《计算机操作系统教程》很详细
计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章
5.1.2 地址变换
• 内存地址的集合称为内存空间或物理地址空间。内存中，每 一个存储单元都与相应的称为内存地址的编号相对应。显然， 内存空间是一维线性空间。 • 虚存的一维线性空间或多维线性空间变换到内存的唯一的一 维物理线性空间所涉及的两个问题：
– 第一个问题是虚拟空间的划分问题。 • 虚拟空间的划分使得编译链接程序可以把不同的程序模块(它们 可能是用不同的高级语言编写的)，链接到一个统一的虚拟空间 中去。虚拟空间的划分与计算机系统结构有关。 • VAX-11型机中的虚拟空间就是划分为进程空间和系统空间两大 部分，而进程空间又更进一步划分为程序区和控制区。VAX-11 的虚拟空间容量为232单元，其中程序区占230单元，用来存放用 户程序，程序段以零为基址动态地向高地址方向增长，最大可 达230-1号单元。控制区也占230个单元，存放各种方式和状态下 的堆栈结构及数据等，其虚拟地址由231-1号地址开始由高向低 地址方向增长。系统空间占231个单元，用来存放操作系统程序。
5.1.3 内外存数据传输的控制 要实现内存扩充，在程序执行过程中，内存和外存之间 必须经常地交换数据。也就是说，把那些即将执行的程序和 数据段调入内存，而把那些处于等待状态的程序和数据段调 出内存。那么，按什么样的方式来控制内存和外存之间的数 据流动呢?最基本的控制办法有两种。一种是用户程序自己控 制，另一种是操作系统控制。
5.1.1 虚拟存储器 • 虚拟存储器是存储管理的核心概念。 • 实验证明，在一个进程的执行过程中，其大部分程 序和数据并不经常被访问。这样，存储管理系统把 进程中那些不经常被访问的程序段和数据放入外存 中，待需要访问它们时再将它们调入内存。那么， 对于那些一部分数据和程序段在内存而另一部分在 外存的进程，怎样安排它们的地址呢？ • 通常由用户编写的源程序，首先要由编译程序编译 成CPU可执行的目标代码。然后，链接程序把一个 进程的不同程序段链接起来以完成所要求的功能。 显然，对于不同的程序段，应具有不同的地址。
计算机操作系统教程(第三版)左万历_课件
终止所有子孙进程
从所在队列(索引表)撤消PCB
进程的终止过程
导航
结束
28
2.2.9 进程与程序的联系与差别
进程与程序的联系
进程包括一个程序 进程存在的目的就是执行这个程序
进程与程序的差别
程序静态，进程动态 程序可长期保存，进程有生存期 一个程序可对应多个进程，一个进程只能执行一个 程序
导航 结束
吞吐量
=
作业道数 全部 处部时间
Multi-programming
导航
结束
2
2.1.1 单道程序设计的缺点 2.1.2 多道程序设计的提出 2.1.3 多道程序设计的问题
导航
结束
3
2.1.1 单道程序设计的缺点
处理机利用率低 设备利用率低 内存利用率低
t1 CPU 设备1 t2
运行程序A
t5
运行程序A
作业步jobstep作业处理过程中一个相对独立的步骤一般一个作业步可由一个进程完成某些作业步之间可以并行作业分类批处理作业交互式作业导航结束47241作业控制语言jcl描述批处理作业控制意图的语言作业说明书jcl语句的序列一般一特殊符号起始jobj1fortnendjob作业控制程序解释并处理作业说明书的程序作业控制进程执行作业控制程序的进程48读入作业内容释放输入井空间顺取作业控制语句是结束语句执行该作业步可能创建子进程申请输出井空间输出作业结果进程自我终止导航结束49242帐户管理etcpasswd文件用户名口令用户根目录同组用户余额
29
2.3 线程与轻进程
2.3.1 线程的引入 2.3.2 线程的概念 2.3.3 线程的结构 2.3.4 线程控制块 2.3.5 线程的实现 2.3.6 线程的应用 2.3.7 Java线程
计算机操作系统教程(第三版)左万历
文件系统结构
文件系统通常采用树形结构，根 目录下可以有多个子目录，每个 子目录可以包含文件和子目录。
文件属性
每个文件在文件系统中都有一个 或多个属性，如文件名、扩展名、 文件大小、创建时间、修改时间 等。
文件的存储与检索
文件存储
文件存储是将数据持久化到存储介质的过程，通常采用磁盘、SSD 等作为存储介质。
03
设备的分配与回收需要考虑到设备的共享性和并发性，以实现设备的充分利用 和提高系统的吞吐量。
设备的输入与
设备的输入与输出操作是设备管理中的重要环节。设备的输入操作是指将数据从设备传输到计算机内 存或磁盘中，而设备的输出操作是指将数据从计算机内存或磁盘中传输到设备中。
设备的输入与输出操作涉及到数据的传输、转换和处理。操作系统需要提供相应的机制和接口，使得应 用程序能够方便地进行输入和输出操作。
内存共享
在一些情况下，多个进程需要共享一些数据结构或信息，这时就需要实现内存共享。通过共享内存， 多个进程可以访问同一块内存空间，实现信息的传递和共享。但需要注意的是，共享内存需要谨慎处 理访问权限和同步问题，以避免出现数据不一致或死锁等问题。
04
文件系统
文件系统的概念与结构
文件系统定义
文件系统是操作系统中用于实现 文件存储、检索和管理的一组软 件和数据结构。
如Windows Server和Linux，支 持网络资源共享和管理。
实时系统
如RTOS，用于控制和监控实时任 务。
操作系统的分类
根据使用环境
批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。
根据功能
单用户操作系统、多用户操作系统、网络操作系 统、分布式操作系统。
根据硬件结构
个人计算机操作系统、服务器操作系统、嵌入式 操作系统。
计算机操作系统教程讲义
计算机操作系统教程讲义一、计算机操作系统的概述计算机操作系统，就像是一个大管家，它管理着计算机的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供服务，让计算机能够高效、稳定地运行。
想象一下，如果没有操作系统，我们每次使用计算机都得自己去控制硬件，了解每个设备的工作原理，那可真是太麻烦了！有了操作系统，我们只需要通过简单的操作，比如点击图标、输入命令，就能让计算机完成各种复杂的任务。
操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理和用户接口等。
这些功能相互协作，使得计算机系统能够有条不紊地工作。
二、进程管理进程是操作系统中一个非常重要的概念。
简单来说，进程就是正在运行的程序的实例。
比如我们打开一个浏览器，这时候就创建了一个浏览器进程。
操作系统要负责进程的创建、调度和终止。
进程调度就像是给不同的进程安排工作时间，要保证每个进程都能得到合理的资源分配，不会出现有的进程一直忙，有的进程一直闲着的情况。
为了实现进程管理，操作系统使用了各种算法，比如先来先服务算法、短作业优先算法、时间片轮转算法等等。
这些算法各有优缺点，操作系统会根据不同的情况选择合适的算法。
三、内存管理内存是计算机存储数据和程序的地方。
内存管理的任务就是合理地分配和回收内存空间，确保每个程序都能得到足够的内存来运行。
操作系统采用了不同的内存管理方式，比如分页存储管理、分段存储管理和段页式存储管理。
分页存储管理把内存分成固定大小的页，分段存储管理则是根据程序的逻辑结构把内存分成不同的段。
另外，为了提高内存的利用率，操作系统还使用了虚拟内存技术。
虚拟内存使得程序可以使用比实际物理内存更大的内存空间，通过将暂时不用的数据存储到硬盘上，当需要时再调回内存。
四、文件管理文件是计算机中存储信息的基本单位。
文件管理系统负责文件的创建、删除、读取和写入等操作。
文件系统会对文件进行组织和存储，常见的文件系统格式有FAT32、NTFS 等。
文件的目录结构就像是一个图书馆的书架分类，方便我们快速找到需要的文件。
《计算机操作系统教程(第三版)》 第6章 文件管理
2 . 路径名 在多级目录结构中，从根目录到末端的数据文件之间只有一条 唯一的路径。我们就可以用路径名惟一的表示一个文件。路径名有 绝对路径名和相对路径名两种表达形式。 绝对路径名，又称为全路径名，是指从根目录到达所要查找文 件的路径名。 相对路径名。在多级目录结构中，如果每次都从根目录开始检 索，会耗费大量的查找时间。为解决此问题，系统引入了当前目录 （又称为工作目录）。用户在一定时间内，可指定某一级的一个目 录作为当前目录（或称工作目录、值班目录），而后用户想访问某 一文件时，便不用给出文件的整个路径名，也不用从根目录开始查 找，只需给出从当前目录到查找的文件间的路径名即可，从而减少 查找路径。
6.1.2 文件的分类、属性及文件系统 的功能
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6.1.1 文件与文件系统的概念
1．文件的定义 文件是具有标识符（文件名）的一组相关信息的 集合。标识符是用来标识文件的。不同的系统对 标识符的规定有所不同。文件的确切定义有两种 说法： （1）文件是具有标识符的相关字符流的集合。 （2）文件是具有标识符的相关记录的集合。
3 . 索引分配
在索引分配策略中，系统为每个文件分配一个索 引块，索引块中存放索引表，索引表中的每个表 项对应分配给文件的一个物理块。
4 . i节点
最后一个磁盘分配策略是给每个文件赋予一张称 为i-节点(索引节点)的小型表，其中列出了文件 属性和各块在磁盘上的地址，实例如图6.13所示。
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索引节点编号 索引节点状态 连接指针 访问计数
逻辑设备名
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6.4.2 单级目录结构
文件名 C 文件的物理 位置 日期 时间 其他信 息
bsc
Wps …… 图6.8 单级目录结构
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《计算机操作系统》课件
《计算机操作系统》课件计算机操作系统课件章节一、引言1.1 课程简介1.2 学习目标1.3 前置知识章节二、操作系统概述2.1 什么是操作系统2.2 操作系统的作用和功能2.3 操作系统的发展历程章节三、进程管理3.1 进程的概念和特征3.2 进程管理的目标和原则3.3 进程调度策略3.3.1 先来先服务调度算法（FCFS）3.3.2 短作业优先调度算法（SJF）3.3.3 优先级调度算法3.3.4 时间片轮转调度算法（RR）3.4 进程同步与通信3.4.1 临界区问题3.4.2 信号量机制3.4.3 管程3.5 进程死锁3.5.1 死锁的概念3.5.2 死锁的预防和避免3.5.3 死锁的检测和解除章节四、内存管理4.1 内存地质空间4.2 内存分区管理4.2.1 连续分配4.2.2 非连续分配4.3 页面置换算法4.3.1 最佳置换算法4.3.2 先进先出置换算法4.3.3 时钟置换算法4.3.4 最近最久未使用置换算法4.4 虚拟内存管理4.4.1 页面置换与请求调页4.4.2 页面置换算法的优化4.4.3 虚拟内存与辅存交换4.4.4 页面置换与进程调度章节五、文件系统5.1 文件系统的功能和组成5.2 文件的逻辑结构5.3 文件的物理结构5.4 文件目录管理5.5 文件存储空间分配5.6 文件读写操作5.7 文件共享和保护附件：1、表格：常用操作系统的特点比较2、图表：进程调度算法比较3、图片：内存分区管理示意图4、代码示例：信号量机制的实现法律名词及注释：1、版权：指对原创作品的复制、发行和展示等行为的合法保护，包括文字、图片、代码等。
2、许可证：指为使用某一特定产品或服务而获得的合法授权书，规定了用户使用该产品或服务的权限和限制。
3、知识产权：指知识性创造的产权，包括专利、商标、版权等。
附件：1、表格：常用操作系统的特点比较2、图表：进程调度算法比较3、图片：内存分区管理示意图4、代码示例：信号量机制的实现法律名词及注释：1、版权：指对原创作品的复制、发行和展示等行为的合法保护，包括文字、图片、代码等。
计算机操作系统课件(汤子瀛)完整版
计算机操作系统课件(汤子瀛)完整版计算机操作系统课程章节一、引言1.1 课程简介1.2 学习目标章节二、计算机系统概述2.1 计算机系统的组成2.2 计算机硬件2.2.1 CPU2.2.2 存储器2.2.3 I/O设备2.3 计算机软件2.3.1 系统软件2.3.2 应用软件2.4 操作系统的作用章节三、进程管理3.1 进程基本概念3.2 进程状态转换3.3 进程调度算法3.3.1 先来先服务（FCFS）3.3.2 短作业优先（SJF）3.3.3 最高响应比优先（HRRN）3.4 进程同步与互斥3.4.1 临界区3.4.2 信号量3.4.3 互斥量3.5 进程通信3.5.1 管道3.5.2 消息队列3.5.3 共享内存章节四、内存管理4.1 内存管理的基本概念4.2 物理内存管理4.3 逻辑内存管理4.4 虚拟内存管理4.4.1 分页式虚拟存储管理4.4.2 段式虚拟存储管理4.4.3 段页式虚拟存储管理章节五、文件系统5.1 文件系统的基本概念5.2 文件与文件系统的操作5.3 文件的逻辑结构5.4 文件的物理结构5.5 文件的存储空间管理5.6 文件的保护与访问控制章节六、设备管理6.1 设备管理的基本概念6.2 设备的层次结构6.3 设备的分配与释放6.4 设备驱动程序6.5 设备中断处理6.6 设备控制方式6.7 磁盘调度算法6.8RD技术章节七、操作系统安全7.1 安全性的概念7.2 安全性问题与威胁7.3 访问控制机制7.3.1 强制访问控制（MAC）7.3.2 自主访问控制（DAC）7.4 安全性策略7.4.1 安全性功能7.4.2 安全性策略附件：附件一、进程调度算法示例代码附件二、内存管理算法实现代码附件三、设备管理工具包法律名词及注释：1：著作权：法律对创造性表达的原创性作品的保护。
2：版权：著作权人对其作品所享有的专有权利。
3：许可证：允许特定行为或使用的法律文书。
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《计算机操作系统》ppt课件完整版
线程的实现方式
1 2
用户级线程 在用户空间中实现的线程，内核对其无感知，线 程管理和调度由用户程序自己完成。
内核级线程 在内核空间中实现的线程，内核负责线程的创建、 撤销和调度等操作，线程管理开销较大。
3
混合实现方式 结合用户级线程和内核级线程的特点，将部分线 程管理功能交给用户程序完成，以提高效率。
进程的状态与转换
进程的基本状态包括就绪、执行和阻塞三种。
进程状态转换的典型情况包括：运行到就绪、就绪到运行、运行到阻塞、阻塞到就 绪等。
进程状态转换由操作系统内核中的进程调度程序完成。
进程控制与管理
进程控制包括进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。
进程管理包括进程同步、进程通信、进程调度和进程死锁 等问题。
优点
提高了系统的并发性和响应速度，充分利用了多核处理器 的优势。
缺点
线程间的同步和通信可能增加编程的复杂度和出错概率。
对象管理技术
对象管理概念
对象管理是指操作系统 采用面向对象的思想来 管理系统的资源，如文 件、设备、进程等。
优点
提高了系统的模块化程 度，便于扩展和维护； 增强了系统的安全性， 通过封装和访问控制保 护对象。
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嵌入式操作系统
嵌入式操作系统概念
嵌入式操作系统是用于嵌入式系统的专用操作系统， 负责管理和控制嵌入式设备的硬件和软件资源。
优点
嵌入式操作系统具有实时性、可靠性和可定制性等特 点，适用于各种嵌入式应用场景。
缺点
嵌入式操作系统的资源受限，如处理器速度、内存大 小和存储容量等，需要针对特定应用进行优化。
享内存等。
调度与分配
按照一定策略对进程进 行调度，分配处理机资
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第1章 计算机操作系统概述
1.1 存储程序式计算机模型 1.2 操作系统的发展历史 1.3 操作系统的基本概念 1.4 操作系统的逻辑模型 1.5 微机操作系统
开始
第1章 计算机操作系统概述
本章学习目标
➢操作系统的作用 ➢操作系统的发展 ➢操作系统的特征与功能 ➢多道程序设计的概念 ➢操作系统的模型
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第1章 计算机操作系统概述
1.2 操作系统的发展历史
1.2.1 无操作系统的计算机 1.2.2 单道批处理系统与多道批处 理系统及执行系统 1.2.3 分时系统 1.2.4 实时系统 1.2.5 微机操作系统、网络操作系 统与分布式操作系统
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第1章 计算机操作系统概述
1.2.1 无操作系统的计算机
第1章 计算机操作系统概述
图1.1 存储程序计算机的组成
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第1章 计算机操作系统概述
1.1.1 作为扩展机器的操作系统
一台完全无软件的计算机系统称为裸机，即便其性能再 强，相对于用户来讲，如果要面对计算机的指令集、存 储组织、I/O总线结构的编程则是十分困难的。对于一般 程序员也并不想涉足硬件编程的种种具体细节，而希望 针对数据结构抽象地使用硬件。如果我们在裸机上覆盖 一层I/O设备管理软件，用户便可以利用这层I/O设备管理 软件提供给用户的接口来进行数据的输入和输出，那么 用户此时看到的计算机是一台功能强大、使用方便的计 算机，但实际上，计算机的硬件丝毫没有变化，这样的 计算机称为软件扩充的机器，或称软件虚拟机。
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第1章 计算机操作系统概述
1.1 存储程序式计算机模型
1.1.1 作为扩展机器的操作系统 1.1.2 作为资源管理的操作系统
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第1章 计算机操作系统概述
储程序式计算机模型
储程序式计算机模型的基本方案是，如要使计算 机能够自动地计算，必须有一个存储器用来存储 程序和数据；同时要有一个运算器，用以执行指 定的操作；有一个控制器，以便实现自动操作； 另外，辅以输入/输出部件，以便输入原始数据和 输出计算结果。于是形成了现代计算机的基本组 成形式。如图1.1所示。
l 实时控制：当计算机应用于生产过程的控制形 成以计算机为中心的控制系统时，系统要求能实 时采集现场数据，并对所采集的数据进行及时处 理，从而自动地控制相应的执行机构，使某些参 数（如湿度、压力、液位）能按预定的规律变化， 以保证产品的质量和提高产量。 l 实时信息处理：通常，我们把要求对信息进行 实时处理的系统称为实时信息处理系统。
从第一代计算机诞生到20世纪50年代中期还未出 现操作系统，这时的计算机采用人工操作方式。 其过程是：
图1.2 手工操作计算机
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第1章 计算机操作系统概述
1.2.2 单道批处理系统与多道批处理系统 及执行系统
所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统 软件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地 处理一个或多个用户的作业。 首先出现的是联机批处理系统。如下图1.3所示。
第1章 计算机操作系统概述
分时系统与多道批处理系统相比，具有完 全不同的特征，由上所述可以归纳成以下 几点：
（1）多路性 （2）独立性 （3）及时性 （4）交互性
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第1章 计算机操作系统概述
1.2.4 实时系统
1．实时操作系统的分类 2．实时操作系统的主要目标
第1章 计算机操作系统概述
1．实时操作系统的分类
图1.4 脱机批处理系统
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第1章 计算机操作系统概述
在单道批处理系统中，内存中仅有一道作业，中断和通 道技术出现以后，虽然可以实现输入/输出设备与中央处 理机并行操作，但由于属于同一道作业的可并发执行的 进程不多，大多数进程是有同步关系的，这使系统中仍 有较多的空闲资源，致使系统的性能较差。为了进一步 提高资源的利用率和系统对作业的吞吐量，在60年代中 期，引入了多道程序设计技术，由此而形成了多道批处 理系统。单道程序与多道程序的执行过程如图1.5和图1.6 所示。
第1章 计算机操作系统概述
2．实时操作系统的主要目标
（1）实时时钟管理。 （2）连续人机对话。 （3）过载防护。 （4）高可靠性。
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第1章 计算机操作系统概述
1.2.5 微机操作系统、网络操作系统与分 布式操作系统
微机操作系统 到20世纪80年代，随着超大规模集成电路的发展 产生了微型计算机，配置在微机上的操作系统称 为微机操作系统。最早出现的微机操作系统是8 位微机上的CP/M，它是一个单用户单任务操作系 统，即只允许一个用户上机，且只允许用户程序 作为一个任务运行。
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第1章 计算机操作系统概述
脱离主机控制的输入/输出批处理系统
在外设处理数据时，主机处理“忙等”状态，这 样高速的主机与慢速的外设矛盾就显现出来。为 了克服与缓解主机与外设的矛盾。我们引入脱机 批处理系统，即脱离主机控制的输入/输出批处理 系统。如图1.4所示。
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第1章 计算机操作系统概述
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第1章 计算机操作系统概述
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第1章 计算机操作系统概述
在操作系统中引入多道程序设计技术以后，会 使系统具有以下特征。
（1）多道性 （2）无序性 （3）宏观上并行述
1.2.3 分时系统
分时技术是把处理机的时间分成很短的时间片， 这些时间片轮流地分配给各个联机的各作业使用。 如果某作业在分配给它的时间片用完时仍未完成， 则该作业就暂时中断，等待下一轮运行，并把处 理机的控制权让给另一个作业使用。这样在一个 相对较短的时间间隔内，每个用户作业都能得到 快速响应，以实现人机交互。
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第1章 计算机操作系统概述
1.1.2 作为资源管理的操作系统
从作为机器功能扩充的观点看，操作系统是为用户提供 基本的方便的接口，这是一种自顶向下的观点或是自内 向外的观点。但是从用户向机器的观点或自底向上的观 点来看，操作系统则用来管理一个复杂计算机系统的各 个部分。现代计算机包含处理器、存储器、时钟、磁盘、 终端、网络接口、打印机以及许多其他设备。从这个角 度来看，操作系统的任务是在相互竞争的程序之间有序 地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的分配。