第2、3章 处理器管理复习

第2、3章处理器管理复习

2.1处理器管理概述

1. 处理器管理的主要任务：是对处理器进行分配，并对其运行进行有效地控制和管理。

处理器管理的主要功能

⏹进程控制

⏹进程同步

⏹进程通信

⏹进程调度 :包括作业调度和进程调度。

作业调度：从后备队列中按照一定的算法，选择若干个作业，为它们分配必要的资源，将它们调入主存，然后为它们建立进程，并按照一定的算法将其插入就绪队列。

进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理器分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入运行。

2. 程序的顺序执行

程序在执行时，必须按某种先后次序逐个执行操作，只有当前一个操作执行完后，才能执行后一个操作。

特征：

⏹顺序性

⏹封闭性

⏹可再现性

3.程序的并发执行

是指在一个时间段内执行多个程序。

特征：

⏹间断性

⏹失去封闭性

⏹不可再现性

2.2 进程描述

1.进程的定义

一个程序在一个数据集合上的一次运行过程。所以一个程序在不同数据集合上运行，乃至一个程序在同样数据集合上的多次运行都是不同的进程。

进程是程序的一次执行

进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2.进程的特征

⏹动态性 :是进程的最基本的特征，它由创建而产生，

由调度而执行，由撤消而消亡。

⏹并发性

⏹独立性：指进程实体是一个能独立运行、独立分配资

源和独立接受调度的基本单位。

⏹异步性

⏹结构性

3.进程的状态

进程的三种基本状态

就绪状态：当进程以分配到除处理器（CPU）以外的所有必要资源后，只要再获得处理器就可以立即执行，这时进程的状态称为就绪状态。

执行状态：处于就绪状态的进程一旦获得了处理器，就可以运行，进程状态也就处于执行状态。

阻塞状态：正在执行的进程因为发生某些事件（如请求输入/输出、申请额外空间等）而暂停运行，这种受阻暂停的状态称为阻塞状态，也可以称为等待状态。

就绪态

阻塞态

执行态

I/O完成

进程调度

时间片完

I/O请求

进程的挂起状态

引入挂起状态后的进程状态转换

⏹执行状态→静止就绪

⏹活动就绪→静止就绪

⏹静止就绪→活动就绪

⏹活动阻塞→静止阻塞

⏹静止阻塞→活动阻塞

⏹静止阻塞→静止就绪

活动就绪

活动阻塞

执行态激活

挂起

I/O请求

静止就绪

静止阻塞挂起

挂起

激活

唤醒唤醒

通过PCB，使得原来不能独立运行的程序（数据），成为一个可以独立运行的基本单位，一个能够并发执行的进程。进程控制块是进程存在的唯一标志。

进程控制块的内容：进程标识符、处理器状态、进程调度信息、进程控制信息

链接指针：给出了本进程（PCB)所在队列中的下一个进程的PCB 的首地址。

进程控制块的组织方式：链接方式、索引方式

2. 进程控制原语

原语的概念

原语是指具有特定功能的不可被中断的过程。它主要用于实现操作系统的一些专门控制操作。

原语的分类

创建原语：用于为一个进程分配工作区和建立PCB，置该进程为就绪状态。

撤消原语：用于一个进程工作完后，收回它的工作区和PCB。

阻塞原语：用于进程在运行过程中发生等待事件时，把进程的状态改为等待态。

唤醒原语：用于当进程等待的事件结束时，把进程的状态改为就绪态。

3. 进程的创建

引起进程创建的事件

⏹用户登录

⏹作业调度

⏹提供服务

⏹应用请求

2.4 线程的基本概念

线程的概念：线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和执行的基本单位。

线程与进程的区别：

●调度单位不同：线程是独立调度和执行的基本单位，进程

只作为资源分配和拥有的基本单位。

●并发形式不同：在一个进程中的各个线程，可以并发执行。

不同进程中的线程也能并发执行。

●拥有资源不同：线程中的实体基本上不拥有系统资源，进

程拥有资源。

●共享方式：在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所

拥有的资源。

进程的基本属性：（1）进程是一个可拥有资源的独立单位。

（2）进程同时又是一个可独立调度和分派的基本单位。

一个进程中包括多个线程，每个线程都是作为利用CPU的基本单位，是花费最小开销的实体。

线程的属性：

⏹轻型实体。线程中的实体基本上不拥有系统资源。

⏹独立调度和分派的基本单位。

⏹可并发执行

⏹共享进程资源。

线程的类型：系统级线程：是依赖于系统控制的，即无论是用户进程中的线程，还是系统进程中的线程，它们的创建、撤消、切换都是由系统控制实现的。

用户级线程：是由用户控制，对于用户级线程的创建、撤消、切换，都与系统控制无关，完全由用户自己管理。

超线程的概念

超线程技术就是利用特殊的硬件指令，在一颗实体处理器中放入两个逻辑处理单元，从而模拟成两个工作环境，让单个处理器都能使用线程级并行计算，同时处理多项任务，提升处理器资源的使用率。

2.5 进程同步与互斥

1. 进程的并发性：在并发执行的系统中，若干个作业可以同时执行，而每个作业又需要有多个进程协作完成。在这些同时存在的进程间具有并发性

进程同步的主要任务：使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。