華中科技大學電信系操作系統課件-cha目錄CONTENCT操作系統概述進程管理內存管理文件系統輸入輸出系統01操作系統概述定義功能操作系統的定義與功能操作系統是計算機系統的核心軟件，負責管理和控制計算機硬件和軟件資源，為用戶提供便利的操作界面和開發環境。操作系統的主要功能包括資源管理、系統監控、用戶界面、進程管理、內存管理、文件系統管理等。早期操作系統發展歷程現代操作系統隨著計算機技術的發展，早期計算機系統需要一種管理硬件資源的軟件，于是出現了批處理系統。隨著計算機應用的普及和技術的進步，操作系統經歷了從批處理系統到分時系統、實時系統、網絡操作系統、分布式操作系統等發展歷程。現代操作系統更加注重安全性、可靠性和易用性，同時支持多任務、多用戶和多媒體應用。操作系統的歷史與發展80%80%100%操作系統的分類操作系統可以分為批處理操作系統、分時操作系統、實時操作系統、網絡操作系統等。操作系統可以分為桌面操作系統、服務器操作系統、移動設備操作系統等。操作系統可以分為開源操作系統和閉源操作系統。根據功能根據應用領域根據源代碼02進程管理進程的定義與狀態進程程序的一次執行，是系統進行資源分配和調度的基本單位。進程狀態新建、可運行、阻塞、就緒等狀態，描述進程在執行過程中的不同階段。通過系統調用創建新進程，包括拷貝父進程的地址空間、加載新程序等步驟。進程創建當進程完成或異常結束時，系統回收資源并釋放相關狀態。進程終止進程的創建與終止進程同步通過信號量、條件變量等機制，協調不同進程間的執行順序。進程通信通過管道、消息隊列、共享內存等方式，實現進程間的信息交換。進程的同步與通信根據進程的重要程度或緊迫程度，為進程分配不同的優先級。優先級根據優先級和其他調度策略，決定哪個進程在何時運行以及運行多久。調度進程的優先級與調度03內存管理VS在操作系統中，內存的分配通常由系統根據需要動態完成。分配的方式包括連續內存分配和分頁內存分配。連續內存分配將內存分為多個分區，每個進程分配一個分區；分頁內存分配將內存分為多個固定大小的頁面，每個進程分配多個頁面。內存的回收當進程完成任務或終止時，系統需要回收其占用的內存。回收的方式包括手動回收和自動回收。手動回收需要程序員顯式釋放內存；自動回收則由系統自動完成。內存的分配內存的分配與回收內存分區是一種將內存分為多個獨立區域的方法。每個區域可以獨立分配給一個進程，以實現多任務處理。常見的分區方式包括固定分區和可變分區。固定分區將內存分為固定數量的分區，每個分區的大小固定；可變分區則允許根據需要動態調整分區的大小。分頁是一種將內存分為多個固定大小頁面的方法。每個頁面可以獨立分配給一個進程。頁面大小通常為物理塊大小的整數倍。常見的分頁方式包括實存分頁和虛存分頁。實存分頁將內存分為固定數量的頁面，每個頁面大小相同；虛存分頁則允許根據需要動態調整頁面數量和大小。內存的分區內存的分頁內存的分區與分頁內存的交換交換是一種將不活躍的進程從內存中移除，將其保存在磁盤上，以便為其他進程騰出空間的技術。交換通常在物理存儲器空間不足時進行。要點一要點二內存的覆蓋覆蓋是一種將程序代碼和數據存儲在內存不同區域的方法。通過覆蓋技術，操作系統可以將程序的不同部分存儲在不同的區域，以便更好地利用內存空間。內存的交換與覆蓋內存的保護內存保護是一種防止非法訪問和錯誤操作的技術。通過設置保護標志或使用段式保護機制，操作系統可以限制對不同區域的訪問權限，以防止數據損壞或程序錯誤。內存的共享在多任務系統中，多個進程可能需要訪問同一數據或資源。為了實現資源共享，操作系統需要提供一種機制來控制對共享資源的訪問。常見的控制方式包括互斥訪問、信號量控制和文件鎖等。通過這些機制，操作系統可以確保多個進程安全地共享內存中的資源。內存的保護與共享04文件系統文件系統的定義與結構文件系統是操作系統中用于管理文件存儲和檢索的軟件架構，它提供了一種組織和管理數據的方式。文件系統定義文件系統通常采用樹形結構，根目錄是最高層次的目錄，其他目錄作為根目錄的子目錄，文件和目錄被組織成一個層次結構。文件系統結構文件存儲文件系統負責將文件存儲在磁盤或其他存儲介質上，并記錄文件的元數據，如文件名、文件大小、創建時間等。文件檢索文件系統提供了檢索文件的方法，用戶可以通過文件名、關鍵字或其他條件來查找和訪問文件。文件的存儲與檢索通過設置不同的訪問權限，文件系統可以實現文件的共享，不同的用戶可以以不同的方式訪問共享文件。文件共享文件系統提供了加密、權限控制等安全機制，以確保文件的機密性和完整性，防止未經授權的訪問和修改。文件安全文件的共享與安全文件備份定期對重要文件進行備份是防止數據丟失的有效方法，文件系統提供了備份工具和策略，以幫助用戶進行備份操作。文件恢復當文件因意外刪除或損壞時，文件系統提供了恢復機制，允許用戶從備份中恢復文件，以最大程度地減少損失。文件的備份與恢復05輸入輸出系統分類特性輸入輸出設備的分類與特性輸入設備、輸出設備、存儲設備速度、精度、可靠性、兼容性輸入輸出設備的驅動程序驅動程序的作用管理設備、提供接口、轉換數據格式驅動程序的分類硬件抽象層、設備驅動程序、用戶級驅動程序分配資源、管理資源、回收資源