计算机操作系统(第三版)os

文件的存储与检索
存储
文件系统负责将数据以文件的形式存储 在磁盘或其他存储介质上，每个文件包 含了一组数据记录。
VS
检索
文件系统提供了检索文件的功能，用户可 以通过文件名、关键字或其他属性来查找 和访问文件，检索操作通常涉及读取磁盘 上的数据块并将其加载到内存中。
文件的共享与保护
共享
在多用户或多任务环境中，文件系统需要支持多个用户同时访问和修改同一个文件，这需要采取相应的机制来控 制对文件的并发访问，以避免数据冲突和损坏。
定期整理物理内存，将分散的空闲块 合并，提高内存利用率。
覆盖技术
将程序的不同部分分别装入内存的不 同区域，以便在物理内存有限的情况 下，尽可能地满足程序的需求。
内存的虚拟化
虚拟内存
通过技术手段将物理内存虚拟化为逻辑内存，使得每个 程序都拥有连续可用的地址空间。
页面置换算法
当物理内存不足时，选择哪些页面置换出物理内存的算 法。
图形用户界面提供了直观、易用的操作方 式，降低了用户的学习成本，提高了操作 效率。
优点
缺点
图形用户界面适合于广大普通用户，无需 具备专业知识即可轻松上手。
图形用户界面可能会占用较多的系统资源 ，导致系统性能下降。
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06
用户界面
用户界面的定义与功能
定义
用户界面是操作系统提供给用户与计算机交互的接口，它允许用户向计算机输入指令和 数据，同时显示计算机运行结果。
功能
用户界面应具备直观、易用、高效的特点，提供友好的操作体验，方便用户快速、准确 地完成操作任务。
命令行界面
定义
命令行界面是一种基于文本的用户界面， 用户通过键盘输入命令来与计算机交互。
存储备
如硬盘、U盘、光盘等，用于存储数 据和程序。
网络设备
如网卡、路由器等，用于实现计算机 之间的通信和信息共享。
设备的驱动程序
设备驱动程序是操作系统的一 部分，用于控制和管理设备。
设备驱动程序需要与设备硬件 紧密配合，实现设备的各项功
能。
设备驱动程序需要具有稳定性 和可靠性，以确保设备的正常 运行。
03
内存管理
内存的分配与回收
静态内存分配
在程序编译时分配内存，通常在程序运行前 就确定好内存大小。
内存碎片
动态内存分配可能导致内存碎片，降低内存 利用率。
动态内存分配
在程序运行时根据需要动态地分配和回收内 存。
垃圾回收
自动回收不再使用的内存，释放资源。
内存的交换与覆盖
交换技术
内存紧缩
将不常用的程序或数据暂时移出内存， 以便为其他程序或数据腾出空间。
操作系统的分类
根据使用环境
桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系 统等。
根据软件结构
单用户操作系统、多用户操作系统、网络操作系 统等。
根据硬件平台
x86架构操作系统、ARM架构操作系统等。
02
进程管理
进程的定义与状态
进程定义
进程是程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本 单位。
进程状态
进程在执行过程中会经历三种状态，分别是运行态、就绪态 和阻塞态。
进程的创建与终止
进程创建
进程的创建通过调用系统调用函数实现，需要为新进程分配资源，并初始化进 程控制块PCB。
进程终止
进程的终止通过系统调用函数实现，当进程完成或异常结束时，系统会回收其 资源并释放PCB。
进程的同步与通信
进程同步
进程同步是协调多个进程的执行顺序和相互关系，以避免出现死锁和饥饿现象。 常见的同步机制有信号量、管程和消息传递等。
计算机操作系统(第三版)OS
• 操作系统概述 • 进程管理 • 内存管理 • 文件系统 • 设备管理 • 用户界面
01
操作系统概述
定义与功能
定义
操作系统是计算机系统的核心软件， 负责管理和控制计算机硬件和软件资 源，为用户提供便利的操作界面和高 效的系统服务。
功能
操作系统的主要功能包括资源管理、 任务调度、内存管理、文件系统管理 、设备驱动、用户界面等。
设备驱动程序需要具有可扩展 性和可维护性，以适应设备的 升级和变化。
设备的分配与回收
设备的分配是指根据用户的需求和优先级，将设备分配 给用户使用。
设备的回收是指当用户完成对设备的使用后，将设备重 新回收并分配给其他用户使用。
在设备分配时，需要考虑设备的性能、负载均衡和资源 利用率等因素。
在设备回收时，需要考虑设备的状态、清洁和维护等情 况，以确保设备的可用性和寿命。
保护
为了保护文件免受未经授权的访问和修改，文件系统提供了访问控制机制，如读、写、执行等权限，这些权限可 以针对不同的用户或用户组进行设置，以确保文件的安全性和完整性。
05
设备管理
设备的分类与特点
输入设备
如键盘、鼠标、触摸屏等，用于向计 算机输入数据和命令。
输出设备
如显示器、打印机等，用于显示或输 出计算机处理结果。
操作系统的历史与发展
早期操作系统
如DOS、UNIX等，主要用于批 处理和分时系统。
单用户操作系统
如Windows 95、98等，实现 了图形用户界面，提高了易用 性。
多用户操作系统
如Windows NT、Linux等，支 持多用户同时在线操作，提高 了系统性能和稳定性。
移动互联网操作系统
如Android、iOS等，适用于智 能手机和平板电脑等移动设备 。
进程通信
进程通信是实现不同进程间信息交换和共享的一种手段，常见的进程通信方式有 共享内存、消息传递和管道等。
进程的优先级与调度
优先级
每个进程都有一个优先级，优先级高 的进程会优先获得CPU资源。
调度
调度程序负责按照一定的算法选择一 个就绪态的进程来执行，常用的调度 算法有先来先服务、最短作业优先、 最高响应比优先和优先级调度等。
ABCD
地址翻译
将虚拟地址转换为物理地址的过程，由操作系统负责管 理。
内存保护
确保每个程序只能访问自己的内存空间，防止相互干扰 和破坏。
04
文件系统
文件系统的定义与结构
定义
文件系统是操作系统中用于管理文件存储和检索的软件架构，它提供了一种组织和管理数据的方式。
结构
文件系统通常采用树形结构，根目录是最顶层的目录，其他目录作为根目录的子目录，文件和目录被 组织成层次结构以便于管理和访问。
优点
命令行界面能够提供快速、高效的交 互方式，适合于需要频繁执行命令的
专业用户。
功能
命令行界面具有高度的灵活性和可定 制性，用户可以通过编写脚本自动化 执行一系列命令。
缺点
命令行界面需要用户具备一定的技术 知识，对于初学者来说可能较难上手。
图形用户界面
定义
功能
图形用户界面是一种基于图形的用户界面 ，用户通过图形化元素（如窗口、图标、 菜单等）与计算机交互。