進程和處理機管理

進程和處理機管理目錄contents進程管理處理機調(diào)度死鎖與饑餓進程與處理機管理的應(yīng)用未來展望01進程管理03組成程序段、數(shù)據(jù)段、PCB（進程控制塊）。01定義進程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。02特性動態(tài)性、獨立性、制約性、有序性。進程的定義與特性狀態(tài)新建、就緒、運行、阻塞、終止。轉(zhuǎn)換進程狀態(tài)會隨著其執(zhí)行情況和系統(tǒng)狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，如新建態(tài)→就緒態(tài)、就緒態(tài)→運行態(tài)、運行態(tài)→阻塞態(tài)等。進程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換通過系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建新的進程，包括分配資源、初始化PCB等。當(dāng)進程完成或異常結(jié)束時，系統(tǒng)會回收其資源并銷毀PCB。進程的創(chuàng)建與終止終止創(chuàng)建協(xié)調(diào)多個進程的執(zhí)行順序和節(jié)奏，確保其正確地共享資源。同步進程間傳遞信息，常用的通信方式有共享內(nèi)存、消息傳遞等。通信進程的同步與通信02處理機調(diào)度按照作業(yè)到達的順序進行調(diào)度，優(yōu)先級最高的是最先執(zhí)行。先來先服務(wù)（FCFS）優(yōu)先執(zhí)行最短的作業(yè)，以減少平均等待時間。最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）根據(jù)作業(yè)優(yōu)先級進行調(diào)度，優(yōu)先級高的作業(yè)先執(zhí)行。優(yōu)先級調(diào)度將作業(yè)分配到不同的隊列，根據(jù)優(yōu)先級和等待時間等因素進行調(diào)度。多級反饋隊列調(diào)度調(diào)度算法作業(yè)與進程的關(guān)系一個作業(yè)可以對應(yīng)一個或多個進程。進程是作業(yè)的執(zhí)行實例。一個進程可以對應(yīng)一個或多個作業(yè)。作業(yè)的提交和進程的啟動是兩個獨立的概念。靜態(tài)調(diào)度在作業(yè)提交前確定作業(yè)的執(zhí)行順序和時間。動態(tài)調(diào)度在作業(yè)執(zhí)行過程中根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整作業(yè)的執(zhí)行順序和時間。調(diào)度策略要求任務(wù)必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則會產(chǎn)生嚴重的后果。硬實時系統(tǒng)任務(wù)可以在規(guī)定的時間內(nèi)完成，但延遲時間越短越好。軟實時系統(tǒng)周期性任務(wù)、非周期性任務(wù)、間隔性任務(wù)。實時任務(wù)的分類實時系統(tǒng)調(diào)度03死鎖與饑餓死鎖的產(chǎn)生與預(yù)防競爭資源多個進程因競爭有限的資源而無法繼續(xù)執(zhí)行。環(huán)路等待進程間的等待形成一個環(huán)路，每個進程都在等待下一個進程釋放資源。避免死鎖的算法如銀行家算法、避免環(huán)路等待等。資源預(yù)先分配所有資源預(yù)先分配給進程，避免動態(tài)分配。資源分級按照資源的緊急性進行分級，優(yōu)先滿足高等級資源。死鎖的產(chǎn)生與預(yù)防資源分配圖：通過圖論方法檢測是否存在環(huán)路等待。解除方法資源搶占：按照一定的策略搶占部分資源，打破死鎖狀態(tài)。檢測方法銀行家算法：通過檢查是否滿足安全狀態(tài)來檢測死鎖。終止進程：選擇一個或多個進程進行終止，打破環(huán)路等待。010203040506死鎖的檢測與解除01饑餓定義02當(dāng)一個或多個進程長時間無法獲得足夠資源時，稱為饑餓。03解決方案04優(yōu)先級調(diào)度：為進程設(shè)置優(yōu)先級，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級進程。05多隊列調(diào)度：將進程分為多個隊列，按順序調(diào)度每個隊列的進程。06時間片輪轉(zhuǎn)：為每個進程分配一個時間片，時間片結(jié)束后重新調(diào)度。饑餓及其解決方案04進程與處理機管理的應(yīng)用任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)通過進程調(diào)度算法，將處理機分配給各個進程，實現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。資源管理操作系統(tǒng)負責(zé)管理進程所需的資源，如內(nèi)存、文件、設(shè)備等，確保資源分配的公平性和有效性。進程同步與通信操作系統(tǒng)提供進程同步和通信機制，實現(xiàn)進程間的協(xié)調(diào)與合作。在操作系統(tǒng)中的應(yīng)用容錯與恢復(fù)分布式系統(tǒng)中的進程管理機制能夠快速檢測和恢復(fù)故障，保證系統(tǒng)的高可用性。資源共享分布式系統(tǒng)中的進程可以共享計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等資源，提高資源利用率。負載均衡分布式系統(tǒng)通過進程調(diào)度實現(xiàn)負載均衡，將請求分發(fā)到各個節(jié)點，提高系統(tǒng)整體性能。在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用自動化部署與管理云計算平臺提供自動化部署和管理工具，簡化應(yīng)用上線和運維過程。多租戶隔離云計算平臺通過進程隔離技術(shù)，實現(xiàn)多租戶之間的資源隔離和安全保障。彈性伸縮云計算平臺通過動態(tài)調(diào)整虛擬機的數(shù)量和資源配置，實現(xiàn)應(yīng)用的彈性伸縮，滿足業(yè)務(wù)需求。在云計算中的應(yīng)用05未來展望隨著多核處理器的普及，如何更有效地利用多核資源，提高處理器的整體利用率，成為了一個重要的挑戰(zhàn)。資源利用率隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域的發(fā)展，對實時性要求高的應(yīng)用越來越多，如何滿足這些應(yīng)用的實時性需求，是進程與處理機管理面臨的挑戰(zhàn)之一。實時性需求隨著環(huán)保意識的提高，如何降低處理器的能耗，實現(xiàn)綠色計算，也是進程與處理機管理面臨的挑戰(zhàn)之一。能耗管理進程與處理機管理的挑戰(zhàn)利用不同類型的處理器（如CPU、GPU、FPGA等）協(xié)同工作，以實現(xiàn)更高效的處理能力。異構(gòu)計算通過將任務(wù)分解并在多個處理器上并行處