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大学计算机基础第四章操作系统基础目录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与维护01操作系统概述操作系统的定义与功能定义操作系统是一组控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程以及方便用户使用的程序的集合。功能操作系统具有处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和作业管理五大基本功能。操作系统的分类与发展分类根据运行环境的不同，操作系统可分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统和分布式操作系统等。发展操作系统经历了从简单到复杂、从单机到网络、从专用到通用的发展过程，未来将朝着更加智能化、安全化和易用化的方向发展。操作系统与计算机硬件的关系依赖关系操作系统需要依赖于特定的计算机硬件才能正常运行，不同硬件平台需要不同的操作系统支持。管理关系操作系统通过对计算机硬件资源的管理和调度，实现了对计算机系统的全面控制和管理，提高了计算机系统的效率和可靠性。互动关系用户通过操作系统提供的接口与计算机硬件进行交互，操作系统将用户的操作请求转换为硬件能够识别的指令并发送给硬件执行。02进程管理进程的概念与状态进程定义进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它是程序的执行过程，具有动态性、并发性、独立性和异步性等基本特征。进程状态进程在其生命周期内会经历多种状态，如创建态、就绪态、运行态、阻塞态和终止态等。这些状态之间的转换由操作系统根据进程的执行情况和资源需求进行管理。进程控制块PCBPCB定义进程控制块（PCB）是操作系统中用于描述进程状态和特性的数据结构，它是进程存在的唯一标识。PCB内容PCB通常包含进程标识符、处理机状态、进程调度信息和进程控制信息等内容。这些信息用于操作系统对进程的管理和调度。进程调度算法调度算法分类进程调度算法可以根据不同的分类标准进行分类，如基于调度的时机可分为非抢占式和抢占式调度算法；基于调度的方式可分为静态和动态调度算法等。常见调度算法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（PriorityScheduling）、时间片轮转（RR）和多级反馈队列（MLFQ）等。进程同步与通信进程同步进程同步是指多个进程在执行过程中需要协调其推进速度，以保证它们能够正确地共享资源和协同工作。常见的同步机制包括信号量、互斥锁和条件变量等。进程通信进程通信是指不同进程之间传递数据和信息的机制。常见的进程通信方式包括管道、消息队列、共享内存和信号等。这些通信方式可以满足不同场景下的进程间通信需求。03内存管理内存的分配与回收静态分配程序在编译或链接时确定内存需求，操作系统在程序装入内存时一次性分配所需内存空间，程序运行期间不再改变。动态分配程序在运行时根据需要申请内存空间，使用完毕后释放内存，实现内存的动态管理。内存回收操作系统跟踪内存使用情况，及时回收不再使用的内存空间，以供其他程序或系统使用。内存保护技术界限寄存器保护通过设置界限寄存器，限制程序对内存的访问范围，防止程序越界访问其他程序的内存空间。访问权限保护对内存区域设置不同的访问权限，如读、写、执行等，防止程序对内存进行非法操作。内存加密保护对内存中的敏感数据进行加密处理，防止数据被非法窃取或篡改。虚拟内存技术请求分页请求分段页面置换算法将程序的逻辑地址空间划分为大小相等的页面，当页面被访问时，操作系统将页面调入内存，实现按需调入。将程序的逻辑地址空间划分为多个大小不等的段，每段对应一个连续的内存区域，实现段的动态装入和链接。当内存空间不足时，操作系统根据一定的页面置换算法选择将哪个页面调出内存，以腾出空间供其他页面使用。内存映射与共享内存内存映射共享内存将文件或其他对象映射到进程的虚拟地址空间，使得进程可以像访问内存一样访问文件数据，提高数据访问效率。允许多个进程共享同一块物理内存空间，进程间通过读写共享内存实现通信和同步。共享内存是一种高效的进程间通信方式。VS04文件系统文件的概念与类型文件的概念文件是计算机中存储数据的基本单位，通常是一组相关数据的集合，可以包含文本、图像、音频、视频等多种形式的数据。文件的类型根据文件的内容和格式，文件可以分为文本文件、二进制文件、图像文件、音频文件、视频文件等多种类型。文件目录结构目录的概念目录结构目录也叫文件夹，是用于组织和存储文件的逻辑结构，它可以包含文件和子目录。常见的目录结构有树形目录结构、星型目录结构和网状目录结构等。其中，树形目录结构是最常用的一种，它以根目录为起点，通过各级子目录和文件形成一棵树状结构。文件操作与文件保护要点一要点二文件操作文件保护常见的文件操作包括创建文件、打开文件、读取文件、写入文件、关闭文件和删除文件等。这些操作可以通过操作系统提供的系统调用或库函数来实现。为了保护文件的安全和完整性，操作系统提供了多种文