操作系统考研课件.pptx
操作系统考研课件
日期：
目录
CATALOGUE
操作系统概述
进程管理
内存管理
文件系统
设备管理
操作系统安全
操作系统考研真题解析
操作系统概述
01
定义与功能
操作系统定义
操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是用户与计算机之间的桥梁和接口。
操作系统功能
操作系统特性
处理器管理、存储管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等五大功能。
并发性、共享性、异步性和虚拟性等特性。
1
2
3
手工操作阶段
用户直接操作计算机硬件，无操作系统。
批处理阶段
引入批处理操作系统，减少CPU空闲时间，提高计算机效率。
分时与实时系统
分时系统允许多个用户同时使用计算机，实时系统则强调计算机与外部设备的交互。
现代操作系统
包括个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。
操作系统的发展历史
操作系统的分类
按用户界面分类
命令行界面操作系统、图形用户界面操作系统、自然语言操作系统等。
按架构分类
单用户、单任务操作系统，单用户、多任务操作系统，多用户、多任务操作系统等。
按应用领域分类
桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统等。
按开源与否分类
开源操作系统如Linux，非开源操作系统如Windows等。
进程管理
02
进程的概念与状态
进程定义
进程是程序的一次执行过程，具有动态性、并发性和独立性等特点。
进程的状态
进程有三种基本状态，分别是就绪状态、执行状态和阻塞状态。
进程组成
进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。
进程与程序的区别
程序是静态的，而进程是动态的；程序是永久的，而进程是暂时的。
短作业优先（SJF）
先来先服务（FCFS）
选择估计执行时间最短的进程优先调度，有利于缩短平均等待时间，但可能导致长作业饥饿。
按照进程到达的先后顺序进行调度，简单易行，但可能导致长作业等待时间过长。
将所有进程按到达时间排成一个队列，每个进程分配一个时间片，时间片用完则放到队列末尾等待下一轮调度，兼顾了长作业和短作业的需求。
为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先调度，可以灵活调整进程执行顺序，但可能导致低优先级进程无穷等待。
时间片轮转调度（RR）
优先级调度算法
进程调度算法
进程同步与互斥
同步机制
进程同步是指多个进程之间按照一定的规则相互协调，避免出现竞态条件和保持数据一致性。
互斥机制
互斥是指多个进程在访问共享资源时，必须保证只有一个进程在访问，以防止资源冲突和数据不一致。
信号量机制
信号量是一种用于进程同步和互斥的机制，包括整型信号量、记录型信号量和AND型信号量等。
管程机制
管程是一种并发编程的同步机制，它将共享资源和对资源操作的代码封装在一起，通过条件变量和管程内的操作来实现同步和互斥。
内存管理
03
内存回收机制
显式回收、隐式回收、垃圾回收等。
分配器与分配算法
常见的内存分配器，如ptmalloc、tcmalloc等；分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法、最差适应算法等。
内存泄漏与内存溢出
内存泄漏的原因与解决方法，内存溢出的预防与处理。
内存分配策略
静态分配、动态分配、按需分配等。
内存分配与回收
分页与分段技术
分页与分段的概念
分页是将内存划分为固定大小的页，分段是将内存划分为大小不等的段。
页表与段表
页表记录页与物理帧的映射关系，段表记录段的起始地址和长度。
地址转换
逻辑地址到物理地址的转换过程，包括页内偏移量的计算。
碎片化问题
内部碎片和外部碎片的产生原因及解决方法。
虚拟内存管理
虚拟内存的概念
通过映射机制将逻辑地址空间映射到物理内存空间，实现内存的灵活管理。
02
04
03
01
页面置换算法
FIFO、LRU、OPT等算法的原理及实现。
虚拟内存的实现技术
需求分页、请求调页、页置换等。
虚拟内存的性能优化
包括降低缺页率、提高页置换效率等方面的优化措施。
文件系统
04
文件是存储在某种存储介质上的一组相关信息的集合，可以是程序、数据或设备。
文件具有名称、类型、大小、创建时间、修改时间等属性。
文件可以分为顺序文件、索引文件、索引顺序文件等多种结构。
文件目录是文件系统的基本结构，它记录了文件的位置、属性和存取信息。
文件的概念与结构
文件定义
文件属性
文件结构
文件目录
01
02
03
04
文件系统通过分区、文件分配表、块/扇区管理等方式管理存储空间。
文件系统的实现
文件存储空间管理
文件系统通过权限控制、加密、备份等方式保护文件的安全和完整性。
文件保护
文件系统提供了文件的创建、删除、读写、复制、移动等操作接口。
文件操作
文件系统包括FAT、NTFS、EXT、UFS等多种类型，每种类型都有其特点和适用场景。
文件系统类型
文件系统的性能优化
磁盘调度
通过合理的磁盘调度算法，如FCFS、SS