《计算机操作系统》(汤小丹)第三版课件是基于作者多年教学经验编写的教材辅助材料,全面介绍了操作系统的原理和设计方法。适用于高校计算机专业师生使用。
计算机操作系统是计算机科学中的核心课程之一,它涵盖了如何管理和协调硬件与软件资源以提供高效、可靠服务的知识点。汤小丹编著的《计算机操作系统》第三版是一本经典教材,在高校教学中被广泛使用。这份课件作为辅助学习材料,通过图表和解释帮助学生深入理解操作系统的概念和原理。
操作系统的主要组成部分包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理和作业调度等。以下是这些关键知识点的具体阐述:
1. 进程管理:操作系统的核心任务之一是创建、调度、同步及通信进程的处理。一个进程中包含程序计数器、寄存器以及内存状态信息。常见的调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)和多级反馈队列等,用于决定哪个进程获得CPU使用权。
2. 内存管理:操作系统对分配回收内存空间进行管理和防止产生碎片,并实现虚拟内存功能。常用的技术有分页、分段及最近最不经常使用页面替换算法(LRU)。
3. 文件系统:文件系统是操作系统的组成部分,它负责以一种用户友好的方式组织磁盘上的数据,提供创建、读取和删除等基本操作的功能接口。常见的文件类型包括FAT、NTFS以及EXT系列(如EXT2, EXT3, EXT4)及现代的Btrfs和ZFS。
4. 设备管理:设备管理系统控制输入输出操作,并确保高效利用硬件资源,例如打印机或硬盘驱动器。它涉及到中断处理、直接内存访问(DMA)技术等。
5. 作业调度:作业调度是从大量后备作业中选择合适的任务进入内存运行的过程。根据不同的策略(如短作业优先和交互式系统响应时间)来决定每个作业的优先级顺序。
6. 安全与保护:操作系统需要提供安全机制,防止非法访问或破坏数据。这包括访问控制、权限管理和防火墙等措施以确保系统的安全性。
7. 并发与同步:在多处理器或多线程环境中,操作系统必须处理并发执行的问题并采取如死锁预防和检测的手段来保证程序正确运行。
8. 实时系统:实时操作系统(RTOS)被设计用于满足严格的响应时间和可靠性需求,在航空航天、医疗设备等领域得到广泛应用。
9. 分布式系统:随着网络技术的发展,分布式操作系统的趋势越来越明显。它们允许不同地理位置上的计算机共享资源并协同工作以实现透明性、可靠性和可扩展性的目标。
10. 操作系统设计与实现:除了理论知识外,还需要了解操作系统的设计和实施方法,包括微内核、宏内核以及混合架构等,并掌握各种系统调用和服务的使用方式。这份课件通过深入浅出的方式帮助学习者理解上述知识点并通过实例练习提升理解和应用能力,为未来在该领域进一步研究奠定坚实基础。