計算機操作系統(tǒng)概述

計算機操作系統(tǒng)概述匯報人：202X-12-20目錄contents操作系統(tǒng)定義與作用操作系統(tǒng)基本結構與組成進程管理內存管理文件系統(tǒng)管理設備驅動程序與I/O管理操作系統(tǒng)定義與作用01操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源的管理程序和例程的集合。操作系統(tǒng)是一種系統(tǒng)軟件，它控制計算機系統(tǒng)的硬件和軟件資源，并為用戶和應用程序提供一個方便和有效的界面。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中最基本、最重要的系統(tǒng)軟件，它負責協(xié)調和管理計算機系統(tǒng)的各個部分，確保計算機系統(tǒng)的正常運行。資源管理用戶界面系統(tǒng)安全應用程序支持操作系統(tǒng)作用01020304操作系統(tǒng)負責分配和管理計算機系統(tǒng)的各種資源，如內存、處理器、磁盤、打印機等。操作系統(tǒng)提供了一個用戶友好的界面，使用戶能夠方便地使用計算機系統(tǒng)。操作系統(tǒng)提供了系統(tǒng)安全機制，保護計算機系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。操作系統(tǒng)為各種應用程序提供支持，確保應用程序的正確運行。早期操作系統(tǒng)早期的計算機系統(tǒng)沒有操作系統(tǒng)，用戶需要直接與硬件交互。單用戶操作系統(tǒng)隨著計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了單用戶操作系統(tǒng)，如DOS。多用戶操作系統(tǒng)隨著計算機網絡的普及，出現(xiàn)了多用戶操作系統(tǒng)，如UNIX和Linux。現(xiàn)代操作系統(tǒng)現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有更多的功能和特性，如Windows和macOS。操作系統(tǒng)發(fā)展歷程操作系統(tǒng)基本結構與組成02中斷處理內存管理網絡通信原子操作進程調度文件系統(tǒng)010203040506操作系統(tǒng)基本結構01系統(tǒng)內核02中斷處理程序03進程管理程序04內存管理程序05文件系統(tǒng)管理程序06網絡通信管理程序操作系統(tǒng)組成要素進程管理負責內存的分配、保護和釋放，以及虛擬內存的實現(xiàn)。內存管理文件系統(tǒng)網絡通信01020403負責網絡連接的建立、維護和通信協(xié)議的實現(xiàn)。負責資源的分配和調度，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。負責文件的存儲、檢索和管理，以及文件系統(tǒng)的創(chuàng)建和維護。操作系統(tǒng)功能模塊進程管理03進程概念及分類進程定義進程是計算機中的程序關于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的基本單位。進程分類根據(jù)進程性質，可將其分為系統(tǒng)進程和用戶進程；根據(jù)進程來源，可將其分為內核進程和用戶進程；根據(jù)進程狀態(tài)，可將其分為就緒進程、運行進程和阻塞進程。進程狀態(tài)進程在執(zhí)行過程中會經歷多種狀態(tài)，如創(chuàng)建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)和終止狀態(tài)。狀態(tài)轉換進程狀態(tài)之間可以進行轉換，如創(chuàng)建狀態(tài)可以轉換為就緒狀態(tài)，就緒狀態(tài)可以轉換為運行狀態(tài)，運行狀態(tài)可以轉換為阻塞狀態(tài)或就緒狀態(tài)，阻塞狀態(tài)可以轉換為就緒狀態(tài)或終止狀態(tài)等。進程狀態(tài)及轉換進程調度是操作系統(tǒng)內核負責的一項關鍵任務，它負責在多個進程之間進行合理的資源分配，確保每個進程都能獲得必要的CPU時間和其他資源。進程調度操作系統(tǒng)內核通過一系列機制對進程進行控制，包括創(chuàng)建、銷毀、暫停、恢復和掛起等操作。這些操作可以實現(xiàn)對進程行為的控制和調整，以滿足系統(tǒng)需求和用戶需求。進程控制進程調度與控制內存管理04計算機中用于存儲程序和數(shù)據(jù)的設備，分為只讀存儲器（ROM）、隨機存儲器（RAM）和高速緩存（CACHE）等。根據(jù)存儲信息的不同，內存可以分為只讀存儲器（ROM）、隨機存儲器（RAM）和高速緩存（CACHE）等。內存概念及分類內存分類內存靜態(tài)分配在程序編譯時確定每個程序需要的內存大小，運行時不能改變。動態(tài)分配在程序運行時根據(jù)需要動態(tài)分配內存空間，可以提高內存利用率。虛擬內存通過將硬盤的一部分作為內存來使用，可以擴大程序的運行空間，提高內存利用率。內存分配策略為了防止程序之間的相互干擾，操作系統(tǒng)需要提供內存保護機制。內存保護將內存劃分為若干個段，每個段都有自己的訪問權限，可以防止程序之間的相互干擾。段式保護將內存劃分為若干個頁，每個頁都有自己的訪問權限，可以防止程序之間的相互干擾。頁式保護將內存劃分為若干個段，每個段又分為若干個頁，每個頁都有自己的訪問權限，可以防止程序之間的相互干擾。段頁式保護內存保護機制文件系統(tǒng)管理05在計算機操作系統(tǒng)中，文件是最基本的數(shù)據(jù)存儲單位，它包含了一組相關的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。文件根據(jù)文件的性質和用途，文件可以分為系統(tǒng)文件、用戶文件、臨時文件、日志文件等。文件分類文件概念及分類目錄結構目錄是用于組織和管理文件的重要結構，它可以將文件按照層級關系進行排列，方便用戶查找和訪問。存儲空間管理系統(tǒng)需要對存儲空間進行管理，包括分配、回收、整理等，以保證文件的正常存儲和訪問。文件存儲結構VS系統(tǒng)需要對文件的訪問進行權限管理，不同用戶對同一文件的訪問權限可能不同。訪問控制列表訪問控制列表是實現(xiàn)權限管理的重要手段之一，它可以根據(jù)用戶的身份和權限，限制其對特定文件的訪問。權限管理文件訪問控制設備驅動程序與I/O管理06設備驅動程序定義設備驅動程序是操作系統(tǒng)內核的一部分，負責管理計算機硬件設備，使得應用程序能夠與設備進行交互。設備驅動程序的功能設備驅動程序提供了一種標準的接口，使得應用程序能夠通過調用系統(tǒng)提供的函數(shù)來訪問硬件設備。設備驅動程序的分類根據(jù)設備的類型，設備驅動程序可以分為字符設備驅動程序和塊設備驅動程序。設備驅動程序概述當應用程序需要訪問硬件設備時，它會向操作系統(tǒng)發(fā)起一個I/O請求。I/O請求的發(fā)起操作系統(tǒng)接收到I/O請求后，會根據(jù)請求的類型和目標設備，選擇相應的設備驅動程序來處理該請求。I/O請求的處理設備驅動程序會與硬件設備進行交互，完成I/O請求，并將結果返回給應用程序。I/O請求的完成I/O請求處理過程當多個應用程序同時訪問同一個硬件設備時，操作系統(tǒng)需要采用一定的策略來分配設備的訪問權。常見的設