操作系统-进程管理课件

《操作系统第二章》PPT课件

文件的逻辑结构与物理结构
文件的逻辑结构
从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。
文件的物理结构
又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
文件的逻辑结构与物理结构之间的关系
实时操作系统
是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致地运行。
操作系统的分类与特点
网络操作系统
是基于计算机网络的，是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件，包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。
设备分配算法
常用的有先来先服务（FCFS）、优先级高者优先（HPF）等算法，根据实际需求选择合适的算法进行设备分配。
设备回收机制
在用户进程使用完设备后，及时回收设备资源，以便其他进程使用。
设备驱动程序与中断处理
设备驱动程序
与硬件直接交互的软件模块，提供对设备的控制和管理功能。驱动程序需要处理设备的初始化、数据传输、错误处理等问题。
构。
PCB中包含了进程标识符、处理器状态信息、进程调度信息、进
程控制信息等。
操作系统通过PCB对进程实施管理和控制，如进程的创建、撤销、阻塞、唤醒等操作都需要修改
PCB中的信息。
进程调度算法
01
进程调度算法是操作系统用来确定处理器分配给哪个进程使用的策略和方法。
02
常见的进程调度算法包括：先来先服务FCFS、短作业优先 SJF、优先级调度算法PSA、时间片轮转RR等。

操作系统第二章PPT课件

-
12
2.1.3 进程挂起
有挂起状态的进程转换图
创建准许就绪
激活事件发生
挂起
就绪挂起
分派超时
运行准许
等待事件
消失
(a) 带有一个挂起状态
创建
准许
准许
挂起
就绪，挂起
事件发生
阻塞挂起
激活挂起
激活
就绪
事件发生阻塞
分派超时
运行
等待事件
释放
-
消失
(b) 带有两个挂起状态
13
2.1.3 进程挂起
-
38
2.4.1 线程及其管理
2.线程的定义及特征
线程是进程内的一个相对独立的、可独立调度和指派的执行单元。
线程具有以下性质：
• 线程是进程内的一个相对独立的可执行单元。
• 线程是操作系统中的基本调度单元。
• 一个进程中至少应有一个线程。
• 线程并不拥有资源，而是共享和使用包含它的进程所拥有的所有资源。
• ③当运行中获取用户程序提出的某种请求后，OS可以代用户程序产生进程以实现某种功能，使用户不必等待。
• ④基于应用进程的需要，由已存在的进程产生另一个进程，以便使新程序以并发运行方式完成特定任务。
-
5
2.1.1 进程产生和终止
2.进程终止导致进程终止的事件大致有14种：正常结束、超时限制、内存不足、超界、保护错误、算术错误、超越时限、I/O 失败、非法指令、特权指令、错误使用数据、操作员或OS干预、父进程终止、父进程需要。
-
27
2.3.1 执行模式
大多数处理器都至少支持两种执行模式，一种是同操作系统有关的模式，另一种则是同用户程序有关的模式。较低特权模式称为用户模式。较高特权模式指系统模式、控制模式或内核模式。内核是操作系统中最核心功能的集合。

2024版计算机操作系统第四版ppt课件

分布式处理系统的应用
如云计算、大数据处理等。
分布式文件系统与数据库系统
分布式文件系统的基本概念
01
将文件分布在多个计算机节点上，通过网络进行访问和
管理。
分布式数据库系统的基本概念
02
将数据库分布在多个计算机节点上，通过网络进行访问
和管理，同时保持数据的一致性和完整性。
分布式文件系统和数据库系统的关键技术
文件共享是指多个用户或进程可以同时访问和使用同一文件。
文件保护
文件保护是指操作系统采取一定的措施，防止文件被非法访问、修改或破坏。
共享与保护的实现方法
操作系统可以通过访问控制列表（ACL）、权限位和加密等机制来实现文件的共享和保护。
文件操作及实现方法
文件操作
文件操作包括文件的创建、打开、读/写、定位和关闭等。
调度算法的性能评价指标
包括系统吞吐量、处理机利用率、周转时间、响应时间等。
典型的多处理机调度算法
如最短作业优先算法、最高响应比优先算法等。
分布式处理系统的特点与分类
分布式处理系统的特点
自治性、并发性、资源共享、透明性等。
分布式处理系统的分类
根据系统中计算机的类型和互连方式，可分为同构型分布式系统和异构型分布式系统。
并行处理系统的基本结构包括多个处理单元、互连网络、存储器等部件，通过相互协作完成并行任务。
并行处理系统的分类根据处理单元的数量和互连方式，可分为共享内存系统和分布式内存系统。
多处理机调度算法及性能评价
多处理机调度算法的种类
包括静态调度算法和动态调度算法，其中动态调度算法又可分为集中式调度和分布式调度。
进程调度算法的实现需要考虑系统效率、公平性和实时性等因素。

操作系统课件第2章进程

第二章进程管理
对于具有下述四条语句的程序段： S1: a∶=x+2 S2: b∶=y+4 S3: c∶=a+b S4: d∶=c+b 请画出前趋关系图。
S1 S3 S2 S4
第二章进程管理
2.2 程序并发执行时的特征
1) 间断性相互制约性)－后面的模块等待前面的模块间断性(相互制约性－相互制约性传来的结果，然后才执行（如打印模块等待计算模块完成）。走走停停。 2) 失去封闭性：多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。结果是一个程序运行时会受到另一个程序的结果是影响。 3) 不可再现性：程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致失去其可再现性
第二பைடு நூலகம் 进程管理
新进程
接纳
就绪时间片完 I/O完成进程调度
阻塞 I/O请求
执行
完成
结束
图 2-5 进程的三种基本状态及其转换
(教材讲5种)
第二章进程管理
作业调度
作业后备队列
阻塞队列
外存
进程就绪队列
一些阻塞队列
内存
处理器 (CPU)
第二章进程管理
3.7五状态五状态进程模型五状态
第二章进程管理
3.4进程与程序的区别进程与程序的区别
程序是静态的， 1)程序是静态的进程是动态的; 是根本区别） 1)程序是静态的，进程是动态的;（是根本区别）程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。 2)进程和程序不是一一对应的 2)进程和程序不是一一对应的 ; • 一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序 ; 一个程序可对应多个进程,即多个进程可执行同一程序 • 一个进程可以执行一个或几个程序 3)进程是暂时的程序的永久的：进程是一个状态变化的过程，进程是暂时的， 3)进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。程序可长久保存。 4)进程与程序的组成不同进程的组成包括程序、进程与程序的组成不同： 4)进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。控制块（即进程状态信息）。 5)进程具有创建其他进程的功能而程序没有。进程具有创建其他进程的功能， 5)进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。

2024《操作系统的介绍》PPT课件

《操作系统的介绍》PPT课件contents •操作系统概述•进程管理•内存管理•文件系统•设备管理•缓冲区管理目录操作系统概述01定义与功能定义操作系统是一种系统软件，它是计算机上的一个关键组成部分。

功能操作系统主要负责管理计算机硬件与软件资源，为应用程序提供一个稳定、统一的运行环境。

批处理系统、分时系统等。

早期操作系统现代操作系统发展趋势Windows 、Linux 、macOS 等。

云计算、物联网、人工智能等新兴技术对操作系统的发展提出了新的要求。

030201发展历程及现状分布式操作系统将多个物理上分散的计算机组成一个统一的系统，实现资源的共享和协同工作。

支持网络通信和资源共享，适用于计算机网络环境。

实时操作系统对外部输入信息做出及时响应，适用于工业控制、航空航天等领域。

批处理操作系统适用于大规模数据处理，但交互性差。

分时操作系统支持多个用户同时交互使用计算机，响应时间较长。

常见类型及其特点应用领域与重要性应用领域操作系统广泛应用于各个领域，如计算机科学、信息技术、工业自动化等。

重要性操作系统是计算机系统的核心组件，它的性能和稳定性直接影响到整个计算机系统的性能和稳定性。

同时，操作系统也是计算机安全的重要保障之一。

进程管理02进程概念及属性进程定义进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

进程属性进程具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构性等属性。

进程已获得除CPU 外的所有必要资源，只要获得处理机便可立即执行。

就绪状态进程已获得处理机，其程序正在处理机上执行。

执行状态进程因等待某种事件发生而暂时不能继续执行时的状态。

阻塞状态进程正在被创建或已完成任务并终止运行。

创建状态和终止状态进程状态转换图010204进程调度算法分类先来先服务调度算法（FCFS）短作业(进程)优先调度算法（SJ(P)F）高优先权优先调度算法（HPF）时间片轮转调度算法（RR）03同步与通信机制同步机制为了防止进程在执行过程中出现与时间有关的错误，需要对进程进行同步，常用的同步机制有信号量、管程、消息传递等。

操作系统-进程管理

02
最短作业优先（SJF）：优先调度预计运行时间最短的进程。
03
最短剩余时间优先（SRTF）：优先调度剩余时间最短的进程。
04
优先级调度：根据进程的优先级进行调度。
死锁的产生与预防
死锁的产生
死锁是指两个或多个进程在无限期地等待对方释放资源的现象。产生死锁的原因包括资源分配不当、请求和保持、环路等待等。
操作系统-进程管理
• 进程管理概述 • 进程的同步与通信 • 进程调度与死锁 • 进程的并发控制 • 进程管理的发ห้องสมุดไป่ตู้趋势与挑战
01
进程管理概述
进程的定义与特点
01
进程是程序的一次执行，具有动态性、并发性、独立性和制约性。
02
进程拥有独立的内存空间，执行过程中不受其他进程干扰。
03
进程是系统资源分配和调度的基本单位，能够充分利用系统资源进行高效计算。
进程同步的机制
进程同步的机制主要包括信号量机制、消息传递机制和共享内存机制等。这些机制通过不同的方式协调进程的执行顺序，以实现进程间的有效协作。
信号量机制
信号量的概念
信号量是一个整数值，用于表示系统资源或临界资源的数量。信号量可以用来控制对共享资源的访问，以避免多个进程同时访问导致的数据不一致问题。
消息传递的机制
消息传递的机制包括发送和接收操作。发送操作将消息发送给目标进程，接收操作从消息队列中获取消息并进行处理。通过这种方式，多个进程可以通过发送和接收消息来协调执行顺序和交换数据。
共享内存机制
共享内存的概念
共享内存是一种实现进程间通信的有效方式，通过共享一段内存空间来实现不同进程之间的数据交换和共享。
预防死锁的方法

操作系统第4章ppt课件

THANKS
感谢观看
P/V操作
对信号量进行加减操作，实现进程同步与互斥。
经典同步问题及其解决方法
1 2
生产者-消费者问题
通过两个信号量分别控制生产者和消费者进程，确保生产者和消费者之间的同步与互斥。
哲学家进餐问题
通过引入资源分级法或信号量集机制，避免死锁的发生，确保哲学家进餐过程中的同步与互斥。
3
读者-写者问题
。
多线程模型比较分析
01
多对一模型Leabharlann 将多个用户级线程映射到一个内核级线程上。该模型下，线程管理在用
户空间完成，线程的调度采用非抢占式调度，由线程库负责。
02
一对一模型
将每个用户级线程都映射到一个内核级线程上。该模型下，线程的创建
、撤销和同步等都在内核中实现，线程的调度由内核完成。
03
多对多模型
将多个用户级线程映射到少数但不止一个内核级线程上。该模型结合了
前两种模型的优点，允许多个用户级线程映射到不同的内核级线程上运
行。
线程同步与互斥机制
互斥锁
采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个，所以能保证公共资源不会同时被多个线程同时访问。
信号量
信号量是一个整型变量，可以对其执行down和up操作，也就是常见的P和V操作。信号量初始化为一个正数，表示并发执行的线程数量。
死锁避免：银行家算法是一种典型的死锁避免算法。该算法通过检查请求资源的进程对资源的最大需求量是否超过系统可用资源量来判断是否分配资源给该进程。如果分配后系统剩余资源量仍然能够满足其他进程的最大需求量，则分配资源，否则不分配资源。
死锁检测：通过定期运行死锁检测算法来检测系统中是否存在死锁。常见的死锁检测算法有资源分配图算法和银行家算法等。如果检测到死锁发生，则需要采取相应措施来解除死锁，例如通过撤销部分进程或抢占部分资源来打破死锁状态。

计算机操作系统课件完整版

分配算法
首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法等，用于决定如何为进程分配内存空间。
虚拟内存技术原理及应用
虚拟内存概念
通过硬件和软件的结合，将物理内存和外存结合起来，为用户提供比实际物理内存大得多的逻辑内存空间面置换功能，实现虚拟内存。
分布式操作系统
这种操作系统能够管理分布在不同地点的计算机资源，支持分布式计算和协同工作，适用于构建和管理分布式系统。
分时操作系统
这种操作系统允许多个用户同时使用计算机，每个用户都感觉自己独占了整个系统资源。
网络操作系统
这种操作系统能够管理网络资源，提供网络服务和支持网络通信，适用于构建和管理计算机网络。
分布式系统特点和挑战
分布式系统特点
分布式系统由多台计算机组成，每台计算机都拥有独立的处理能力和存储空间，计算机之间通过网络进行通信和协作。
分布式系统挑战
分布式系统面临着诸多挑战，如数据一致性、并发控制、容错处理、安全性等。
分布式系统应用
分布式系统广泛应用于云计算、大数据处理、物联网等领域。
典型分布式操作系统案例分析
• 优先级调度策略：优先级调度策略是根据设备请求的优先级进行资源分配。优先级高的请求可以优先获得资源，而优先级低的请求则需要等待。这种策略的优点是可以满足紧急或重要请求的需求，但缺点是可能导致低优先级请求长时间得不到处理。
06
用户界面与交互设计
用户界面基本要素和原则
用户界面基本要素
包括窗口、菜单、图标、按钮等，这些要素是用户与计算机进行交互的基础。
网络协议栈概述
网络协议栈是一组按照特定层次结构排列的网络协议集合，用于实现不同计算机系统之间的通信。