操作系统原理：进程管理与存储器调度

"进程调度的功能-操作系统原理PPT" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和控制计算机硬件与软件资源，确保系统的高效运行。在进程调度这一主题中，我们主要探讨的是如何有效地分配CPU时间给各个等待执行的进程，以达到系统资源的最大化利用。 一、操作系统的有关概念 操作系统是介于用户与计算机硬件之间的一层软件，提供了一个抽象的接口，使得用户无需直接操控复杂的硬件设备。操作系统的主要功能包括进程管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及作业调度等。 二、进程管理 1. 进程：进程是程序在执行过程中的一个实例，包含程序代码、数据和一个执行上下文，这个上下文通常记录在进程控制块（PCB）中。 2. PCB（Process Control Block）：PCB是操作系统用来记录和管理进程的重要结构，其中包含了进程的状态（如就绪、运行、等待）、优先级、进程ID、资源分配情况等信息。 3. 进程状态转换：进程在执行过程中会经历新建、就绪、运行和终止等状态，这些状态之间的转换是由操作系统根据一定的调度策略来控制的。 三、进程调度的功能 1. 记录和保持系统中所有进程的状况：操作系统通过PCB跟踪每个进程的详细信息，包括当前状态、执行时间、资源需求等。 2. 状态特征：进程的状态有多种，如新创建、就绪、运行和阻塞。调度器根据这些状态决定何时切换进程，以保证系统的响应时间和吞吐量。 3. 调度优先级：优先级是决定进程被选中执行的重要依据，通常基于各种调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度等。 4. 就绪队列：就绪进程的集合，调度器从中选择下一个要执行的进程。 四、存储器管理 存储器管理是操作系统的重要任务，包括内存分配、回收、地址映射、内存保护等，以确保内存资源的有效利用和数据的安全性。常见的内存管理技术有分页、分段、虚拟内存等。 五、操作系统的发展历程 从早期的人工操作到批处理系统，再到多道批处理、分时系统、实时系统，直至现在的多处理器和分布式系统，操作系统的发展反映了计算机技术的进步。随着硬件性能的提升和应用需求的多样化，操作系统不断演进以适应新的挑战，如并发处理、云计算、移动计算等。 六、操作系统的类型 操作系统按照其特性和应用领域可分为批处理系统、分时系统、实时系统、个人计算机系统、多处理机系统和分布式系统等，每种类型都有其特定的设计目标和优化方向。 总结来说，进程调度是操作系统中的关键功能，它决定了系统如何公平、高效地分配CPU时间，从而影响着系统的整体性能和用户体验。理解并掌握调度机制有助于我们设计和优化操作系统，以满足现代计算环境的需求。