計算機資源管理演講人：日期：CATALOGUE目錄資源管理概述處理器管理存儲器管理I/O設備管理信息管理資源共享與沖突解決資源使用費用計算與優化01資源管理概述資源定義與分類硬件資源包括計算機、網絡設備、存儲設備、輸入輸出設備等物理設備。軟件資源包括操作系統、數據庫、應用程序、開發工具等軟件。人力資源包括計算機用戶、系統管理員、開發人員、運維人員等。數據資源包括結構化數據、非結構化數據、業務數據、日志數據等。提高資源利用率通過對資源進行有效管理，可以提高資源的利用率，避免資源的浪費和閑置。保障資源安全資源管理可以確保資源的安全性和可靠性，防止非法訪問和數據泄露。提高系統性能通過對資源的合理分配和調度，可以提高系統的運行效率和性能。降低管理成本有效的資源管理可以降低資源的管理成本，提高管理效率。資源管理的重要性資源管理程序的功能資源監控實時監控計算機系統中各種資源的使用情況，包括CPU、內存、磁盤、網絡等。資源分配根據業務需求，合理分配和調度資源，確保資源的優化配置和高效利用。資源調度根據任務的優先級和資源的可用性，對資源進行動態調度和調整。資源回收對于不再使用的資源，及時進行回收和釋放，避免資源的浪費和占用。02處理器管理指物理處理器中的核心數量，直接影響處理器的并行計算能力。指處理器每秒鐘能夠執行的指令數，通常以MHz或GHz為單位。處理器緩存是位于處理器與主存之間的快速存儲器，用于存儲處理器頻繁訪問的數據。指處理器的設計方式，包括指令集、寄存器、運算器等。處理器的基本概念處理器核心數處理器頻率緩存處理器架構優先級調度根據任務的優先級分配處理器資源，保證高優先級任務優先執行。搶占式調度當更高優先級任務到達時，可以搶占當前正在執行的任務的處理器資源，確保高優先級任務及時得到執行。多級隊列調度將任務分成多個優先級不同的隊列，每個隊列采用不同的調度策略，以提高處理器資源的利用率。時間片輪轉調度將處理器資源分成時間片，每個任務輪流占用一個時間片，實現多任務并發執行。處理器調度的策略01020304處理器分配與回收機制操作系統根據任務的計算需求，將處理器資源分配給各個任務，可以采用靜態分配或動態分配的方式。分配機制當任務執行完成或主動放棄處理器資源時，操作系統將回收這些資源，以便重新分配給其他任務使用。在多任務環境下，操作系統需確保處理器資源不被某個任務長期占用，以避免其他任務得不到及時響應。回收機制操作系統通過監控任務的執行情況，動態調整處理器資源的分配，以實現負載的均衡分布，提高系統整體性能。負載均衡01020403處理器資源保護03存儲器管理存儲器的層次結構緩存（Cache）高速但容量較小的存儲器，用于存儲處理器即將使用的數據和指令。主存（RAM）容量比緩存大，速度較慢，用于存儲當前正在運行的程序和數據。輔存（硬盤、SSD）容量大，速度慢，用于長期存儲數據和程序。存儲器層次結構的意義通過不同層次的存儲器，實現速度、容量和成本之間的平衡。內存分配與回收技術靜態內存分配01在程序編譯時為其分配固定大小的內存空間，內存空間在程序運行期間保持不變。動態內存分配02在程序運行期間根據需要動態分配和釋放內存空間，提高內存利用率。垃圾回收（GarbageCollection）03自動回收不再使用的內存空間，避免內存泄漏。內存分配和回收技術的目標04提高內存利用率、降低內存碎片、避免內存泄漏。虛擬內存技術虛擬內存的基本概念通過硬件和軟件技術，將輔存作為主存的擴展，從而為用戶提供一個比實際主存大得多的地址空間。虛擬內存的實現方式分頁（Paging）和段式存儲管理（Segmentation）。虛擬內存的優點可以運行比物理內存大的程序、提高內存利用率、優化內存管理。虛擬內存的缺點增加系統開銷、降低程序運行速度、可能導致磁盤碎片。04I/O設備管理低速設備（如鍵盤、鼠標）、中速設備（如打印機）和高速設備（如磁盤驅動器、網絡適配器）。按數據傳輸速率分類塊設備（如磁盤、光盤）和字符設備（如鍵盤、顯示器）。按信息交換的單位分類傳輸速率、數據傳輸單位、數據格式、尋址能力、設備共享性。設備特點I/O設備的分類與特點設備初始化對設備進行必要的設置和初始化操作，使設備處于正常工作狀態。設備控制通過設備驅動程序控制設備的運行，包括啟動、停止、讀、寫等操作。數據傳輸負責在設備和內存之間傳輸數據，確保數據的正確性和完整性。錯誤處理處理設備在工作過程中可能出現的錯誤和異常情況，保障系統的正常運行。設備驅動程序的功能設備分配策略獨占分配、共享分配、虛擬分配。I/O設備分配與回收策略01設備回收策略緩沖、緩存、SPOOLing（假脫機）。02設備分配與回收算法先來先服務、優先級策略、短作業優先、時間片輪轉。03設備狀態監視實時監測設備的使用狀態，及時回收閑置設備，提高設備利用率。0405信息管理信息的表示與存儲數字表示計算機內部采用二進制數字系統，所有信息都轉化為0和1的組合進行存儲和處理。文字表示文字在計算機中通過字符編碼（如ASCII碼）進行表示，以便計算機能夠識別和處理。圖像和聲音表示圖像和聲音通過特定的編碼方式轉換為二進制數據，以便于存儲和傳輸。數據存儲信息存儲在計算機的硬盤、內存、光盤等介質上，這些存儲介質具有不同的存取速度、容量和可靠性。計算機通過文件目錄結構來組織和管理文件，包括樹形結構和網狀結構等。為便于管理和訪問，計算機對文件進行命名，命名規則包括文件名、擴展名等。文件的訪問方式有順序訪問、直接訪問、索引訪問等多種方式，具體方式根據文件類型和存儲介質而定。計算機允許多個用戶共享文件，同時采取加密、權限控制等措施保護文件的安全性和隱私。文件的組織與訪問方式文件目錄結構文件命名規則文件訪問方式文件共享與保護文件系統的安全性與可靠性數據備份為防止數據丟失或損壞，需定期對數據進行備份，并建立相應的恢復機制。病毒防護計算機需安裝防病毒軟件，防止病毒破壞文件系統或竊取數據。訪問控制通過用戶名和密碼等方式限制對文件的訪問權限，確保只有授權用戶才能訪問和操作文件。文件加密對重要文件進行加密處理，即使文件被未經授權的用戶訪問，也無法獲取其中的內容。06資源共享與沖突解決資源共享的需求在多用戶環境中，資源的高效利用和共享是提高計算機資源利用率的重要手段。資源共享的問題共享資源的競爭會導致資源分配不均、數據不一致以及資源濫用等問題。資源共享的需求與問題資源沖突的檢測通過監控資源的占用情況和使用頻率，及時發現并處理資源沖突。資源沖突的預防建立合理的資源分配機制，設定資源的訪問權限和優先級，預防資源沖突的發生。資源沖突的檢測與預防包括資源競爭仲裁、資源分配策略調整、優化資源使用方式等。沖突解決策略資源競爭嚴重時，可考慮采用資源預約、資源配額、資源隔離等方法，確保每個用戶都能公平、合理地使用資源。沖突解決方法沖突解決策略與方法07資源使用費用計算與優化硬件費用包括計算機、服務器、網絡設備等硬件設備的折舊、維護、升級等費用。軟件費用包括操作系統、數據庫、辦公軟件等軟件授權費用及升級、維護費用。人力費用計算機資源的管理、維護、技術支持等人員的工資及培訓費用。其他費用如電力、空調、房租等基礎設施費用以及保險費用等。資源使用費用的構成費用計算模型與方法成本核算法對資源使用各項費用進行統計和匯總，計算出總成本，再根據使用量進行分攤。作業成本法將資源使用費用分配到各個作業上，再根據作業的成本計算出資源使用費用。邊際成本法通過分析資源使用的邊際成本，確定資源使用的最優量和費用。固定成本與變動成本法將資源使用費用分為固定成本和變動成本，根據不同情況進行調整。資源優化