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《处理机管理》ppt课件•处理机管理概述•处理机的硬件组成•处理机操作系统•处理机调度与死锁•处理机性能评价•处理机管理的发展趋势01处理机管理概述处理机管理的定义定义处理机管理是对计算机系统中处理机的分配、运行和切换等管理工作的总称目的确保处理机的高效、安全和可靠运行,满足用户需求和提高系统性能处理机管理的重要性提高系统性能01合理的处理机管理能够优化资源分配,减少处理机空闲时间,提高系统整体性能保障系统安全02有效的处理机管理能够避免死锁、竞争条件等并发问题,确保系统安全稳定运行满足用户需求03处理机管理直接关系到用户任务的响应时间和吞吐量,良好的处理机管理能够提供更好的用户体验处理机管理的历史与发展早期发展在计算机发展的早期,处理机管理主要关注硬件资源的分配和调度多任务和多用户系统随着计算机技术的发展,出现了多任务和多用户系统,处理机管理开始涉及任务调度和并发控制现代操作系统现代操作系统中,处理机管理更加复杂,涉及虚拟化、云计算等技术,旨在提高系统效率和资源利用率02处理机的硬件组成CPU的组成与功能组成运算器、控制器和寄存器功能执行指令、控制协调各部件工作、存储中间结果和数据传存储器的分类与作用分类RAM、ROM、Flash Memory等作用存储程序和数据,实现快速读写和永久保存I/O设备与处理机的连接方式连接方式并行和串行接口作用实现数据传输和设备控制03处理机操作系统操作系统的定义与功能定义操作系统是计算机系统中用于管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件,是计算机系统的核心组成部分功能操作系统具有进程管理、内存管理、文件管理、设备管理等功能,负责协调和管理计算机系统中各个硬件和软件资源,保证计算机系统的正常运行操作系统的分类010203根据运行环境根据功能根据使用性质可分为单机操作系统和网可分为批处理操作系统、可分为专用操作系统和通络操作系统分时操作系统、实时操作用操作系统系统等常见操作系统介绍Windows Linux微软公司开发的桌面操作系统,广泛应用于开源的类UNIX操作系统,广泛应用于服务个人计算机领域器、嵌入式系统等领域Mac OSAndroid苹果公司开发的桌面操作系统,具有高度的基于Linux的移动操作系统,广泛应用于智稳定性和安全性能手机和平板电脑等领域04处理机调度与死锁处理机调度的基本概念进程程序的一次执行,是系统进行资源分配和调度的1基本单位进程状态就绪状态、执行状态、阻塞状态和终止状态2进程切换保存和恢复进程状态,并改变其运行环境的过程3调度算法的分类与比较先进先出算法(FIFO)短作业优先算法(SJF)按照进程到达的先后顺序进行调度根据进程的估计运行时间进行调度,运行时间短的优先优先级调度算法多级反馈队列调度算法根据进程的优先级进行调度,优先级高的优根据进程的紧迫程度和优先级进行调度,满先足不同需求死锁的产生与预防死锁定义两个或多个进程在执行过程中,因竞争资源而造成的一种相互等待的现象,若无外力作用,它们都将无法向前推进死锁产生条件互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件预防死锁的方法避免产生死锁的必要条件、系统动态地实施预防措施、允许系统自行恢复并解脱死锁05处理机性能评价处理机性能评价指标运算速度存储容量处理机执行指令和数据传输的速度,通常包括内存和外存的容量,以及缓存容量以每秒执行的百万条指令数(MIPS)或每存储容量的大小直接影响处理机处理数据秒浮点运算次数(GFLOPS)来衡量的能力能耗可靠性处理机在工作过程中消耗的能量,是评价处理机在规定条件下和规定时间内完成规处理机性能的重要指标之一,低能耗对于定功能的能力,包括平均无故障时间节能减排和降低运行成本具有重要意义(MTBF)和故障修复时间(MTTR)处理机性能评价方法模拟器实际应用性能评估基准测试通过运行一系列标准化的测试使用模拟器模拟实际应用场景,在实际应用中测试处理机的性程序来评估处理机的性能,如通过模拟运行来评估处理机的能,这种方法更接近实际使用SPECint、SPECfp等性能情况,但测试结果受应用负载和环境影响较大提高处理机性能的途径优化指令集多核技术根据特定应用的需求,设计和优化指通过将多个处理器核集成在一个芯片令集,以提高处理机的运算速度和效上,实现并行处理和协同计算,提高率处理机的计算能力和效率并行算法和编程技术缓存优化采用并行算法和并行编程模型,充分通过优化缓存容量和缓存替换算法,利用多核处理器的计算能力,提高程减少缓存缺失率,提高处理机的运算序的执行效率效率06处理机管理的发展趋势多核处理器的应用与发展多核处理器已成为现代计算机系统的主流,通过将多个核心集成到一个芯片上,提高了处理器的并行处理能力和能效随着工艺技术的不断进步,多核处理器在性能和功耗方面取得了显著提升,为各种应用领域提供了强大的计算支持未来多核处理器的发展将更加注重核心间的通信和协同工作,以提高整体性能和能效云计算时代的处理机管理云计算的发展将进一步推动处理机管云计算技术的兴起为处理机管理带来理的创新和变革,实现更加高效、智了新的挑战和机遇,通过虚拟化和分能的处理机管理布式计算技术,实现了资源的灵活调度和高效利用云计算环境下的处理机管理需要关注资源池化、弹性伸缩、自动化部署等方面,以满足用户对高性能、低成本、快速响应的需求处理机管理的新技术与发展方向随着技术的不断发展,处理机管理领域涌现出许多新技术,如异构计算、神经网络处理器、量子计算等这些新技术为处理机管理带来了新的发展方向和机会,有助于提高处理器的性能、能效和智能化水平处理机管理未来的发展将更加注重与系统其他组件的协同优化,以实现整个计算机系统的性能提升和能效改进THANKS感谢观看。