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操作系统的资源管理

1、目的

首先，物理资源有限而竞争使用资源的应用程序众多，必须合

理地解决物理资源数量不足、合理分配资源等问题；

其次，物理资源的硬件实现非常复杂，用户几乎不可能直接使

用，只能借助系统来实现资源的易用性；

所以，资源管理：在相互竞争的应用程序之间有序地控制软硬

件资源分配、使用、回收，以使得资源能够在多个程序之间共

享；

2、资源管理技术

（1）复用

资源复用：物理资源宝贵而稀有，多个进程竞争使用资

源，操作系统让众多进程共享物理资源，此种共享即为资源复

用；

进程通过空分复用内存资源，其映像装入不同内存区域，

各有各的地址空间并通过硬件存储保护机制隔离；

进程通过时分复用共享物理处理器，使得可以执行已装入

到不同物理地址区域中的程序代码；

1）、空分复用

空分复用即将资源的不同单位同时分配给不同进程；

例如：多个进程可以同时进入内存，在内存中存放若干进

程的运行效率比仅存单个进程的运行效率要高；

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2）、时分复用

时分复用指可以轮流使用资源，每个进程获得这类资源后

会占用一段时间，多个进程则分时地共享这类资源；

独占式：进程获得独占式资源后，对资源执行多个操作，

通常使用一个完整周期后才会释放；

共享式：进程获得共享式资源后，很可能随时被剥夺，被

另一个进程抢占使用；

（2）虚拟

虚拟：转化、模拟、整合资源，把一个物理资源转变成多

个逻辑上的对应物，或把多个物理资源转变成单个逻辑上的对

应物；

1）、用于外部设备：例如，文件形式的输出信息写至虚

拟打印机，待输出信息全部汇集后才送到物理打印机上打印，

这样，物理上的一台独占设备转化为逻辑上的多台虚拟独占设

备，每个进程都有自己的虚拟打印机；

2）、用于存储资源：例如，某程序的运行空间超出分给

它的可用物理内存空间大小，操作系统便在内存和磁盘之间自

动传送与当前计算有关的程序段/数据段，实现了把多个物理

资源（内存+外存）转化成了单个逻辑对应物（虚拟内存）；

3）、用于文件系统：例如，操作系统在虚拟文件系统

VFS控制下同时支持多种具体文件系统；

复用：分割实际存在的物理资源虚

拟：实现假想的虚拟同类资源

（3）抽象

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资源抽象：创建软件来屏蔽硬件资源的物理特性和实现细

节，简化对硬件资源的操作、控制、使用，在硬件接口基础

上，把按特定方式操作的底层指令序列和数据结构打包成函数

以作为单一的高级操作被调用；

复用、虚拟：解决物理资源不足抽

象：处理系统复杂性

3、组合使用资源管理技术

例1：打印机抽象+虚拟

配置“打印函数”设备驱动程序，通过打印函数抽象隐蔽打印

机动作细节；

创建虚拟设备，实施SPOOLing虚拟技术扩充物理打印机数

量，使得每个用户都可以使用方便的虚拟打印机；

例2：内存资源复用+虚拟

采用空分复用，能有效提高内存空间利用率；

引入虚拟存储技术，从逻辑上扩大内存容量；

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