操作系统 处理机管理
第四章Operating System处理机管理
2. 面向系统的调度性能准则 吞吐量：单位时间内所完成的作业数， 吞吐量：单位时间内所完成的作业数，跟作 业本身特性和调度算法都有关系－－ －－批处理 业本身特性和调度算法都有关系－－批处理 系统 处理机利用率：－－ ：－－大中型主机 处理机利用率：－－大中型主机 各种设备的均衡利用： 各种设备的均衡利用：如CPU繁忙的作业和 繁忙的作业和 I/O繁忙（指次数多，每次时间短）的作业搭 繁忙（ 繁忙 指次数多，每次时间短） －－大中型主机 配－－大中型主机 3. 调度算法本身的调度性能准则 易于实现 执行开销小
2. 时间片长度的确定
时间片长度变化的影响
– 过长－>退化为 过长－ 退化为 退化为FCFS算法，进程在一个时间片内都执行 算法， 算法
完，响应时间长。 响应时间长。 – 过短－>用户的一次请求需要多个时间片才能处理完，上 过短－ 用户的一次请求需要多个时间片才能处理完 用户的一次请求需要多个时间片才能处理完， 下文切换次数增加，响应时间长。 下文切换次数增加，响应时间长。
4.2.4.3 线性优先级调度算法 Robin） （SRR, Selfish Round Robin）
统吞吐量
低级调度也称微观调度，从处理机资源分配的角度来看， 低级调度也称微观调度，从处理机资源分配的角度来看， 处理机需要经常选择就绪进程或线程进入运行状态， 处理机需要经常选择就绪进程或线程进入运行状态，低级 调度的时间尺度通常是毫秒级的。 调度的时间尺度通常是毫秒级的。由于低级调度算法的频 繁使用，要求在实现时做到高效 繁使用，
4.2.4.1 静态优先级
创建进程时就确定，直到进程终止前都不改变。通常 创建进程时就确定，直到进程终止前都不改变。 是一个整数。 是一个整数。
哈工大操作系统读书笔记
哈工大操作系统读书笔记在哈尔滨工业大学的计算机科学与技术专业的学习中，操作系统是我们学科的核心课程之一。
为了更好地掌握操作系统的基本原理和技术，我认真阅读了相关教材，并做了一些笔记。
一、操作系统的基本概念1. 操作系统定义：操作系统是控制计算机硬件和软件资源，管理用户程序运行，提供用户界面和应用程序开发环境的一种系统软件。
2. 操作系统功能：主要功能包括处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理以及用户界面。
二、处理机管理1. 进程的定义：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。
2. 进程的状态：包括新建、就绪、运行和阻塞四种状态。
3. 进程控制块PCB：用于描述进程的基本信息和运行状态。
4. 进程调度算法：包括先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先等。
三、存储管理1. 内存分配方式：包括固定分区、可变分区、分页和分段。
2. 内存置换算法：包括先进先出、最近最少使用、最佳置换算法等。
3. 虚拟内存的概念：通过将内存和外存统一管理，为用户提供一个比实际内存大得多的虚拟内存空间。
四、文件管理1. 文件系统的概念：文件系统是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件部分。
2. 文件的分类：按性质分为系统文件和用户文件；按内容分为文本文件和二进制文件；按存储方式分为顺序文件和随机文件。
3. 文件的访问方式：包括顺序访问和随机访问。
五、设备管理1. 设备驱动程序的概念：设备驱动程序是操作系统与硬件设备交互的接口，负责设备的初始化和释放、设备的读写操作以及设备的状态查询等。
2. 缓冲技术的概念：缓冲技术是解决I/O设备速度与CPU速度不匹配问题的一种方法，通过在内存中开辟一块缓冲区，暂时存放输入输出数据，以实现数据的同步传输。
3. 设备分配与回收：设备分配的主要任务是确定哪些进程可以使用哪些设备，并满足设备的互斥使用和独立性等约束条件；设备回收的任务是在进程终止时，将设备的使用权收回并重新分配给其他进程使用。
处理机管理文件管理作业管理
处理机管理文件管理作业管理计算机是现代社会中不可或缺的工具，而计算机中最重要的组成部分就是处理器。
处理器是计算机中的核心，负责执行各种指令，实现各种计算、操作和运行。
处理器的管理对于计算机的性能和效果至关重要。
同时，文件管理和作业管理也是计算机系统中不可或缺的部分，它们负责对计算机中的文件和作业进行管理和维护，确保计算机的正常运行。
处理机管理处理机管理是计算机系统中最重要的一部分，它负责对处理器进行管理和调度。
处理器的管理包括对处理器的分配、调度和协调，以及对处理器的性能和效率进行优化和提升。
处理器的调度对于计算机系统的性能和效果影响很大，因此处理器的管理是计算机系统中必不可少的部分。
文件管理文件管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责对计算机中的文件进行管理和维护。
文件管理包括对文件的创建、存储、访问和删除等操作，同时还包括对文件进行备份和恢复等操作。
文件管理对于计算机系统中的数据安全和数据完整性至关重要，因此它是计算机系统中必不可少的部分。
作业管理作业管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责对计算机中的作业进行管理和维护。
作业管理包括对作业的提交、调度、执行和控制等操作，同时还包括对作业进行监控和调整等操作。
作业管理对于计算机系统中的任务执行和任务效率至关重要，因此它是计算机系统中必不可少的部分。
处理机管理、文件管理和作业管理是计算机系统中三个重要的组成部分，它们共同构成了计算机系统的基础。
处理机管理负责对处理器进行管理和调度，文件管理负责对计算机中的文件进行管理和维护，作业管理负责对计算机中的作业进行管理和维护。
这三个部分共同构成了计算机系统的框架，确保计算机系统的正常运行和高效运行。
在处理机管理、文件管理和作业管理中，需要注意各种问题。
例如，在处理机管理中，需要注意处理器的分配和调度，以及处理器的利用率和效率等问题；在文件管理中，需要注意文件的存储和访问权限，以及文件的备份和恢复等问题；在作业管理中，需要注意作业的提交和调度，以及作业的执行和效率等问题。
处理机管理
进程调度
进程调度的功能 调度方式 非剥夺方式 剥夺方式 常用的进程调度算法 调度用的进程状态变迁图的分析
26
平均周转时间 t = 1.55 平均带权周转时间 w = 5.15
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操作系统的资源管理 (2) —— 进程调度
1. 进程调度的功能 进程调度的功能
进程管理的数据结构 决定调度策略 优先调度 —— 就绪队列按进程优先级高低排序
先来先服务 —— 就绪队列按进程来到的先后次序排序 实施处理机的分配和回收
处理机的多级调度 作业调度 进程调度
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操作系统的资源管理 (2) —— 处理机的多级调度
1. 处理机调度的功能
确定数据结构 确定调度策略 (调度原则) 调度原则) 给出调度算法 实施处理机分派
不同类型的操作系统往往采用不同的处理机分配方法
4
操作系统的资源管理 (2) —— 处理机的多级调度
2. 批处理系统中的处理机调度
4. 作业调度算法性能的衡量的功能
采用平均周转时间和平均带权周转时间衡量作业调度算法 性能的好坏。 周转时间 一个作业提交给计算机系统到该作业的结果返回给用户所 需要的时间。 定义 ti = tci - tsi ti—作业i的周转时间 tci—作业i的完成时间 意义 说明作业 i 在系统中停留时间的长短 平均周转时间 t =
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操作系统的资源管理 (2) —— 进程调度
2. 进程调度的方式 进程调度的方式
什么是调度方式 当一进程正在处理机上执行时，若有某个更为“重要而紧 迫”的进程需要运行，系统如何分配处理机。 非剥夺方式 让正在执行的进程继续执行，直到该进程完成或发生某事 件而进入“完成”或“阻塞”状态时，才把处理机分配给 “重要而紧迫”的进程。 剥夺方式 当“重要而紧迫”的进程一到，便暂停正在执行的进程， 立即把处理机分配给优先级更高的进程。
操作系统五大管理功能
操作系统五大管理功能操作系统的五大管理功能是基本功能，也是重要功能。
下面由店铺为大家整理了操作系统的五大管理功能的相关知识，希望对大家有帮助!操作系统五大管理功能系统是管理和控制计算机系统中的所有硬件、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
计算机系统的主要硬件资源有处理器、存储器、外部设备，软件资源以文件形式存在外存储器上。
因此从资源管理和用户接口的观点上看，操作系统具有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和提供用户接口的功能。
操作系统五大管理功能之1.处理机管理计算机系统中处理机是最宝贵的系统资源，处理机管理的目的是要合理地按的时间，以保证多个作业能顺利完成并且尽量提高CPU的效率，使用户等待的时间最少。
操作系统对处理机管理策略不同，提供作业处理方式也就不同，例如，批处理方式、分时处理方式和实时处理方式。
操作系统五大管理功能之2.存储管理存储管理的主要工作是对内存储器进行合理分配、有效保护和扩充。
操作系统五大管理功能之3.设备管理当用户程序要使用外部设备时，设备管理控制(或调用)驱动程序使外部设备工作，并随时对该设备进行监控，处理外部设备的中断请求等。
操作系统五大管理功能之4.文件系统管理以上三种管理都是针对计算机的硬件资源的管理。
文件系统管理则是对软件资源的管理。
为了管理庞大的系统软件资源及用户提供的程序和数据，操作系统将它们组织成文件的形式，操作系统对软件的管理实际上是对文件系统的管理。
操作系统五大管理功能之5.用户接口计算机用户与计算机的交流是通过操作系统的用户接口(或称用户界面)完成的。
操作系统为用户提供的接口有两种，一是操作界面;二是操作系统的功能服务界面。
操作系统五大管理功能将本文的Word文档下载到电脑，方便收藏和打印推荐度：点击下载文档文档为doc格式。
计算机操作试题及答案
计算机操作试题及答案题目一：1. 什么是操作系统？操作系统是计算机系统中的一部分，它负责管理和控制计算机硬件与软件资源，为用户和应用程序提供一个统一的、友好的界面和服务环境。
2. 请简述操作系统的四个基本功能。
（1）处理机管理：分配和控制处理机资源，实现进程的调度和管理。
（2）存储器管理：管理计算机的内存资源，包括内存分配、地址映射和内存保护等。
（3）文件管理：管理计算机的外存资源，提供文件的组织、存储和访问服务。
（4）设备管理：管理计算机的各类外部设备，负责设备的分配、控制和处理。
3. 请简述进程与线程的区别。
进程是指在操作系统中正在运行中的一个程序，它是资源分配的最小单位。
线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。
不同线程之间共享该进程的地址空间和资源，线程之间的切换比进程切换更快，有利于提高系统的并发性和效率。
4. 请简述进程的状态转换及转换条件。
进程的状态包括：就绪状态、运行状态和阻塞状态。
状态转换及转换条件如下：（1）新建状态 -> 就绪状态：创建一个新的进程。
（2）就绪状态 -> 运行状态：获得了足够的处理机资源。
（3）运行状态 -> 阻塞状态：等待某个事件的发生。
（4）运行状态 -> 就绪状态：时间片用完，需要切换到其他进程执行。
（5）阻塞状态 -> 就绪状态：等待的事件发生，可以继续执行。
5. 请简述死锁的定义，并列举至少三个产生死锁的必要条件。
死锁是指在多个进程之间互相请求对方的资源，导致所有进程无法继续运行的状态。
产生死锁的必要条件包括：（1）互斥条件：每个资源同时只能被一个进程占用。
（2）占有并等待条件：进程已经占有至少一个资源，并等待获取其他进程占有的资源。
（3）不可剥夺条件：进程已经拥有的资源在未使用完之前不能被其他进程抢占。
（4）循环等待条件：存在一个资源的循环等待链，使得每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。
答案一：1.操作系统是负责管理和控制计算机硬件与软件资源的一部分。
操作系统的主要功能有处理机管理
操作系统的主要功能——处理机管理引言操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理计算机硬件资源和提供用户与计算机系统交互的接口。
操作系统的主要功能之一是处理机管理。
处理机管理涉及到对计算机的CPU（中央处理器）的合理分配和调度，以提高计算机系统的整体性能和效率。
本文将详细介绍处理机管理的主要功能以及相关的概念和算法。
处理机管理的基本概念进程一个进程可以看做是正在执行的程序的实例。
它包括程序的指令、数据和相关的执行状态信息。
操作系统通过进程的创建、撤销、控制和同步，来管理计算机中的多个任务。
线程线程是进程中的一个执行单元，是进程中的实际工作者。
一个进程可以包含多个线程，线程共享进程的资源和上下文信息。
操作系统通过线程的创建、调度和同步，来提高计算机系统的并发度和响应能力。
进程调度进程调度是指按照某种算法从就绪队列中选择一个进程，使之占用处理机运行。
常用的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转、优先级调度等。
线程调度线程调度是指操作系统决定何时将处理机切换到另一个线程上运行的过程。
线程调度算法旨在确保公平性、提高响应时间、最大程度地利用处理机资源等。
上下文切换当操作系统将处理机从一个进程或线程切换到另一个进程或线程时，需要保存当前进程或线程的上下文（包括程序计数器、寄存器等）以及加载下一个进程或线程的上下文。
这个过程就是上下文切换。
处理机管理的主要功能进程与线程管理操作系统负责进程和线程的创建、撤销和控制。
它为每一个进程和线程分配所需的资源，并提供进程和线程间的通信机制（如共享内存、消息传递等）。
操作系统还负责确保进程和线程的运行顺序和优先级，以充分利用系统资源。
进程和线程调度操作系统通过进程和线程调度算法来决定处理机分配给哪个进程或线程运行。
这些调度算法旨在提高系统的性能和响应能力，保证不同进程和线程之间的公平性。
上下文切换管理上下文切换是切换进程或线程执行所需的关键操作。
操作系统的主要功能包括处理机管理存储管理
操作系统的主要功能包括处理机管理和存储管理1. 引言操作系统是计算机系统中必不可少的核心软件之一，它主要负责管理计算机硬件资源以及为应用程序提供一个良好的运行环境。
操作系统具有多项重要功能，其中最重要的包括处理机管理和存储管理。
本文将详细介绍这两个功能，并探讨它们在操作系统中的作用。
2. 处理机管理处理机管理是操作系统的一项重要功能，它负责对计算机的CPU资源进行有效地调度和管理，以确保系统运行的高效性和公平性。
2.1 进程调度进程调度是处理机管理的核心内容之一。
当多个应用程序同时运行时，操作系统要合理地分配CPU的执行时间，以确保每个应用程序都能得到公平的处理器时间片。
常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。
2.2 进程同步与互斥在操作系统中，可能会出现多个进程同时访问共享资源的情况，为了避免出现竞争条件和死锁等问题，操作系统需要提供进程同步与互斥的机制。
常用的同步和互斥方法包括信号量、互斥锁等。
2.3 进程通信操作系统还负责为不同的进程提供通信机制，以便它们能够进行有效的信息交换和共享。
常见的进程通信方式包括管道、消息队列、共享内存等。
3. 存储管理存储管理是操作系统的另一个重要功能，它负责对计算机的内存资源进行有效地分配和管理，以确保应用程序能够正常运行并充分利用内存空间。
3.1 内存分配操作系统需要分配和回收内存空间，以满足不同应用程序的需要。
常见的内存分配方式包括连续分配、非连续分配等。
3.2 内存保护与地址转换操作系统需要确保不同应用程序之间的内存空间是隔离的，以防止一个应用程序对其他应用程序的内存造成破坏。
此外，操作系统还负责将逻辑地址转换为物理地址，以实现有效的内存访问。
3.3 虚拟存储虚拟存储是现代操作系统的重要特性之一，它允许应用程序访问比实际物理内存更大的地址空间。
操作系统通过使用虚拟内存技术，将不常用的内存页面从内存中换出到磁盘上，以释放内存空间给其他应用程序使用。
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实验一、处理机管理
一、实验内容
处理机管理是操作系统中非常重要的部分。
为深入理解进程管理部分功能，设计几个调度算法，模拟实现处理机的调度。
二、实验目的
在多道程序或多道任务系统中，系统同时处于就绪态的进程有若干个。
也就是说能运行的进程远远大于处理机个数。
为了使系统中的各进程能有条不紊地运行，必须选择某种调度策略，以选择一进程占用处理机。
要求学生设计一个模拟单处理机调度算法，以巩固和加深处理机调度的概念。
三、实验题目
1、设计一个按时间片轮转法调度的算法（代码见四，需调试并加注释）
在做2～5之前制作一菜单，以调用各算法
2、在1基础上增加一个按先来先服务调度的算法
3、在2基础上增加一个按优先级调度的算法
4、*在3基础上增加一个短作业优先的算法
5、*在4基础上增加一个高响应比的算法
打“*”题目属较难题目。
四、实验程序
1、时间片轮转法调度的算法C实现：
运行结果：
Java实现
关键代码：
当前处于处理机的进程的执行过程时间片轮转算法实现：
输入：
输出：
时间片为 1 时：
（运行过程）
（计算周转时间和带权周转时间）
时间片为 4 时：
2、先来先服务算法
关键代码：
输入情况：（为了避免重复调试输入数据，于是从文本文件中读取数据）输出结果：
3、优先级调度算法关键代码：
输入情况：输出结果：
3、短作业优先（注意此短作业优先是非抢占式的！）
关键代码：
短作业优先算法和先来先服务算法思想类似，短作业主要是判断当前到达的进程的服务时间是否是就绪队列中最小的，如果是，则在当前进程执行完毕后，此短作业处于就绪队列的头部
输入：
输出结果：
5、高响应比优先级调度算法
设置了8个进程任务，由系统自动产生。