操作系统第三章-处理器管理电子教案

第三章

本章从多道程序设计出发,引入了进程的概念,进程的基本状态和进程队列等基本内容,同时对中断系统进行了详细介绍;在此基础上,对进程调度策略进行了详尽的叙述.本章是本节中比较重要的章节,由于进程的概念十分重要又相当抽象,读者可以结合下面的讲解深入理解本章的内容

第1节多道程序设计

一,重要知识点(要求到达”领会”层次)

(1)什么是多道程序设计

(2)多道程序设计利用了系统与外围设备的进行工作能力，从而提高系统的工作效率（3）多到程序设计对算题量和算题时间的影响

二，知识点剖析（学习重点）

（1）什么是多到程序设计

让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计技术成为“多道程序设计”，这种计算机系统称为“多道程序设计系统”或简称“多道系统”（２）多道程序设计利用了系统与外围设备的并行工作能力，从而提高了系统的工作效率

“单道”系统一次只允许一个作业装入计算机的主存储器运行,在执行时不能使输入/输出设备和处理器管理同时工作,也无法充分利用CPU

现代计算机的处理器同外围设备之间,以及外围设备之间都具有并行工作的能力,采用多道程序设计技术后,能提高整个系统的效率.这表现在以下的3个方面:

*提高了处理器的利用率

*充分利用了外围设备资源

*发挥了处理器同外围设备之间,以及外围设备相互间的并行工作

多道程序设计的实质就是充分利用硬件的并行工作能力.所以,从总体上说,采用多道程序设计技术可有效地提高系统中的资源的利用率,增加单位时间内的算题量,从而提高系统的吞吐率

(3)多道程序设计对算题量和算题时间的影响

*可能延长某些程序的执行时间.多道程序设计能提高系统的吞吐量,但可能会延长某些程序的执行时间.

*并行工作道数跟系统效率不成正比.从表面上看,只要增加并行工作道术就可以提高效率,但实际上并行工作的道数跟系统的效率不成正比的,一是因为主存空间的大小限制了可同时装入的程序数量;二是因为外围设备的数量是一个制约因素;三是因为多个程序同时要求使用同一资源的情况会经常发生.因此,并行工作道数的确定要根据系统配置的资源和用户对资源的要求进行综合考虑

第2节进程概念

一,重要知识点

1,进程(要求达到”领会”层次)

(1)进程的定义

(2)进程是由程序,数据集和进程控制块三部分组成

(3)进程与程序的区别及关系

2进程状态(要求达到”领会”层次)

(1)进程的三种基本状态.

(2)进程的状态变化.

3进程控制块(要求达到”领会”层次)

(1)进程控制块的基本内容。

（2）进程控制块的作用

4进程队列

（1）进程队列的链接

（2）进程基本队列-就绪队列，等待队列

（3）进程的入队和出队

5可再入程序

（1）什么是可再入程序

（２）可载入程序的性质

二，知识点剖析（学习重点）

（1）进程（领会）

一个程序在一个数据集上的一次执行都成为一个“进程”

（2）进程是由程序，数据集和进程控制块三部分组成

（３）进程和程序的区别及关系。

程序是具有特定特定功能的一组指令（或一组语句）的集合，它指出了处理器执行的操作步骤。

程序是静止的，进程是动态的。进程包括程序和程序处理的对象（数据集）进程能得程序处理的结果。进程和程序并非一一对应，一个程序运行在不同的数据集上就构成了不同的进程。一个进程可以执行一个或几个程序；同一个程序可能由几个进程同时执行。程序可以作为软件资源长期保存。而进程是程序的一次执行过程。是暂时的，只存在于生命周期中。

通常把“进程”分成“系统进程”和“用户进程”两大类，把完成操作系统功能的进程成为系统进程，而完成用户功能的进程则称为用户进程。

2进程状态（要求达到“领会”层次）

（１）进程的三种基本状态

通常，根据进程在执行过程中的不同时刻的状态，可归纳为三种基本状态*等状态:等待某个事件的完成.

*就绪态：等待系统分配处理器以便运行

*运行态：占有处理器正在运行

（２）进程的状态变化。

进程在执行中状态会不断地改变，每个进程在任何时刻总是出于上述３种基本状态中的某一种状态

*运行态变成等待态，由于等待外设传输信息，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的

*等待态变成就绪态：等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。

*运行态变成就绪态：时间片用完，或有更高的优先级的进程来抢占处理器等，由于中断而退出处理器的进程可能变成就绪态（有时会变成等待态）。

*就绪态变成运行态：系统按某种策略选中就绪队列的一个进程占用处理器，此时，被选中的进程就变成了运行器

3.进程控制块（要求达到“领会”层次）

(1)进程控制块的基本内容。

通常，进城控制块包含４类信息

*标志信息，含惟一的进程名

*说明信息，包括进程状态，等待原因，进城程序的存放位置和进程数据的存放位置

*现场信息，包括通用，控制和程序状态字寄存器的内容

*管理信息，存放程序优先数和队列指针

(2)进程控制块的作用

进程控制块是进程存在的标志，它记录了进程从创建到消亡的动态变化情况，进城队列实际上是进程控制块的链接。操作系统利用进程控制块对进程进行控制和管理。

４进城控制（要求达到“领会”层次）

（１）进城队列的链接

进程队列的链接方式有两种：单向链接和双向链接。注意进程入队和出队链接的变化（２）进程基本队列――就绪队列，等待队列。

*就绪队列：由若干就绪进程按一定次序连接起来的队列

*等待队列：等待资源或等待某些事件的进程排成的队列

(3)进程的入队和和出队

一个进程的进入指定的队列称为入队。

一个进程从所在的队列退出称为出队

系统中负责进程入队和出队的工作称为队列管理

第3节xx系统

（1）xx的定义

当一个进程占用处理器运行时，由于自身或外界的原因（因出现了某种事件）使运行被打断，此时，操作系统会处理出现的时间，然后在适当的时候继续处理被打断的进程，这个过程称为“中断”

（2）xx的种类

从中断事件的性质出发，中断事件分为两类：

1强迫性中断事件。它包括硬件故障中断，程序性中断，外部中断和输入输出中断2自愿性中断时间。它是由正在运行的进程执行一条访管指令用于请求系统调用而引起的中断，这种中断也称“访管中断”