操作系统课件------------------

操作系统是计算机科学的基础课程之一，它管理并控制计算机硬件与软件资源，为用户提供高效、便捷的计算环境。本课件将深入探讨操作系统的核心概念、设计原理及其在实际应用中的作用。 1. 操作系统概述 操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中的核心软件，负责管理计算机的硬件资源，包括处理器、内存、硬盘等，并为应用程序提供服务。常见的操作系统有Windows、Linux、macOS等。操作系统的主要任务是调度任务、分配资源、管理内存、处理输入输出以及提供用户接口。 2. 操作系统功能 - 进程管理：操作系统负责进程的创建、撤销、调度和同步，确保多个程序能够并发执行。 - 存储管理：操作系统管理内存资源，包括主存分配、回收、保护以及虚拟内存技术。 - 文件管理：文件系统是操作系统的重要组成部分，负责文件的创建、删除、读写操作，以及文件的组织和保护。 - 设备管理：通过设备驱动程序，操作系统控制各种输入/输出设备，实现硬件资源的有效利用。 - 用户接口：提供命令行界面或图形用户界面，使用户能方便地与系统交互。 3. 操作系统类型 - 单用户单任务：如早期的DOS，一次只能运行一个程序。 - 单用户多任务：如Windows，允许多个程序同时运行。 - 多用户多任务：如Unix、Linux，支持多个用户同时登录并运行多个任务。 4. 操作系统结构 - 单内核结构：所有系统服务都在同一地址空间运行，如早期的Linux。 - 微内核结构：将核心服务最小化，其余服务作为独立进程运行，如Mach。 - 层次式结构：系统服务按层次组织，每一层只与相邻层交互，如早期的IBM大型机操作系统。 - 模块化结构：操作系统由可独立编译和链接的模块组成，易于扩展和维护，现代操作系统多采用此结构。 5. 进程管理 - 进程状态：新、就绪、运行、等待和结束。 - 进程调度：包括抢占式和非抢占式调度，以及不同的调度算法，如FCFS、SJF、RR等。 - 进程通信：共享内存、消息传递和管道等方式实现进程间的数据交换。 6. 内存管理 - 分页与分段：两种常见的内存管理技术，用于解决内存碎片问题。 - 请求调页与请求调段：当需要的页面不在内存时，从磁盘加载。 - 内存保护：防止进程间的非法访问，如权限位和基址-限界检查。 7. 文件系统 - 文件的逻辑结构：顺序、链接、索引等。 - 文件的物理结构：连续、链接、索引等。 - 文件的存储策略：先入先出、最佳 fit、最差 fit 等。 - 文件的权限管理：读、写、执行权限，以及所有者、组和其他用户的权限设置。 8. 设备管理 - 直接内存访问（DMA）：设备直接与内存通信，减少CPU负担。 - 缓冲区管理：改善I/O性能，减少CPU等待时间。 - 虚拟设备：使用设备模拟技术，如虚拟打印机、磁带设备等。 9. 并发与同步 - 临界区：确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。 - 同步机制：信号量、管程、条件变量等，避免死锁和饥饿问题。 - 死锁预防与避免：资源预留、银行家算法等策略。 10. 实时操作系统 - 实时性：满足严格的时间限制，适用于工业控制、航空航天等领域。 - 实时调度：确定任务优先级，确保关键任务得到及时处理。 以上是操作系统课件的主要内容，通过学习这些知识点，可以对操作系统有全面而深入的理解，为进一步学习计算机科学和软件工程打下坚实基础。