大小的页面，每个页面称为一个页框。同时，将虚拟内存划分为与页框大小相同的页面，每个页面称为一个页面帧。通过页框和页面帧的映射关系，实现虚拟内存到物理内存的转换。内存的交换与分页VS为了防止进程之间的相互干扰和破坏，操作系统需要对内存空间进行保护。通过设置不同的保护标志和权限，限制不同进程对内存空间的访问权限，以保护系统的稳定性和数据的安全性。访问控制访问控制是实现内存保护的重要手段之一。通过访问控制表、页表等数据结构，操作系统可以记录每个进程的访问权限和操作记录，对非法访问进行拦截和阻止，从而保证系统的安全性和稳定性。内存保护内存的保护与访问控制04文件系统文件系统的定义与结构总结词文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件结构，它提供了一种组织和管理文件的方式。详细描述文件系统定义了文件和目录的存储方式，以及如何通过文件路径访问文件。常见的文件系统结构包括目录结构、索引节点、超级块等。文件系统负责文件的存储和检索，通过特定的数据结构和算法实现高效的文件访问。文件系统使用数据块、簇等数据结构来存储文件内容，并采用不同的算法如B树、哈希等来快速检索文件。此外，文件系统还支持文件的压缩、加密等功能。总结词详细描述文件的存储与检索总结词文件系统提供了文件的共享和安全机制，以确保文件的访问和使用符合权限要求。详细描述通过访问控制列表（ACL）和安全标签等机制，文件系统可以控制不同用户对文件的访问权限。同时，文件系统还支持文件的备份、恢复和完整性检查等功能，以确保文件的安全性。文件的共享与安全05设备管理是操作系统内核的一部分，用于直接管理和控制硬件设备。设备驱动程序初始化设备、配置设备、释放设备、控制设备等。设备驱动程序的主要功能与硬件紧密相关，具有高度的专业性和技术性。设备驱动程序的特点通常由硬件厂商提供，或由操作系统内核开发团队编写。设备驱动程序的编写设备驱动程序应用程序直接与硬件交互，通过读写端口来控制硬件设备。程序直接控制方式硬件设备在完成一项任务后，通过中断信号通知CPU，CPU再读取设备状态寄存器，以获取设备完成状态。中断方式直接内存访问方式，硬件设备可以在不需要CPU干预的情况下，直接与内存进行数据交换。DMA方式CPU通过通道来控制和管理I/O设备，通道可以同时管理多个I/O设备。通道方式I/O设备的控制方式磁盘调度算法先进先出算法（FIFO）按照请求的顺序进行服务，先请求先服务。最短寻道时间优先算法（SSTF）选择距离当前磁头位置最近的请求进行服务。扫描算法（SCAN）磁头从一端向另一端移动过程中，按照请求的顺序进行服务。C-SCAN算法类似于SCAN算法，但当磁头移动到一端时会原路返回，继续按照请求的顺序进行服务。06操作系统的安全与稳定通过用户名和密码、生物识别技术等方式对用户进行身份验证，确保只有授权用户能够访问系统资源。用户身份验证根据用户的角色和权限，对系统资源进行访问控制，防止未经授权的访问和数据泄露。访问控制对敏感数据进行加密存储和传输，确保数据在传输和存储过程中的安全性。数据加密010203操作系统的安全机制通过硬件冗余、软件冗余等方式提高系统的可靠性和稳定性，减少故障发生。冗余设计及时检测系统中的故障并进行隔离，防止故障扩散和影响整个系统。故障检测与隔离定期对重要数据进行备份，并在数据丢失或系统故障时进行快速恢复。数据备份与恢复