《作业系统导论》课件.ppt

**********************作业系统导论了解作业系统的基础知识,包括进程管理、内存管理、文件系统等核心功能。通过具体案例学习作业系统的设计和实现原理。什么是作业系统?1核心功能作业系统提供基础硬件资源的抽象、管理和调度,为上层应用程序提供一个易于使用的环境。2系统管理作业系统负责进程、内存、文件和设备的管理,确保系统稳定高效地运行。3资源分配作业系统合理地分配CPU、内存等资源,满足不同应用程序的需求,提高整体系统利用率。4用户交互作业系统提供图形化或命令行的用户界面,方便用户访问系统功能和控制资源。作业系统的功能资源管理作业系统负责管理和分配计算机系统中的各种资源,如CPU、内存、磁盘等,确保资源被有效利用。进程控制作业系统可以创建、调度和控制各个进程的执行,确保程序能够有序地运行。存储管理作业系统负责管理系统中的存储设备,如内存和磁盘,提供文件系统等功能。安全保护作业系统提供权限管理和访问控制等机制,确保系统和数据的安全性。作业系统的发展历程11960年代早期作业系统兴起21970年代批处理和分时作业系统普及31980年代个人电脑时代的作业系统发展41990年代网络和分布式作业系统出现作业系统经历了从批处理到分时系统、再到个人电脑操作系统的发展历程。随着网络技术的兴起,分布式和并行处理的作业系统逐步普及。云计算时代也带来了新的作业系统需求和挑战。作业系统的特点和优势高效运行作业系统能够高效地协调和管理计算机资源,使系统运行更加顺畅和稳定。可靠性强作业系统内置了各种保护机制,能够有效防范系统故障和数据丢失,提高系统可靠性。用户友好作业系统提供直观的图形用户界面,让用户更容易掌握操作方法,提升使用体验。多任务处理作业系统支持多任务并行处理,能够提高计算机资源的利用率和工作效率。作业系统的核心概念进程概念进程是作业系统中的基本单元,代表一个正在执行的程序,由程序计数器、寄存器和内存空间等组成。内存管理作业系统负责管理系统内存,为进程分配和回收内存,实现多道程序并发执行。文件系统作业系统提供文件系统,用于存储和管理各种类型的数据文件,并为进程提供文件操作接口。作业调度作业系统负责管理和调度进程的执行,确保公平合理地分配系统资源。作业系统的基本组成部分中央处理器(CPU)负责执行计算和控制指令,协调系统各部件的工作。是作业系统的核心部件。内存(Memory)提供临时数据存储空间,供CPU进行读写访问。包括RAM和ROM等多种类型。输入输出设备(I/O)用于与用户和外部设备进行交互,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。操作系统内核作为系统软件的核心部分,管理硬件资源并为应用程序提供接口。进程管理1进程的概念和状态进程是作业系统中基本的执行单元,具有生命周期和多种运行状态。2进程控制和调度作业系统利用进程控制和调度算法来合理分配CPU资源,提高系统效率。3进程间通信和同步进程间需要通过各种通信机制进行信息交换和资源共享,同时避免死锁等问题。4线程管理现代作业系统支持轻量级的线程,以提高并行运算能力和响应速度。内存管理内存分配作业系统需要合理分配有限的物理内存资源,满足各进程的内存需求。通过分页或分段等技术实现高效的内存管理。虚拟内存利用磁盘等辅助存储设备,实现虚拟内存机制。将应用程序的地址空间扩展到大于物理内存的范围。内存保护作业系统通过硬件的地址映射机制和软件的访问控制,防止进程越权访问其他进程的内存空间,保证系统安全。内存回收当内存资源不足时,作业系统会根据一定的算法,选择性地回收和重新分配内存,提高内存利用率。文件管理文件系统结构作业系统通过文件系统管理文件和目录,提供直观的层级式文件组织方式。文件基本操作作业系统提供创建、删除、复制、移动等一系列文件管理命令,使用户能高效管理文件。文件权限控制作业系统通过文件权限机制,控制用户对文件的读写执行等操作权限,保护文件安全。设备管理硬件设备抽象作业系统提供了一个统一的接口,让应用程序可以无需关注底层硬件的差异而直接访问各种设备。设备驱动程序作业系统通过设备驱动程序来管理不同类型的硬件设备,屏蔽了应用程序和硬件之间的差异。设备调度作业系统负责协调不同进程对设备的访问,避免资源争用冲突,提高设备利用率。设备虚拟化作业系统可以将单个设备虚拟化成多个逻辑设备,增加设备的灵活性和利用率。作业调度算法调度作业系统采用各种调度算法,如先来先服务、最短作业优先、优先级调度等,根据不同场景选择合适的调度算法。资源分配作业调度要合理分