第五章操作系统的资源管理-概述讲述
操作系统的资源管理
操作系统的资源管理操作系统是计算机系统中的核心软件,起着资源管理的重要作用。
资源管理是指操作系统对计算机系统中的各种资源的合理配置和调度,以实现对资源的高效利用和协调。
本文将从进程管理、内存管理和文件管理三个方面,探讨操作系统的资源管理。
一、进程管理进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
操作系统通过进程管理来实现对计算机中运行的多个进程的协调和控制。
进程管理的主要内容包括进程的创建、撤销、调度和通信等。
进程的创建是指在计算机系统中新建一个进程,为其分配必要的资源,使其能够运行。
进程的撤销则是指在进程运行结束后,将其从系统中移除,释放其占用的资源。
进程的调度是指操作系统对多个进程的优先级、时间片等进行合理安排,以实现对计算机资源的有效利用。
进程间通信则是指不同进程之间的信息交换和共享,让它们能够相互协作完成任务。
二、内存管理内存管理是指操作系统对计算机的内存资源进行分配和调度的过程。
计算机的内存是存储程序和数据的地方,操作系统需要对内存进行合理的组织和利用。
内存管理的主要内容包括内存的分配、回收和保护。
内存的分配是指操作系统将可用的内存划分为多个空闲区域,根据进程的需求,选择合适的空闲区域分配给进程。
内存的回收则是指在进程运行结束后,将其占用的内存释放,归还给系统。
内存的保护是指通过硬件和软件机制,对不同进程和操作系统的内存区域进行保护,防止进程之间的干扰和非法访问。
三、文件管理文件管理是指操作系统对计算机中的文件资源进行管理和控制。
文件是计算机中用于存储和组织数据的重要方式,操作系统需要对文件进行创建、存储、读取和删除等操作。
文件管理的主要内容包括文件的命名、存储和保护。
文件的命名是指为每个文件指定一个唯一的名字,使用户能够方便地访问和操作文件。
文件的存储是指将文件的数据存储在磁盘或其他设备中,根据文件的大小和访问特点进行存储的方式。
文件的保护是指通过权限和密码等机制,对文件进行保护,控制用户对文件的访问和修改。
操作系统原理第五章-资源分配与调度电子教案
5.1 资源管理概述
资源管理的任务
任务:解决资源分配问题,防止死锁;解决对资源的 存取、使用方法问题
资源管理的功能
资源数据结构的描述 确定资源的分配原则和调度原则 执行资源分配 存取控制和安全保护
2
5.1 资源管理概述
2. 资源的分类方法
物理资源和程序资源(处理器、外设等;消息或文件等) 单一访问入口资源(不可重入,只能为一个进程使用)和
局面。
12
5.3 死锁
进程A
┆
p(s1); 占用R1 v(s1);
┆
p(s2); 占用R2 v(s2);
┆
┆
进程B
┆
p(s2); 占用R2 v(s2);
┆
p(s1); 占用R1 v(s1);
┆
┆
A进程
┆
p(s1) 占用R1 p(s2); 又占用R2
┆
v(s1 ) ┆
v(s2); ┆进Fra bibliotekB┆p(s2); 占用R2 p(s1); 又占用R1
┅
表头
高
按优先级的高低排序
低
按优先级高低排列的就绪队列
10
5.3 死锁
一. 死锁的概念
1. 死锁的例子 (1)同类资源的死锁 (2)非同类资源的死锁
进程p1、p2 共享一台打印机和一台光标记阅读机 时刻t1,进程 p1——占用打印机
进程 p2——占用光标记阅读机。 时刻t2,进程 p1——又请求光标记阅读机
一个资源进行分配的问题,在一般情况下,是由这样两个 方面组成的:管理请求的排队站(分配策略)与在等同资 源间选择资源。
分配程序可以用不同的策略选择进程请求;
软件技术基础-操作系统的资源管理
文件系统结构
文件系统通常由根目录、 文件夹和文件组成,通过 目录结构来组织和管理文 件。
文件存储与检索
文件存储方式
文件可以按照不同的方式进行存储,如顺序存储 和随机存储。
文件检索方式
根据不同的应用需求,文件检索可以采用顺序检 索和快速检索等方式。
文件访问权限
为了保护文件的安全,操作系统会为每个文件设 置不同的访问权限,如只读、读写、执行等。
02
常见的内存保护机制包括界限寄存器、段式保护、页式保 护和虚拟内存等。
03
界限寄存器是最简单的内存保护机制,通过设置寄存器来 限制程序的内存访问范围。
04
段式保护是将内存分为若干个段,每个段有独立的访问权 限,通过段表来管理。
05
页式保护是将内存分为固定大小的页,每页有独立的访问 权限,通过页表来管理。
进程或任务。
03
处理器资源管理
进程管理
01
进程定义
进程状态
02
03
进程控制块
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。
进程在执行过程中会经历多种状 态,如运行态、就绪态、阻塞态 等。
用于描述进程状态和属性的数据 结构。
进程调度
调度算法
常见的调度算法有先来先服务、最短作业优先、优先 级调度等。
源利用率。
虚拟性
安全性
操作系统通过技术手段将物 理实体转换为逻辑上的虚拟
实体,提供更好的服务。
操作系统提供安全机制, 保障系统稳定、数据安
全和用户隐私。
02
资源管理基础
资源概述
资源是操作系统中用于支持应用程序 运行的各种物理和逻辑组件,如处理 器、内存、文件、设备等。
第五章 操作系统的资源管理-概述分析
湖北工业大学理学院-杨晓艳
5.1 资源管理的机制与策略——资源分配策略
资源分配有两种方式:静态分配和动态分配 资源的静态分配——系统对作业一级分配采用方式 系统在调度作业时,根据作业所需资源进行分配;并 在作业运行完毕时,收回所分配的全部资源。这种分配 通常称为资源的静态分配。 效率低 资源的动态分配——系统对进程一级分配采用方式 系统在进程运行中,根据进程提出的资源需求,进行 资源的动态分配和回收。这种分配通常称为资源的动态 分配。
类资源)、资源描述器(描述各类资源中最小分配单
位);
2.保证不可共享资源互斥使用的同步机构;
3.对不能立即得到满足的资源请求进入排队的各种资源 队列的结构。
湖北工业大学理学院-杨晓艳
5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制
资源描述器 描述各类资源的最小分配单位的数据结构称
0 20KB 52KB 66KB 作业3 130KB 作业4 230KB
可利用资源队列头指针 资源分配程序入口地址
资源分配程序包括分配程序和回收程序两部分。当进程请求 资源时,控制转到相应的资源分配程序,检索可利用资源队列,
若有可利用的资源,则予以分配;否则将此进程加入到等待资源
队列中。当进程释放资源时,控制转到回收程序,将释放的资源 加入到可利用资源的队列中,然后试着释放等待该资源的进程。
OS 作业1
为资源描述器 rd(resource descriptor)。如:
主存以主存块为单位进行分配;磁盘以扇区为最 小分配单位;文件系统以文件为最小分配单位。
资源描述器包含内容:资源名、资源类型、
最小分配单位的大小、地址、分配标志、描述器 链接信息、存取权限、密级、存取时间
操作系统的资源管理管理和分配计算机的硬件资源如CPU内存等
操作系统的资源管理管理和分配计算机的硬件资源如CPU内存等操作系统的资源管理与分配计算机的硬件资源,如中央处理器(CPU)、内存等,是计算机系统中至关重要的组成部分。
而操作系统作为计算机系统的核心,负责管理和分配这些硬件资源,以保证系统能够高效地运行。
本文将探讨操作系统的资源管理与分配的原理和方法。
一、CPU的资源管理与分配中央处理器是计算机的大脑,负责执行计算机程序中的指令。
而操作系统需要对CPU进行资源管理和分配,以确保多个进程能够公平地使用CPU,并提高系统的吞吐量和响应速度。
1. 进程调度进程调度是操作系统对CPU进行资源管理和分配的关键机制。
操作系统通过进程调度算法,决定哪个进程优先获得CPU时间片,从而实现进程之间的切换和调度。
常见的调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、优先级调度、时间片轮转等。
2. 多核处理器的资源管理随着计算机硬件的发展,多核处理器已经成为常见的配置。
操作系统需要对多核处理器进行资源管理和分配,以充分利用每个核心的计算能力。
常见的策略包括任务平衡,将负载均匀地分配到每个核心上,以及任务粒度的划分,将任务细分成多个线程来并行执行。
二、内存的资源管理与分配内存是计算机系统中存储程序和数据的重要资源。
操作系统需要对内存进行资源管理和分配,以确保程序能够正确地访问和使用内存。
1. 内存分区操作系统可以将物理内存划分成不同的区域,如操作系统区、用户程序区、缓冲区等。
每个区域可以根据需要分配不同的大小和权限,以满足不同程序对内存的需求。
2. 内存分页内存分页是一种将物理内存划分成固定大小的页(Page),以方便管理和分配的方法。
操作系统通过页表,将逻辑地址(虚拟地址)映射到物理地址,实现对内存的管理和分配。
分页机制可以提高内存的利用率,实现更细粒度的内存分配。
三、硬盘的资源管理与分配除了CPU和内存外,硬盘也是计算机系统中重要的资源。
操作系统需要对硬盘进行资源管理和分配,以实现对磁盘文件的读写和存储管理。
操作系统的资源管理
操作系统的资源管理1、目的首先,物理资源有限而竞争使用资源的应用程序众多,必须合理地解决物理资源数量不足、合理分配资源等问题;其次,物理资源的硬件实现非常复杂,用户几乎不可能直接使用,只能借助系统来实现资源的易用性;所以,资源管理:在相互竞争的应用程序之间有序地控制软硬件资源分配、使用、回收,以使得资源能够在多个程序之间共享;2、资源管理技术(1)复用资源复用:物理资源宝贵而稀有,多个进程竞争使用资源,操作系统让众多进程共享物理资源,此种共享即为资源复用;进程通过空分复用内存资源,其映像装入不同内存区域,各有各的地址空间并通过硬件存储保护机制隔离;进程通过时分复用共享物理处理器,使得可以执行已装入到不同物理地址区域中的程序代码;1)、空分复用空分复用即将资源的不同单位同时分配给不同进程;例如:多个进程可以同时进入内存,在内存中存放若干进程的运行效率比仅存单个进程的运行效率要高;2)、时分复用时分复用指可以轮流使用资源,每个进程获得这类资源后会占用一段时间,多个进程则分时地共享这类资源;独占式:进程获得独占式资源后,对资源执行多个操作,通常使用一个完整周期后才会释放;共享式:进程获得共享式资源后,很可能随时被剥夺,被另一个进程抢占使用;(2)虚拟虚拟:转化、模拟、整合资源,把一个物理资源转变成多个逻辑上的对应物,或把多个物理资源转变成单个逻辑上的对应物;1)、用于外部设备:例如,文件形式的输出信息写至虚拟打印机,待输出信息全部汇集后才送到物理打印机上打印,这样,物理上的一台独占设备转化为逻辑上的多台虚拟独占设备,每个进程都有自己的虚拟打印机;2)、用于存储资源:例如,某程序的运行空间超出分给它的可用物理内存空间大小,操作系统便在内存和磁盘之间自动传送与当前计算有关的程序段/数据段,实现了把多个物理资源(内存+外存)转化成了单个逻辑对应物(虚拟内存);3)、用于文件系统:例如,操作系统在虚拟文件系统VFS控制下同时支持多种具体文件系统;----------复用:分割实际存在的物理资源----------虚拟:实现假想的虚拟同类资源----------(3)抽象资源抽象:创建软件来屏蔽硬件资源的物理特性和实现细节,简化对硬件资源的操作、控制、使用,在硬件接口基础上,把按特定方式操作的底层指令序列和数据结构打包成函数以作为单一的高级操作被调用;----------复用、虚拟:解决物理资源不足----------抽象:处理系统复杂性----------3、组合使用资源管理技术例1:打印机---抽象+虚拟配置“打印函数”设备驱动程序,通过打印函数抽象隐蔽打印机动作细节;创建虚拟设备,实施SPOOLing虚拟技术扩充物理打印机数量,使得每个用户都可以使用方便的虚拟打印机;例2:内存资源---复用+虚拟采用空分复用,能有效提高内存空间利用率;引入虚拟存储技术,从逻辑上扩大内存容量;****************************************************** *****************************************1、处理机管理处理器管理的首要任务是处理中断事件。
操作系统的资源管理
操作系统的资源管理随着计算机的快速发展,操作系统成为了计算机系统中必不可少的一部分。
操作系统起到了管理和控制计算机硬件和软件资源的重要作用。
其中,资源管理是操作系统的核心功能之一。
本文将就操作系统的资源管理进行探讨。
一、资源管理的概述资源管理指的是操作系统对计算机硬件和软件资源进行调度、分配和利用的过程。
主要包括对内存、处理器、磁盘、输入输出设备等各种资源的管理。
资源管理的目标是合理高效地分配和利用计算机资源,以满足用户的需求,提高系统的性能。
二、内存管理内存是计算机系统中最重要的资源之一,操作系统需要合理管理内存以保证系统的正常运行。
内存管理包括内存的分配和回收、内存的保护和共享等方面。
常见的内存管理方式有连续内存管理和非连续内存管理。
连续内存管理是指将内存划分为若干大小相等的分区,每个分区可以分配给一个进程。
常见的连续内存管理算法有首次适应算法、最佳适应算法和最差适应算法。
非连续内存管理是指将内存分为若干不连续的分区,每个分区可以不连续地分配给一个进程。
非连续内存管理的主要算法有页式存储管理和段式存储管理。
三、处理器管理处理器是计算机系统中执行指令的部件,操作系统需要对处理器进行管理。
处理器管理主要包括进程调度和进程同步。
进程调度是指操作系统根据一定的调度算法,从就绪队列中选择一个进程分配给处理器执行。
常见的调度算法有先来先服务调度算法、短作业优先调度算法和时间片轮转调度算法等。
进程同步是指多个进程之间的协调和合作。
在并发执行的环境中,多个进程共享资源时可能会导致资源竞争和数据不一致的问题,操作系统通过引入信号量、互斥锁等机制来解决这些问题。
四、磁盘管理磁盘是计算机系统中存储大量数据的设备,操作系统需要对磁盘进行管理以实现高效的数据存取。
磁盘管理主要包括文件系统管理和磁盘调度。
文件系统管理是指操作系统对文件进行组织和管理。
常见的文件系统有FAT、NTFS、EXT等。
磁盘调度是指操作系统根据一定的调度算法,将磁盘上的数据按照一定的顺序读取或写入。
第五章 操作系统的资源管理-概述
湖北工业大学理学院-杨晓艳
第五章
操作系统的资源管理
5.1 资源管理的机制与策略 5.2 死锁及其解决方法 5.3 处理机管理 5.4 主存管理 5.5 设备管理 5.6 文件系统
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5.2 死锁及其解决方法
一、死锁的概念
[例]设备共享 进程 p1、p2共享一台打印机和一台输入机
防止由资源分配不当而引起的死锁。
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5.1 资源管理的机制与策略——资源管理概述
一、资源管理的目的和任务
对资源的管理应包括以下几个方面:
资源数据结构的描述——包含资源的物理名、逻辑名、类型、
地址、分配状态等信息,以及对该资源的存取权限、密级、
最后一次存取时间、记账信息及该类资源使用的特性等。 确定资源的分配原则 (调度原则)——决定资源应分给谁, 何时分配,分配多少等问题。 执行资源分配——执行资源分配、资源收回工作。
湖北工业大学理学院-杨晓艳
5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制 资源信息块
描述某类资源的请求者、可用资源和该类资源分配程序的 地址的数据结构成为资源信息块rib(resource information
block)。
资源等待队列头指针 请求者队列 可利用资源队列 资源分配程序
资源信息块内容
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20
5.2 死锁及其解决方法
三、系统状态分析
初始状态描述 假定一个系统包括n个进程和m类资源,表示如下:
一组确定的进程集合,记作:
p={p1,p2,…,pi,…,pn}
一组不同类型的资源集合,记作:
r={r1,r2,…,ri,…,rm}
矢量w说明各类可利用资源的总的数目
操作系统的资源分配和管理
操作系统的资源分配和管理操作系统是计算机系统中的核心软件,其主要功能之一就是对计算机的各种资源进行有效地分配和管理。
操作系统通过合理的调度和分配,确保计算机系统能够高效地运行,并保证各个应用程序得到公平的资源竞争机会。
本文将从进程管理、内存管理和文件系统管理三个方面介绍操作系统资源分配和管理的重要性和具体实现。
一、进程管理进程是指计算机正在执行的程序,它是操作系统中最基本的资源单位。
为了提高计算机的利用率和响应性能,操作系统需要对进程进行管理。
进程管理主要包括进程的创建和终止、进程的调度和切换以及进程间的通信和同步等。
首先,进程的创建和终止是操作系统资源分配和管理的重要环节。
操作系统需要提供创建进程的接口,同时为每个进程分配所需的资源,如内存空间、文件描述符等。
而进程的终止也需要操作系统回收已分配的资源,确保资源能够得到充分利用。
其次,进程的调度和切换是操作系统保证系统高效运行的关键。
操作系统通过调度算法,根据进程的优先级、时间片等因素,合理地决定进程的执行顺序。
并且,当时间片用完或者发生中断时,操作系统需要及时进行进程切换,确保所有进程都能够得到公平的CPU时间。
最后,进程间的通信和同步是多个进程之间相互协作的重要手段。
操作系统提供了各种进程间通信的方式,如管道、消息队列、共享内存等。
同时,为了保证多个进程之间的数据访问安全,操作系统还提供了各种同步机制,如互斥锁、信号量等。
二、内存管理内存是计算机中存储数据和程序的重要资源,操作系统需要合理地对内存进行管理,以提高系统的整体性能和可用性。
内存管理主要包括内存的分配和回收、内存的保护和共享以及虚拟内存的实现等。
首先,内存的分配和回收是操作系统进行资源分配和管理不可或缺的一环。
操作系统需要根据进程的要求,将内存划分成多个块,并为每个进程分配所需的内存块。
同时,在进程终止时,操作系统需要回收已分配的内存,以便其他进程继续使用。
其次,内存的保护和共享是操作系统确保系统安全和提高资源利用率的重要手段。
计算机操作系统第5章
1. 资源分配的机构
资源描述器
0 OS 20KB 作业1
资源描述器定义
描述描述各类资源的最小分配单位的数 据结构称为资源描述器 rd。 如:主存分区分配方法中,最小分配单 位 —— 主存分区
52KB
66KB
作业3 130KB 作业4
230KB
资源描述器内容
资源名、资源类型、最小分配单位的大 小、地址、分配标志、描述器链接信息、 存取权限、密级、存取时间
表头
先
按请求的先后次序 按自然顺序排列的队列
后
9
资源分配与调度——资源分配机构和策略 优先调度
对每一个进程指定一个优先级;
每一个新产生的请求,按其优先级的高低插到相应
的位置;
当资源可用时,取队首元素,并满足其需要。 排序原则:按优先级的高低排序。
表头
高 按按优先级的高低排序 按优先级高低排列的就绪队列
256KB1
主存
6
资源分配与调度——资源分配机构和策略 资源信息块
资源信息块定义
描述某类资源的请求者、可用资源和该类资源分配程 序等必要信息的数据结构。 资源信息块内容
等待队列头指针 可利用资源队列头指针 资源分配程序入口地址 请求者队列 可利用资源队列 资源分配程序
7
资源分配与调度——资源分配机构和策略
总是选取与当前移动臂前进方向上最近的那个I/O请
求,使移臂距离最短。
对磁盘访问的5个请求应作如下调度
柱面号 盘面号 块号 2 7 7
5
5 5
2
3 3
1
8 5
40
6
3
12
资源分配与调度——资源分配机构和策略 针对设备特性的调度策略 旋转调度 总是选取与当前读写头最近的那个I/O请求,使旋转圈 数最少。 对磁盘访问的5个请求应作如下调度
操作系统的系统资源管理
操作系统的系统资源管理操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的核心软件,它起着至关重要的作用,可以有效地管理和分配系统资源,实现对计算机系统的优化和提高。
系统资源管理是操作系统的重要组成部分,它包括内存管理、进程管理、文件管理和设备管理等子系统。
本文将分别介绍这些系统资源管理的主要功能和方法。
一、内存管理内存管理是指操作系统对计算机内存进行分配和调度的过程。
它的主要功能是有效地利用内存资源,避免内存碎片和冲突,保证程序的正确运行和系统的高效运作。
内存管理的主要方法包括内存分区、虚拟内存和页式存储等。
1. 内存分区内存分区是将计算机的内存划分为若干个固定大小的区域,每个区域包含一个进程或作业。
它可以通过静态分配或动态分配的方式实现。
静态分配是指在进程运行之前分配好内存空间,动态分配则是在进程运行时动态地分配和回收内存空间。
2. 虚拟内存虚拟内存是一种扩展内存的技术,通过将部分暂时不使用或不常用的程序和数据存储在磁盘上,以释放出更多的内存空间。
当这些程序和数据需要时,操作系统会将其从磁盘读入内存。
虚拟内存管理可以充分利用磁盘的容量,提高系统的整体性能。
3. 页式存储页式存储是一种按页面(固定大小的存储单元)进行分割和管理内存的方法。
当需要将一个程序或数据存储在内存中时,操作系统会将其划分为若干个页面,并将这些页面映射到物理内存的页面框中。
通过页面置换算法,可以有效地管理内存,保证内存中总是有最相关的页面。
二、进程管理进程管理是指操作系统对进程进行调度和控制的过程。
进程是程序的一次执行过程,它具有独立的地址空间和运行状态。
操作系统通过进程管理可以有效地控制系统中的多个进程,实现进程的创建、撤销、调度和通信等功能。
1. 进程调度进程调度是指操作系统根据一定的调度算法,决定哪个进程可以运行和使用处理器。
调度算法的选择需要平衡各个进程的优先级、响应时间和资源占用等因素,以提高系统的响应能力和吞吐量。
2. 进程通信进程通信是指操作系统提供的一种机制,用于进程之间的信息传递和共享资源。
计算机操作系统资源管理
计算机操作系统资源管理计算机操作系统是一个臃肿而复杂的系统,其中资源管理是其中的一个关键部分。
在操作系统中,资源是指程序所需要的各种元素,包括CPU、内存、硬盘空间、输入输出设备和各种程序库等等。
这些资源在不同的程序之间竞争,因此操作系统必须负责分配和管理这些资源,以确保系统正常运行。
本文将探讨计算机操作系统的资源管理方面,并介绍几种主要的资源管理技术。
进程控制块在操作系统中,每个进程都有一个进程控制块(PCB),用于存储与该进程相关的信息。
PCB包含各种元素,如进程ID、进程状态、程序计数器、寄存器、进程优先级、内存分配情况等等。
在操作系统中,通过使用PCB来管理多进程运行。
进程调度在多进程的操作系统中,进程调度是资源管理的一个重要方面。
进程调度的目的是决定哪个进程能够执行,以及这个进程应该执行多长时间。
进程调度可以通过多种技术实现,例如时间片轮转、优先级调度等等。
时间片轮转调度可以确保每个进程都有机会执行,而优先级调度可以按照进程的优先级顺序执行任务。
内存管理内存管理涉及操作系统如何将内存分配给进程,并确保系统中没有任何资源短缺的情况。
内存管理技术包括页式内存管理、段式内存管理、虚拟内存管理等等。
在许多操作系统中,使用虚拟内存来扩大可用内存容量,这样即使有更大的程序,系统也可以轻松地运行它们。
文件系统文件系统是一种将文件储存在硬盘或其他储存设备上,并允许程序直接访问文件的技术。
文件系统可以使用FAT16、FAT32等格式,也可以支持NTFS和EXT3等更高级的文件系统。
文件系统的管理和调用是操作系统中的重要部分,可以通过进程使用各种函数来执行,这些函数分配、打开、读取、写入和关闭文件。
输入输出管理输入输出设备包括键盘、鼠标、打印机、磁盘驱动器、扫描仪、摄像机等等。
操作系统必须管理这些设备,确保它们均衡地分配和使用,以免导致资源短缺。
输入输出管理技术包括采用中断方式访问设备、轮询方式访问设备、DMA(直接存储器访问)等。
操作系统的系统资源管理了解操作系统如何管理和优化系统的资源
操作系统的系统资源管理了解操作系统如何管理和优化系统的资源操作系统的系统资源管理:了解操作系统如何管理和优化系统的资源操作系统是计算机系统中非常重要的软件之一,它负责管理和调度计算机的硬件资源,并为应用程序提供运行环境。
在操作系统中,资源管理是其中一个关键功能,它涉及到对系统资源的分配、调度和优化,以保证系统运行的效率和稳定性。
本文将对操作系统的系统资源管理进行深入探讨。
一、系统资源的分类和管理计算机系统中的资源包括处理器、内存、硬盘、网络等各种硬件资源,以及文件、进程等软件资源。
这些资源在计算机系统中的管理主要涉及到以下几个方面:1.处理器管理:处理器是计算机系统中最关键的资源之一,操作系统需要合理地分配处理器资源给不同的进程,并进行进程调度,确保每个进程都能够得到适当的处理器时间。
常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、时间片轮转等。
2.内存管理:内存是计算机系统中存储数据和程序的地方,操作系统需要对内存进行管理,包括将进程加载到内存中、进行内存的分配和释放、进行内存的保护和共享等。
内存管理技术包括分段、分页、虚拟内存等,可以提高内存的利用率和系统的性能。
3.硬盘管理:硬盘是计算机系统中主要的长期存储介质,操作系统需要进行文件系统的管理,包括文件的创建、读取、写入和删除等操作。
硬盘管理还包括对硬盘空间的分配和回收,以及对文件的存取速度进行优化。
4.网络管理:计算机系统中的网络资源也需要进行管理,操作系统负责对网络进行配置、调度和监控,以保证网络的正常运行。
网络管理还包括对网络带宽和数据传输速度的优化,以提供更好的网络服务。
二、系统资源管理的优化策略为了提高操作系统的性能和资源利用率,可以采取一些优化策略来管理系统资源。
1.调度算法的优化:操作系统可以通过优化进程调度算法来提高系统的响应速度和吞吐量。
例如,采用抢占式调度算法或者动态优先级调度算法可以提高系统的交互性;采用多级反馈队列调度算法可以提高系统的性能和公平性。
操作系统的资源管理
操作系统的资源管理作为计算机科学中的重要领域,操作系统扮演着极其关键的角色。
它不仅负责处理用户与计算机硬件之间的交互,还要高效地管理和分配计算机系统中的各种资源。
本文将探讨操作系统的资源管理机制,并分析其在实际应用中的重要性与挑战。
一、引言操作系统是计算机硬件和软件的核心,通过对计算机系统中的资源进行管理,协调各个进程的执行和资源的使用。
资源管理是操作系统功能的核心之一,它包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等方面。
有效的资源管理是计算机系统性能和稳定性的关键所在。
二、进程管理进程管理是操作系统的基本功能之一。
它负责创建、调度和终止进程,确保它们能够按照指定的顺序和优先级执行。
通过进程管理,操作系统能够合理地分配计算机资源,使得多个进程能够共享CPU、内存和其他设备资源。
同时,进程管理还能够提供进程间通信和同步机制,确保进程之间的有效协作。
三、内存管理内存管理是操作系统中重要的资源管理机制之一。
它负责管理计算机系统的内存资源,包括内存的分配、回收和保护等。
通过内存管理,操作系统能够为各个进程提供独立的地址空间,确保它们在内存中的运行不互相干扰。
内存管理还能够通过虚拟内存技术,将物理内存和磁盘空间进行有效的映射,提高内存利用率和系统性能。
四、文件管理文件管理是操作系统中对外存储器(如硬盘、磁带等)上的文件进行组织和控制的机制。
它负责文件的创建、打开、关闭、读取和写入等操作。
文件管理通过文件系统的设计和实现,提供了对文件的逻辑组织和访问接口,使得用户能够方便地存储和检索文件数据。
同时,文件管理还能够提供文件的共享和保护机制,确保文件的安全性和可靠性。
五、设备管理设备管理是操作系统中负责管理计算机系统中各种设备资源的机制。
它负责对设备的分配、释放和调度等操作,以满足用户和进程对设备的需求。
设备管理通过设备驱动程序的设计和实现,提供了对设备的抽象和访问接口,屏蔽了硬件的细节,使得应用程序和用户能够方便地使用设备。
操作系统的资源管理共55页
•
6、黄金时代是在我们的前面,而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性,但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法,不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧,便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为,请 记住, 除了在 脑海中 ,恐惧 无处藏 身。-- 戴尔. 卡耐基 。
谢谢!
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ,而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸,生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配策略
资源分配有两种方式:静态分配和动态分配
资源的静态分配——系统对作业一级分配采用方式
系统在调度作业时,根据作业所需资源进行分配;并 在作业运行完毕时,收回所分配的全部资源。这种分配
通常称为资源的静态分配。 效率低
单一访问入口的资源是指任意时刻最多只能被一个用户访 问的资源,如打印机、磁带机等;多访问入口的资源是指可 以被多个用户同时访问的资源,如磁盘、被允许读出的公用 文件等。
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5.1 资源管理的机制与策略——资源管理概述
二、资源的分类方法
根据不同的标准,对资源可以进行以下分类: 等同资源
5.1 资源管理的机制与策略
5.1 资源管理的机制与策略
资源管理概述 资源分配机制 资源分配策略
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5.1 资源管理的机制与策略——资源管理概述
一、资源管理的目的和任务
资源管理的目的和任务 ➢ 保证资源的高利用率; ➢ 在“合理”时间内使所有顾客有获得所需资源的机会; ➢ 对不可共享的资源实施互斥使用; ➢ 防止由资源分配不当而引起的死锁。
资源的动态分配——系统对进程一级分配采用方式
系统在进程运行中,根据进程提出的资源需求,进行
资源的动态分配和回收。这种分配通常称为资源的动态
分配。
效率高,易死锁
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配策略 常用的资源分配策略
(1)先请求先服务(FIFO) (2)优先调度 (3)针对设备特性的调度
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5.1 资源管理的机制与策略——资源管理概述
一、资源管理的目的和任务
对资源的管理应包括以下几个方面:
资源数据结构的描述——包含资源的物理名、逻辑名、类型、 地址、分配状态等信息,以及对该资源的存取权限、密级、 最后一次存取时间、记账信息及该类资源使用的特性等。 确定资源的分配原则 (调度原则)——决定资源应分给谁, 何时分配,分配多少等问题。 执行资源分配——执行资源分配、资源收回工作。 存取控制和安全保护—— 对资源的存取进行控制并对资源 实施安全保护措施(在文件系统或信息管理中最为突出)。
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制
资源信息块例——中央处理机资源信息块内容
ready-q-start 可用处理机信息 scheduler-addr
pcb1
pcb2
pcbk
cpu
进程调度程序
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5.1 资源管理的机制与策略
5.1 资源管理的机制与策略
作业3
130KB
资源描述器包含内容:资源名、资源类型、
作业4
最小分配单位的大小、地址、分配标志、描述器 230KB
链接信息、存取权限、密级、存取时间
256KB1 主存
注:对于各类资源,若它具有若干个(n个)资源分配单位, 则有n个资源描述器。
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制
资源信息块
描述某类资源的请求者、可用资源和该类资源分配程序的
地址的数据结构成为资源信息块rib(resource information
block)。
资源等待队列头指针
请求者队列
资源信息块内容 可利用资源队列头指针
资源分配程序入口地址
可利用资源队列 资源分配程序
资源分配程序包括分配程序和回收程序两部分。当进程请求 资源时,控制转到相应的资源分配程序,检索可利用资源队列, 若有可利用的资源,则予以分配;否则将此进程加入到等待资源 队列中。当进程释放资源时,控制转到回收程序,将释放的资源 加入到可利用资源的队列中,然后试着释放等待该资源的进程。
第五章 操作系统的资源管理
5.1 资源管理的机制与策略 5.2 死锁及其解决方法 5.3 处理机管理 5.4 主存管理 5.5 设备管理 5.6 文件系统
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5.1 资源管理的机制与策略
5.1 资源管理的机制与策略
资源管理概述 资源分配机制 资源分配策略
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制
资源描述器
0
描述各类资源的最小分配单位的数据结构称 20KB OS 为资源描述器 rd(resource descriptor)。如: 52KB 作业1
主存以主存块为单位进行分配;磁盘以扇区为最 66KB
小分配单位;文件系统以文件为最小分配单位。
5.1 资源管理的机制与策略
5.1 资源管理的机制与策略
资源管理概述 资源分配机制 资源分配策略
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配机制
机制指的是进行资源分配所必需的基础设施和部件。 包括:
1.描述资源状态的数据结构: 如资源信息块(描述各 类资源)、资源描述器(描述各类资源中最小分配单 位); 2.保证不可共享资源互斥使用的同步机构; 3.对不能立即得到满足的资源请求进入排队的各种资源 队列的结构。
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5.1 资源管理的机制与策略——资源分配策略
(1)先请求先服务FIFO 每一个新产生的请求均排在队尾; 当资源可用时,取队首元素,并满足其需要。
排序原则:按请求的先后次序排序。
表
先
后
按请求的先后次序
按自然顺序排列的队列
优点:算法简单,易于实现。
缺点:不够灵活。
对某类资源,可能有多个完全相同的设备,在某些条件下, 在这些设备之间到底选用哪些设备,用户并无要求。在这种情 况下,这些设备被说成是等同的。 虚拟资源
虚拟资源是用户使用的逻辑资源,是操作系统将物理资源 改造后,呈献给用户的可供使用的资源。
目的:方便用户使用;资源可动态分配,提高资源利用率
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5.1 资源管理的机制与策略——资源管理概述
二、资源的分类方法
根据不同的标准,对资源可以进行以下分类: 物理资源和程序资源
物理资源是指计算机系统中的各种硬件资源,如CPU、主 存、各种外部设备等;程序资源是指即计算机系统中的各种 软件资源,如消息、程序等。 单一访问入口的资源和多访问入口的资源