计算机资源管理

计算机资源管理演讲人：日期：CATALOGUE目录资源管理概述处理器管理存储器管理I/O设备管理信息管理资源共享与冲突解决资源使用费用计算与优化01资源管理概述资源定义与分类硬件资源包括计算机、网络设备、存储设备、输入输出设备等物理设备。软件资源包括操作系统、数据库、应用程序、开发工具等软件。人力资源包括计算机用户、系统管理员、开发人员、运维人员等。数据资源包括结构化数据、非结构化数据、业务数据、日志数据等。提高资源利用率通过对资源进行有效管理，可以提高资源的利用率，避免资源的浪费和闲置。保障资源安全资源管理可以确保资源的安全性和可靠性，防止非法访问和数据泄露。提高系统性能通过对资源的合理分配和调度，可以提高系统的运行效率和性能。降低管理成本有效的资源管理可以降低资源的管理成本，提高管理效率。资源管理的重要性资源管理程序的功能资源监控实时监控计算机系统中各种资源的使用情况，包括CPU、内存、磁盘、网络等。资源分配根据业务需求，合理分配和调度资源，确保资源的优化配置和高效利用。资源调度根据任务的优先级和资源的可用性，对资源进行动态调度和调整。资源回收对于不再使用的资源，及时进行回收和释放，避免资源的浪费和占用。02处理器管理指物理处理器中的核心数量，直接影响处理器的并行计算能力。指处理器每秒钟能够执行的指令数，通常以MHz或GHz为单位。处理器缓存是位于处理器与主存之间的快速存储器，用于存储处理器频繁访问的数据。指处理器的设计方式，包括指令集、寄存器、运算器等。处理器的基本概念处理器核心数处理器频率缓存处理器架构优先级调度根据任务的优先级分配处理器资源，保证高优先级任务优先执行。抢占式调度当更高优先级任务到达时，可以抢占当前正在执行的任务的处理器资源，确保高优先级任务及时得到执行。多级队列调度将任务分成多个优先级不同的队列，每个队列采用不同的调度策略，以提高处理器资源的利用率。时间片轮转调度将处理器资源分成时间片，每个任务轮流占用一个时间片，实现多任务并发执行。处理器调度的策略01020304处理器分配与回收机制操作系统根据任务的计算需求，将处理器资源分配给各个任务，可以采用静态分配或动态分配的方式。分配机制当任务执行完成或主动放弃处理器资源时，操作系统将回收这些资源，以便重新分配给其他任务使用。在多任务环境下，操作系统需确保处理器资源不被某个任务长期占用，以避免其他任务得不到及时响应。回收机制操作系统通过监控任务的执行情况，动态调整处理器资源的分配，以实现负载的均衡分布，提高系统整体性能。负载均衡01020403处理器资源保护03存储器管理存储器的层次结构缓存（Cache）高速但容量较小的存储器，用于存储处理器即将使用的数据和指令。主存（RAM）容量比缓存大，速度较慢，用于存储当前正在运行的程序和数据。辅存（硬盘、SSD）容量大，速度慢，用于长期存储数据和程序。存储器层次结构的意义通过不同层次的存储器，实现速度、容量和成本之间的平衡。内存分配与回收技术静态内存分配01在程序编译时为其分配固定大小的内存空间，内存空间在程序运行期间保持不变。动态内存分配02在程序运行期间根据需要动态分配和释放内存空间，提高内存利用率。垃圾回收（GarbageCollection）03自动回收不再使用的内存空间，避免内存泄漏。内存分配和回收技术的目标04提高内存利用率、降低内存碎片、避免内存泄漏。虚拟内存技术虚拟内存的基本概念通过硬件和软件技术，将辅存作为主存的扩展，从而为用户提供一个比实际主存大得多的地址空间。虚拟内存的实现方式分页（Paging）和段式存储管理（Segmentation）。虚拟内存的优点可以运行比物理内存大的程序、提高内存利用率、优化内存管理。虚拟内存的缺点增加系统开销、降低程序运行速度、可能导致磁盘碎片。04I/O设备管理低速设备（如键盘、鼠标）、中速设备（如打印机）和高速设备（如磁盘驱动器、网络适配器）。按数据传输速率分类块设备（如磁盘、光盘）和字符设备（如键盘、显示器）。按信息交换的单位分类传输速率、数据传输单位、数据格式、寻址能力、设备共享性。设备特点I/O设备的分类与特点设备初始化对设备进行必要的设置和初始化操作，使设备处于正常工作状态。设备控制通过设备驱动程序控制设备的运行，包括启动、停止、读、写等操作。数据传输负责在设备和内存之间传输数据，确保数据的正确性和完整性。错误处理处理设备在工作过程中可能出现的错误和异常情况，保障系统的正常运行。设备驱动程序的功能设备分配策略独占分配、共享分配、虚拟分配。I/O设备分配与回收策略01设备回收策略缓冲、缓存、SPOOLing（假脱机）。02设备分配与回收算法先来先服务、优先级策略、短作业优先、时间片轮转。03设备状态监视实时监测设备的使用状态，及时回收闲置设备，提高设备利用率。0405信息管理信息的表示与存储数字表示计算机内部采用二进制数字系统，所有信息都转化为0和1的组合进行存储和处理。文字表示文字在计算机中通过字符编码（如ASCII码）进行表示，以便计算机能够识别和处理。图像和声音表示图像和声音通过特定的编码方式转换为二进制数据，以便于存储和传输。数据存储信息存储在计算机的硬盘、内存、光盘等介质上，这些存储介质具有不同的存取速度、容量和可靠性。计算机通过文件目录结构来组织和管理文件，包括树形结构和网状结构等。为便于管理和访问，计算机对文件进行命名，命名规则包括文件名、扩展名等。文件的访问方式有顺序访问、直接访问、索引访问等多种方式，具体方式根据文件类型和存储介质而定。计算机允许多个用户共享文件，同时采取加密、权限控制等措施保护文件的安全性和隐私。文件的组织与访问方式文件目录结构文件命名规则文件访问方式文件共享与保护文件系统的安全性与可靠性数据备份为防止数据丢失或损坏，需定期对数据进行备份，并建立相应的恢复机制。病毒防护计算机需安装防病毒软件，防止病毒破坏文件系统或窃取数据。访问控制通过用户名和密码等方式限制对文件的访问权限，确保只有授权用户才能访问和操作文件。文件加密对重要文件进行加密处理，即使文件被未经授权的用户访问，也无法获取其中的内容。06资源共享与冲突解决资源共享的需求在多用户环境中，资源的高效利用和共享是提高计算机资源利用率的重要手段。资源共享的问题共享资源的竞争会导致资源分配不均、数据不一致以及资源滥用等问题。资源共享的需求与问题资源冲突的检测通过监控资源的占用情况和使用频率，及时发现并处理资源冲突。资源冲突的预防建立合理的资源分配机制，设定资源的访问权限和优先级，预防资源冲突的发生。资源冲突的检测与预防包括资源竞争仲裁、资源分配策略调整、优化资源使用方式等。冲突解决策略资源竞争严重时，可考虑采用资源预约、资源配额、资源隔离等方法，确保每个用户都能公平、合理地使用资源。冲突解决方法冲突解决策略与方法07资源使用费用计算与优化硬件费用包括计算机、服务器、网络设备等硬件设备的折旧、维护、升级等费用。软件费用包括操作系统、数据库、办公软件等软件授权费用及升级、维护费用。人力费用计算机资源的管理、维护、技术支持等人员的工资及培训费用。其他费用如电力、空调、房租等基础设施费用以及保险费用等。资源使用费用的构成费用计算模型与方法成本核算法对资源使用各项费用进行统计和汇总，计算出总成本，再根据使用量进行分摊。作业成本法将资源使用费用分配到各个作业上，再根据作业的成本计算出资源使用费用。边际成本法通过分析资源使用的边际成本，确定资源使用的最优量和费用。固定成本与变动成本法将资源使用费用分为固定成本和变动成本，根据不同情况进行调整。资源优化