操作系统原理资源分配与调PPT教案学习.pptx

操作系统原理中的资源分配与调度是操作系统核心功能之一，旨在高效、公平地管理计算机系统的硬件和软件资源，确保系统的稳定性和性能。本节主要探讨资源管理的目的、资源的分类、分配机构、分配策略以及死锁的预防和处理。 资源管理的主要目标包括：提高资源利用率，确保所有用户在合理的时间内获取所需资源，对不可共享资源实施互斥使用，以及避免因资源分配不当导致的死锁。为了实现这些目标，资源管理涉及多个方面，如建立资源的描述数据结构，制定资源分配和调度的原则，执行分配操作，以及实施存取控制和安全保护。 资源可以按照不同的方式进行分类，这通常取决于资源的性质和操作系统的需求。在实际系统中，常见的数据结构如进程控制块（PCB）、就绪队列和等待队列用于描述和管理资源分配状态。 资源分配策略分为静态分配和动态分配。静态分配在进程开始时一次性分配所有资源，直至进程结束，但效率较低。动态分配则根据进程的实时需求进行分配，提高了资源利用率，但也可能导致死锁。常见的分配策略包括先请求先服务（FIFO）、优先级调度和基于设备特性的调度。 死锁是操作系统中一个严重的问题，发生在两个或多个进程相互等待对方释放资源而无法继续执行的状态。例如，当两个进程各自占用一种资源并请求对方持有的资源时，就会出现死锁。为防止死锁，需要了解产生死锁的四个必要条件：互斥条件（资源不能同时被多个进程使用）、不可剥夺条件（已分配的资源在使用完毕前不能被强制回收）、部分分配条件（进程已获得部分资源但还需其他资源）和环路等待条件（存在一个进程循环等待资源的链条）。解决死锁通常采取破坏这些条件中的某一个，比如通过避免循环等待或引入资源预分配机制。 预防死锁的方法包括资源预分配、资源有序分配、设置超时机制和死锁检测与恢复。其中，银行家算法是一个著名的死锁预防策略，通过预先计算系统能够满足的最大需求，确保系统不会进入不安全状态。此外，操作系统还可以通过资源剥夺、回滚进程状态或杀死进程来解除死锁。 操作系统中的资源分配与调度是一个复杂而关键的主题，涉及到多方面的策略和机制，旨在平衡系统效率、公平性和稳定性。理解并掌握这些原理对于设计和优化操作系统至关重要。