《操作系统概论》第二章

第2章处理器管理

考情分析

本章主要内容：1.多道程序涉及的概念

2.进程的定义及其四大属性

3.进程控制块（PCB）和进程队列的组织

4.中断及中断处理的概念

5.进程调度和作业调度及其计算

6.线程的相关概念

重点：1.多道程序设计

2.进程、原语

3.进程调度和作业调度

本章考试分值约为20~25分。出题形式多以单选题、多选题、填空题、简答题、综合应用题为主。

知识网络图

5.进程的属性

答：（1）进程是动态的，它包含了数据和运行在数据集上的程序

（4）管理信息。

2.一个进程在执行过程中，为了请求某种服务，可以再要求创建其它进程。

3.（重点）原语

操作系统中往往设计一些能完成特定功能且不可中断的过程。这些不可中断的过程称为原语。用于控制进程的原语有：创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语。

四、进程队列（了解）

1.进程的基本队列

等待队列和就绪队列。

2.入队、出队及队列管理的定义

一个进程从所在的队列中退出称为出队。一个进程排入到一个指定的队列中称为入队。系统中负责进程入队和出队的工作称为队列管理。

五、中断和中断处理

1.中断、中断源及中断处理程序的定义

由于某些事件的出现，中止现行进程的运行，而由操作系统去处理出现的事件，待适当的时候让被中止的进程继续运行，这个过程称为中断。引起中断的事件称为中断源。对出现的事件进行处理的程序称为中断处理程序。

2.中断类型

（1）硬件故障中断

（2）程序中断

（3）外部中断

（4）输入/输出中断

（5）访管中断。

前四类中断是由于外界的原因迫使正在运行的进程被打断，因此称为强迫性中断，第五类中断是正在运行的进程所期待的，它表示正在运行的进程对操作系统有某种需求，故称为自愿性中断。

3.中断响应的定义

通常在处理器执行完一条指令后，硬件的中断装置立即检查有无强迫性中断事件发生。无论发生那类中断事件，都由于硬件的中断装置暂停现行进程的运行，而让操作系统的中断处理程序占用处理器。这一过程称为中断响应。

4.程序状态字寄存器的定义

在单处理器的计算机系统中，整个系统设置一个用来存放当前运行进程的PSW的寄存器，该寄存器称为程序状态字寄存器。

5.硬件发现中断事件应做哪些事情？

答：中断装置应首先把出现的中断事件存放到程序状态字寄存器中的中断码为止，然后把程序状态字寄存器中的当前PSW作为旧PSW存放到预先约定好的主存固定单元中保护起来，再把已经确定好的操作系统处理程序的新PSW送到程序状态字寄存器中，成为当前PSW。这一过程称为交换PSW。中断装置通过交换PSW

完成中断响应，使被中断进程让出处理器，且使处理器按照中断处理程序的新PSW控制执行。

6.中断处理中，中断处理程序应做哪些事情？

答：（1）保护好被中断进程的现场信息。

（2）分析引起中断的原因。

（3）对中断事件进行具体处理。

7.（了解）中断事件的处理原则

（1）硬件故障中断事件的处理

（2）程序中断事件的处理

（3）外部中断事件的处理

（4）输入/输出中断事件的处理

（5）访问中断事件的处理

六、处理器调度（重点）

1.输入井、后备作业的定义

在操作系统中，把磁盘上用来存放作业信息的专用区域称为输入井。把在输入井中等待处理的作业称为后备作业。

2.作业调度的定义

根据系统设计时确定的允许并行工作的道数和一定的规则（或称算法）从输入井的后备作业中选取若干作业，让它们进入主存储器，使它们有机会去获得处理器执行的工作称为作业调度。

3.（重点）作业调度的必要条件

系统现有的尚未分配的资源可以满足被选作业的资源要求。

4.进程调度的定义

按照一定的规则从就绪进程中选取一个进程，让它占用处理器。这项从就绪进程中选取一个进程，让它占用处理器的工作称为进程调度。

5.进程调度从就绪态选进程，作业调度从后备态（收容态）选作业。

6.作业调度与进程调度的区别

作业调度是按一定的作业调度算法从输入井的后备态中选择资源可以满足的作业装入主存，使其有机会占用CPU执行，而一个作业能否占用CPU，何时占用CPU则由进程调度决定的，进程调度则按一定的进程调度算法从就绪队列中选择一个进程为其分配CPU去运行，作业调度

存中，为其创建一个进程，多个不同的进程初始态都为就绪态，然后由进程调度选择当前可占用CPU的进程，进程运行中由于某种原因状态发生变化，当它让出处理器时，进程调度又再选另一个作业的进程去执行。

7.（重点）在涉及调度算法时，可考虑如下原则：

（1）公平性；

（2）平衡资源使用；

8.一个理想的调度算法应该是既提高系统效率，

们的响应比为：

A作业的响应比=40/90=4/9

B作业的响应比=30/24=5/4

C作业的响应比=0/60=0

可见，作业B的响应比最高，当然优先选择作业B装入主存储器执行。作业B执行结束后，又要进行调度，由于等待时间发生了变化，故应重新计算响应比。此时的计算结果如下：

A作业的响应比=64/90=32/45

C作业的响应比=24/60=2/5

显然作业A的响应比高于作业C的响应比，因而先选择在作业A执行，最后再让作业C进入主存储器执行。

11.进程切换的定义及原因

我们把一个进程让出处理器由另一个进程占用处理器的过程称为进程切换。下列情况均会引起进程的切换（原因）：

（1）一个进程从运行状态变成等待状态。

（2）一个进程从运行状态变成就绪状态。

（3）一个进程从等待状态变成就绪状态。

（4）一个进程完成工作后被撤销。

12.（重点）常用的进程调度算法

（1）先来先服务调度算法

按照进程进入就绪队列的先后次序可占用处理器的进程。一旦一个进程占有了处理器，它就一致运行下去，直到该进程完成工作而结束或者因等待某事件而不能运行时才让出处理器。

（2）最高优先级调度算法

进程占用处理器后有两种方式：第一种方式是非抢占式的（非剥夺式的），第二种方式是可抢占式的（剥夺式的）。在实时系统中，可把处理紧急情况的报警进程定为最高优先级的进程，一旦有紧急事件发生时，这个报警进程就可抢占处理器进行紧急处理和发出报警信号。优先数大的优先级高，出Unix之外。（3）时间片轮转调度算法

时间片是指允许进程一次占用处理器的最长时间。时间片轮转调度算法把就绪进程按就绪的先后次序排成队列，调度时总是选择就绪队列中的第一个进程，让它占用处理器，但规定它一次连续占用处理器的实践不能超过预定的时间片。

在分时操作系统中，经常采用时间片轮转调度算法。

【例】：假设有5个进程，只有一个在执行，有5个进程在等待，有4个进程在就绪。

七、线程的概念

1.线程的定义

线程又称轻量级进程，是进程中可独立执行的子任务。一个进程中可以有一