《處理機管理》課件

《處理機管理》課件CONTENTS處理機管理概述處理機的硬件結構處理機的操作系統(tǒng)處理機的調度與死鎖處理機的存儲管理處理機的文件系統(tǒng)處理機管理概述01處理機管理的定義定義處理機管理是對計算機系統(tǒng)中處理機的分配和運行進行管理的技術，主要涉及處理機的調度、分配、同步和通信等方面。目的確保處理機的高效、公平和可靠地運行，以滿足用戶和系統(tǒng)需求。通過合理的處理機管理，可以充分利用系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)整體性能。處理機管理有助于確保各類任務或作業(yè)得到及時、準確的處理，從而保證服務質量。有效的處理機管理有助于降低系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)綠色計算。提高系統(tǒng)性能保證服務質量降低能耗處理機管理的重要性隨著計算機技術的發(fā)展，處理機管理經(jīng)歷了從簡單到復雜的演變過程。隨著多核處理器、云計算和分布式系統(tǒng)的普及，處理機管理面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。未來處理機管理將更加注重智能化、自適應和節(jié)能等方面的發(fā)展。早期發(fā)展現(xiàn)代發(fā)展未來趨勢處理機管理的歷史與發(fā)展處理機的硬件結構02執(zhí)行算術和邏輯運算的部件，是處理機中的核心部分?？刂铺幚頇C各部件協(xié)調工作的部件，負責指令的讀取和執(zhí)行。存儲程序和數(shù)據(jù)的部件，分為內存和外存。與外部世界進行交互的設備，如鍵盤、鼠標、顯示器等。運算器控制器存儲器輸入輸出設備處理機的組成處理機所支持的指令集合，包括算術、邏輯、控制和輸入輸出指令等。指令在存儲器中的表示方式，包括操作碼、地址碼和其他字段。指令中操作數(shù)的獲取方式，如直接尋址、間接尋址等。隨著技術的不斷發(fā)展，指令系統(tǒng)也在不斷演進和優(yōu)化。指令集架構指令格式尋址方式指令系統(tǒng)的發(fā)展處理器的指令系統(tǒng)通用處理器、數(shù)字信號處理器、圖形處理器等。復雜指令集計算機、精簡指令集計算機等。納米級處理器、微米級處理器等。服務器處理器、桌面處理器、移動處理器等。按功能分類按應用分類按微架構分類按制造工藝分類處理器的分類處理機的操作系統(tǒng)03操作系統(tǒng)是控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理組織計算機工作流程，方便用戶使用的程序集合。操作系統(tǒng)具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能，負責計算機系統(tǒng)的正常運行和資源分配。操作系統(tǒng)的定義和功能功能定義允許多個用戶同時通過終端與系統(tǒng)交互，共享系統(tǒng)資源。適用于需要快速響應的控制系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，將作業(yè)放入磁帶或磁盤中，分批進行處理。提供網(wǎng)絡服務和資源共享功能，支持多臺計算機互聯(lián)互通。批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的類型操作系統(tǒng)分為多個層次，每個層次完成特定的功能，層與層之間相互獨立。01020304整個操作系統(tǒng)作為一個整體運行，沒有明顯的層次結構。操作系統(tǒng)由多個獨立的模塊組成，各模塊之間通過接口進行交互。操作系統(tǒng)內核只提供最基本的硬件抽象和服務，其他功能由外部服務器實現(xiàn)。單體結構模塊組合結構分層結構微內核結構操作系統(tǒng)的結構處理機的調度與死鎖04進程調度是操作系統(tǒng)中處理機調度的核心部分，負責按照一定的策略選擇一個或多個進程來分配處理機資源。進程調度的概念公平性、及時性、獨立性、短進程優(yōu)先、最短剩余時間優(yōu)先?；緶蕜t進程調度的概念和基本準則按照進程到達的先后順序進行調度。先來先服務（FCFS）最短進程優(yōu)先（SPN）優(yōu)先級調度多級反饋隊列調度選擇剩余時間最短的進程進行調度。根據(jù)進程優(yōu)先級進行調度，優(yōu)先級高的進程優(yōu)先獲得處理機。將進程按照到達時間和重要程度放入不同的隊列，按照優(yōu)先級和等待時間進行調度。進程調度的算法死鎖是指兩個或多個進程在無限等待對方釋放資源的現(xiàn)象，導致這些進程都無法繼續(xù)執(zhí)行。死鎖概念通過合理的調度策略，確保每個進程都有機會獲得所需的資源，避免因長時間等待而產(chǎn)生饑餓。1.避免饑餓在進程請求資源時，預先分配所需的全部資源，避免產(chǎn)生死鎖。2.預先分配資源通過檢測機制發(fā)現(xiàn)死鎖，并采取措施解除死鎖，使進程能夠繼續(xù)執(zhí)行。3.檢測與解除死鎖死鎖的概念和預防方法處理機的存儲管理05020401為每個進程分配所需的內存空間，包括代碼、數(shù)據(jù)和堆棧。確保每個進程只能訪問其分配的內存空間，防止非法訪問。允許多個進程共享相同的內存空間，以減少內存需求和提高效率。03當進程結束時，釋放其占用的內存空間，以便其他進程使用。內存分配內存回收內存共享內存保護存儲管理的功能將內存劃分為固定大小的分區(qū)，每個進程分配一個分區(qū)。固定分區(qū)允許進程在運行時動態(tài)地請求和釋放內存分區(qū)。動態(tài)分區(qū)將內存劃分為固定大小的頁，并將頁映射到物理內存的不同部分。分頁系統(tǒng)將程序劃分為多個邏輯段，每個段可以在不同的物理內存區(qū)域中。段式系統(tǒng)內存管理的方式01020304虛擬內存為每個進程提供一個獨立的、連續(xù)的地址空間，使得每個進程可以認為自己擁有完整的內存。地址映射將虛擬地址轉換為物理地址的過程，通過頁表來實現(xiàn)。頁面置換算法當物理內存已滿時，選擇一個頁面替換出去的算法，如最近最少使用(LRU)、先進先出(FIFO)等。頁面分配策略決定哪些頁面被加載到物理內存中的策略，如按需分頁、預分頁等。虛擬內存的概念和實現(xiàn)方式處理機的文件系統(tǒng)06文件系統(tǒng)概念文件系統(tǒng)是用于存儲和管理文件在存儲設備上的組織結構，它提供了一種方式來存儲、檢索和管理數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)功能文件系統(tǒng)具有存儲、檢索、刪除、保護和管理文件的功能，它還提供了對文件的訪問控制和權限管理。文件系統(tǒng)的概念和功能文件系統(tǒng)采用樹形目錄結構來組織文件，根目錄是最頂層的目錄，其他目錄作為根目錄的子目錄，子目錄可以包含其他子目錄和文件。文件系統(tǒng)的目錄結構文件系統(tǒng)采用不同的數(shù)據(jù)結構來存儲目錄和文件信息，如inode表、目錄項表等。文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構文件系統(tǒng)的結構FAT文件系統(tǒng)FAT文件系統(tǒng)是一種常見的文件系統(tǒng)，它具有簡單、易用和兼容性好的特點，但安全性不高。NTFS文件系統(tǒng)NTFS文件系統(tǒng)是Wind