第二章處理機(jī)管理

第二章處理機(jī)管理

豐耍內(nèi)容

:?中斷及其功能

:?多道程序設(shè)計(jì)

:?進(jìn)程

T?處理機(jī)調(diào)度

學(xué)習(xí)目標(biāo)

:?了解中斷的產(chǎn)生和功能

?理解多道程序設(shè)計(jì)和進(jìn)程概念

，掌握處理機(jī)調(diào)度幾種算法

?領(lǐng)會(huì)進(jìn)程的幾種狀態(tài)轉(zhuǎn)換

第一節(jié)中斷

??中斷機(jī)構(gòu)對(duì)于操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)非常重要。它

:是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中基本設(shè)施之一，在計(jì)算

?機(jī)系統(tǒng)中起著通信聯(lián)絡(luò)作用，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系

Z統(tǒng)對(duì)各種異步事件（無(wú)一定時(shí)序關(guān)系的隨機(jī)

■事件）的響應(yīng)與處理。

:?中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的異步事件的響應(yīng)

Z或處理。

:?異步事件是指無(wú)一定時(shí)序關(guān)系而隨機(jī)發(fā)生的

■事件。

:?中斷點(diǎn)，讀書，書簽

:中斷在操作系統(tǒng)中的作用與地位

??中斷能強(qiáng)迫處理機(jī)去執(zhí)行各中斷處理程序

中斷具有以下作用

z-能充分發(fā)揮處理機(jī)的使用效率

2-提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力

：?中斷是CPU和外部設(shè)備并行工作的基礎(chǔ)之

：一，是多道程序并發(fā)執(zhí)行的推動(dòng)力，也是

?整個(gè)操作系統(tǒng)的推動(dòng)力一操作系統(tǒng)是由中

Z斷驅(qū)動(dòng)的。

-

中斷的功能

:?發(fā)現(xiàn)中斷源,提出中斷請(qǐng)求

:-引起中斷的事件稱為“中斷源”。

Z?保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),使得中斷處理結(jié)束后能繼續(xù)運(yùn)行原

:程序。

X-啟動(dòng)并運(yùn)行處理中斷事件的程序

z-對(duì)中斷進(jìn)行處理的程序稱為“中斷處理程序”。

Z?中斷類型

X-硬件故障中斷、程序中斷、外部中斷、

--輸入'輸出中斷、訪管中斷

中斷處理

?中斷概念：CPU正在執(zhí)行某程序時(shí)，發(fā)生了某彳

異步事件，此時(shí)CPU打斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去

處理該異步事件，這就是所謂中斷。

?處理完異步事件（執(zhí)行一段處理該事件的有關(guān)市

序），被打斷的程序可以繼續(xù)執(zhí)行。

?中斷源向CPU發(fā)出的請(qǐng)求處理信號(hào)稱為中斷請(qǐng)求;

?發(fā)生中斷時(shí)現(xiàn)行程序的暫停點(diǎn)稱為斷點(diǎn);

?CPU暫停現(xiàn)行程序而轉(zhuǎn)去響應(yīng)中斷請(qǐng)求的過程稱

為中斷響應(yīng)；I

中斷處理

:?CPU執(zhí)行相關(guān)的中斷處理程序稱為中斷處理；

:?CPU處理完中斷事件返回?cái)帱c(diǎn)的過程稱為中斷

Z返回。

Z?例如：某人（相當(dāng)于CPU）正在看書，此時(shí)電

Z話（相當(dāng)于中斷源）鈴響了（異步事件），

Z（發(fā)出了中斷請(qǐng)求），于是標(biāo)記正在看的地

一方（斷點(diǎn)）；再去接電話（中斷響應(yīng)）；電

:話接聽（中斷處理）完畢，掛機(jī)，然后接著

:往下看書（中斷返回）。

??在單CPU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)

:寄存器，即“程序狀態(tài)字寄存器"，用來存

?放當(dāng)前執(zhí)行程序的PSW。CPU按程序狀態(tài)字

:寄存器中的這令地址和設(shè)置的其他狀態(tài)來控

x制某個(gè)程序的執(zhí)行。

:?當(dāng)操作系統(tǒng)調(diào)度到某個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，必須把

Z該程序的PSW送入程序狀態(tài)字寄存器，這時(shí)

:CPU就控制該程序的運(yùn)行。

:-同樣，當(dāng)某個(gè)程序暫時(shí)讓出CPU時(shí)，也必須把

:它的PSW保存好，一旦它能繼續(xù)執(zhí)行時(shí)又可

?把它的PSW送入程序狀態(tài)字寄存器中，再繼

Z續(xù)執(zhí)行。

E中斷響應(yīng)

:-中斷響應(yīng)即解決發(fā)現(xiàn)中斷和接受中斷請(qǐng)求的

Z問題。具體工作包括交換PSW和當(dāng)有多個(gè)中

：斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)，響應(yīng)中斷優(yōu)先級(jí)最高的

■由航請(qǐng)求。

:-中斷響應(yīng)通常發(fā)生在CPU執(zhí)行完一條指令后，

Z中斷機(jī)構(gòu)立即檢測(cè)有無(wú)中斷事件發(fā)生；

若有，則暫停現(xiàn)行程序（當(dāng)前PSW）的運(yùn)行，

Z并將該程序的PSW保存起來（舊PSW）,將中

Z斷處理程序的PSW（新PSW）裝入程序狀態(tài)

■字寄存器；

Z-然后由中斷處理程序獨(dú)占CPU,這就是中斷響

T應(yīng)。

中斷處理和中斷返回

Z-通常由硬件實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求和中斷響應(yīng)；由軟

:件完成中斷處理和中斷返回。

:?中斷處理就是執(zhí)行中斷處理程序。中斷處理

?程序的人口地址被存放在程序狀態(tài)字寄存器

:中。不同的中斷類型有不同的處理原則，但

一都有保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、分析中斷事件性質(zhì)等原則性

z的處理，具體的中斷處理由中斷處理程序來

■完成。

??中斷返回即CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行前面被中斷的程序，

Z通常通過執(zhí)行特權(quán)指令，如iRet,將老PSW單

?元的內(nèi)容送入現(xiàn)行程序狀態(tài)字寄存器中。

E第二節(jié)多道程序設(shè)計(jì)

:?多道程序設(shè)計(jì)的提出

CPU和外設(shè)共同工作

資源的合理使用

E程序的順序執(zhí)行

:?計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的是程序，而程序是指令的集

:合，每一個(gè)程序完成預(yù)先規(guī)定的任務(wù)和操作。

:?早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本上都是單處理器系統(tǒng)，

:即系統(tǒng)中只有一個(gè)處理器（CPU）,只有單道

Z程序的執(zhí)行功能。也就是說，每一次只允許

■一道程序運(yùn)行，在這個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，它將獨(dú)

：占整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，而且系統(tǒng)按照程

:序步驟順序地執(zhí)行，在該程序執(zhí)行完之前，

Z其他程序只能等待，從而不存在共享資源的

?問題。這種程序的執(zhí)行方式，稱為順序執(zhí)行。

程序的順序執(zhí)行特點(diǎn)

:?1）順序性（不同程序之間是按一定順序執(zhí)行的）|

Z-2）封閉性（程序在運(yùn)行時(shí)獨(dú)占系統(tǒng)資源，只有程

:序本身能改變系統(tǒng)資源狀態(tài)（除初始狀態(tài)外））1

二?3）無(wú)關(guān)性（即確定性，程序執(zhí)行結(jié)果與其執(zhí)行力

Z度無(wú)關(guān)）。[

4）可再現(xiàn)性（程序運(yùn)行不受外界因素影響，只嘲

:初始條件相同，運(yùn)行結(jié)果也相同）。]

:-順序執(zhí)行的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單，程序編制

：調(diào)試容易。但系統(tǒng)的資源利用率非常低，因?yàn)榇?/p>

?部分時(shí)間，尤其是對(duì)外部設(shè)備操作時(shí)，系統(tǒng)CPU

:一直在等待。I

：?例如：進(jìn)行計(jì)算。I：輸入操作C：計(jì)

:算操作P:打印操作。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，

一總是先輸入用戶的程序和數(shù)據(jù)，然后進(jìn)

:行計(jì)算，最后將結(jié)果打印出來。

■?一?一?一?一?一?

??在單處理器系統(tǒng)中，處理器只有一個(gè)，

:每一時(shí)刻也只能執(zhí)行一條指令。那么，

?如何提高單處理器系統(tǒng)的效率呢？能否

:在單處理器上讓多個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行呢？

?這就是程序的并發(fā)執(zhí)行的思想。

??多道程序設(shè)計(jì)圖示。

:?http:〃www.Urtvu.edu.cn/teaching/2001b/o

:s/jiaoxue/index.htm

Z第二節(jié)多道程序設(shè)計(jì)

??多道程序的特點(diǎn)

：?優(yōu)點(diǎn)：可以使CPU和輸入輸出設(shè)備以及

：其他系統(tǒng)資源得到充分利用。

:-并行性

::多道程序的并行性

Z-共享性

:共享所有的系統(tǒng)資源：CPU、主存

多道程序示例

:?在對(duì)一批程序進(jìn)行處理時(shí)，可以并發(fā)執(zhí)行。

:?例如，輸入、計(jì)算、打印三個(gè)程序?qū)σ慌?/p>

2業(yè)進(jìn)行處理時(shí)，存在以下的前趨關(guān)系：

三Ii-Ci,,Ci-Pi,Ci-Ci+1,

■PifPi+1

多道程序設(shè)計(jì)的特征

??不可再現(xiàn)性：由于程序的并發(fā)執(zhí)行，打破了

z由另一程序獨(dú)占系統(tǒng)資源的封閉性，因而破

?壞了可再現(xiàn)性。

:?間斷性：程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享資

:源或程序之間相互合作完成一項(xiàng)共同任務(wù)，

?因而使程序之間相互制約。

:?通信性：對(duì)于相互合作的程序，為了更有效

z地協(xié)調(diào)運(yùn)行，相互之間進(jìn)行通信。

z?獨(dú)立性：并發(fā)程序在運(yùn)行過程中，既然是作

?為一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行實(shí)體，它也必然具有作為

:一個(gè)單位去獲得資源的獨(dú)立性。

Z多道程序設(shè)計(jì)定義

.定義：Multiprogramming

,多道程序設(shè)計(jì)是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行

Z（引入目的是為了提高系統(tǒng)效率）

與并發(fā)不完全是一個(gè)概念，但效果相似

,考慮由素：

z?在多道程序環(huán)境下如何向用戶提供服務(wù)

■?在并發(fā)程序之間如何正確傳遞消息（通訊）

一?如何對(duì)CPU進(jìn)行調(diào)度，保證每個(gè)用戶相對(duì)公平地得到

:CPU

■如何管理其他資源

??當(dāng)各用戶對(duì)資源使用上發(fā)生沖突時(shí)，如何處理競(jìng)爭(zhēng)

:對(duì)CPU只能通過調(diào)度來解決競(jìng)爭(zhēng)問題，而對(duì)于其他資

?源通過申請(qǐng)一分配一使用一回收的辦法進(jìn)行管理，當(dāng)

,且僅當(dāng)占有CPU的時(shí)候才可以申請(qǐng)，否則要排隊(duì)等候

第二節(jié)多道程序設(shè)計(jì)

:?多道程序的目標(biāo)、方法和主要問題

?主要目標(biāo)：充分使用系統(tǒng)所有資源并

盡可能地使他們并行工作。

?方法是在一個(gè)正在運(yùn)行的程序不使用

某設(shè)備時(shí)，讓另一程序去使用該設(shè)備。

:第二節(jié)多道程序設(shè)計(jì)

??多道程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

2-存儲(chǔ)保護(hù)與程序浮動(dòng)

X存儲(chǔ)器管理

2-處理機(jī)的管理和調(diào)度

Z處理機(jī)調(diào)度。運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)、等待態(tài)

Z負(fù)責(zé)管理程序占有或釋放處理機(jī)的軟件模

z塊稱為處理機(jī)調(diào)度程序。

z-資源的管理和調(diào)度

Z資源共享

第二節(jié)多道程序設(shè)計(jì)

=?多道程序系統(tǒng)必須解決的問題

X-提出解決各種沖突的策略

*資源共享引起的問題。獨(dú)占、死鎖

:-協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)的關(guān)系

*并發(fā)、制約、互斥

Z-保證數(shù)據(jù)的一致性

Z內(nèi)存保護(hù)

*-實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取控制

Z文件存取權(quán)限管理

第三節(jié)進(jìn)程

??計(jì)算機(jī)的處理器是重要的系統(tǒng)資源，如

:何充分發(fā)揮處理器的功能是歷來系統(tǒng)設(shè)

Z計(jì)者要解決的問題。

:-處理器的管理實(shí)際上是進(jìn)程的管理，因

:此，首先需要對(duì)進(jìn)程有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)

2和理解。

：?進(jìn)程是操作系統(tǒng)中獨(dú)立運(yùn)行的單位，是

：程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的可并發(fā)的一次

?運(yùn)行活動(dòng)，是“執(zhí)行中的程序”。

第三節(jié)進(jìn)程

:?進(jìn)程的提出

:?多道程序系統(tǒng)的特性

Z-并行性

:-制約性

?-動(dòng)態(tài)性

:?由于程序具有以上特征，因此程序難以

;刻劃和反映系統(tǒng)的狀況。

:進(jìn)程的概念

:-進(jìn)程的引入是為了更好地描述系統(tǒng)中的并發(fā)

:活動(dòng)。由于并發(fā)活動(dòng)的復(fù)雜性，所以各個(gè)操

?作系統(tǒng)中對(duì)進(jìn)程的定義未能統(tǒng)一：

Z?1）進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的執(zhí)行（Dijkstra）。

：?2）進(jìn)程是可以與別的計(jì)算并發(fā)執(zhí)行的計(jì)算

:（Donovan）。

:?3）進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序

Z地執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)（ALanShow）。

：?4）進(jìn)程是系統(tǒng)資源和程序代碼的執(zhí)行位置的

:集合（Java）o

:?5）進(jìn)程是進(jìn)程映像的執(zhí)行（Unix）。

:進(jìn)程的描述

:-進(jìn)程是程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的可并發(fā)的一

?次運(yùn)行活動(dòng)。其含義是：

1?1）進(jìn)程是一次運(yùn)行活動(dòng)，即具有動(dòng)態(tài)性。

2）進(jìn)程的實(shí)體是程序和數(shù)據(jù)集合，即具有結(jié)

：構(gòu)性（每個(gè)進(jìn)程都有相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，人

■們通過這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其變化才感覺到進(jìn)程

Z的存在）。

Z-3）進(jìn)程是可并發(fā)的運(yùn)行單位，即具有并發(fā)性

?和獨(dú)立性。

??4）并發(fā)進(jìn)程相互制約，呈現(xiàn)走走停停狀態(tài)，

Z即具有異步性。

z-進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、異步性、獨(dú)立性

郵韶n

??進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，程序及其相關(guān)的數(shù)據(jù)由

:合是進(jìn)程存在的實(shí)體，它們均是靜態(tài)文本。那4

?如何表示一個(gè)進(jìn)程？又如何知道進(jìn)程的存在呢?

Z在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程通過三個(gè)部分被感知，即走

一序、數(shù)據(jù)集合和進(jìn)程控制塊。

1)程序(program)o進(jìn)程運(yùn)行所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行代

z碼，一個(gè)進(jìn)程可以對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，也可以只對(duì)瓜

?一個(gè)程序的一部分，多個(gè)進(jìn)程也可同時(shí)對(duì)應(yīng)一彳

;程序，即這個(gè)程序被多個(gè)進(jìn)程所共享，可共享白

?程序代碼叫純代碼(pure)或叫可重入代碼

Z(reentry),在運(yùn)行過程中不能被改變。

：?2）數(shù)據(jù)（data）。進(jìn)程運(yùn)行中必需的數(shù)據(jù)資源,

：包括對(duì)CPU的占用、存儲(chǔ)器、堆棧、緩沖區(qū)、

:I/O通道和I/O設(shè)備等的需求信息。

:?3）進(jìn)程控制塊（ProcessControlBlock）。系

：統(tǒng)為進(jìn)程定義的一種專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)記

■為PCB,用PCB描述進(jìn)程的運(yùn)動(dòng)變化過程，記

Z憶進(jìn)程的外部特征和與其他進(jìn)程的聯(lián)系。PCB

?與進(jìn)程一一對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，在系

:統(tǒng)區(qū)就為進(jìn)程設(shè)置一個(gè)PCB,再利用PCB對(duì)進(jìn)

:程進(jìn)行管理和控制，進(jìn)程被撤消時(shí)，系統(tǒng)就

:收回它的PCB,進(jìn)程隨之消亡。所以，PCB是

T進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志。

Z-PCB包含了進(jìn)程的描述信息和控制信息：標(biāo)識(shí)

：符二存儲(chǔ)信息、現(xiàn)行狀態(tài)等（不同操作系統(tǒng)

?中采用的PCB不一定相同）。如圖所示是一種

XPCB的結(jié)構(gòu)示意圖。

z-進(jìn)程狀態(tài)

Z?進(jìn)程優(yōu)先級(jí)

2?進(jìn)程標(biāo)識(shí)符

*?現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)

:?進(jìn)程信號(hào)量

Z?進(jìn)程消息

Z-進(jìn)程名

”?進(jìn)程參數(shù)

順序執(zhí)行與并發(fā)執(zhí)行的區(qū)別

■順序執(zhí)行:并發(fā)執(zhí)行:

?:程序順序執(zhí)行間斷執(zhí)行，

三程序具有封閉性程序失去封閉性

￡獨(dú)享資源共享資源（互為存在條件）

:可再現(xiàn)性程序與“計(jì)算，，不再一一對(duì)應(yīng)

:有相互制約有直接和間接的相互制約

:設(shè)備利用率不高

E為什么要引入“進(jìn)程”的概念

■:關(guān)鍵是“共享資源”引起的，從資源觀

:點(diǎn)看,有效管理共享資源（同步操作、

:異步操作、通信）是操作系統(tǒng)的重要內(nèi)

:容。

二生活例子:同步:單行道公路和公共汽

二車都是共享資源。只有前面車開走,后

\面的才能開。

二互斥:交叉路口是共享資源。誰(shuí)先走取

：決于交通指揮。我走時(shí),對(duì)方不能走。

進(jìn)程的定義及特征

:-進(jìn)程是OS動(dòng)態(tài)分配和執(zhí)行的基本單元

:（構(gòu)件）。操作系統(tǒng)的五大功能是由許

Z多進(jìn)程組合完成的。

??程序和進(jìn)程的區(qū)別

:?進(jìn)程的五個(gè)基本特征

程序和進(jìn)程的區(qū)別

■程序進(jìn)程

，靜態(tài)的指令序列?動(dòng)態(tài)的程序執(zhí)行過程

;一程序可對(duì)應(yīng)?一個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)至少有

手個(gè)進(jìn)程一個(gè)程序在工作

I永久性軟件資源?暫存資源,動(dòng)態(tài)產(chǎn)生過程

進(jìn)程的五個(gè)基本特征

:進(jìn)程是程序在并發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的一次執(zhí)行,

:一個(gè)進(jìn)程有一個(gè)從產(chǎn)生到消失的生命期；

正是為了描述程序在并發(fā)系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行

?的動(dòng)態(tài)特性才引入了進(jìn)程，沒有并發(fā)就沒有進(jìn)

?工口

L?不王；

[Z每個(gè)進(jìn)程的程序都是相對(duì)獨(dú)立的順序

,程序，可以按照自己的方向和速度獨(dú)立地向前

:推進(jìn)；

:進(jìn)程之間的相互制約，主要表現(xiàn)在互

:斥地使用資源和相關(guān)進(jìn)程之間必要的同步和通

I?訊；

■進(jìn)程=PCB+程序+數(shù)據(jù)集合。

進(jìn)程與線程

:進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程。

I線程是由進(jìn)程派生出來的一組代碼

:（指令組）的執(zhí)行過程。

/線程二進(jìn)程優(yōu)越之處是執(zhí)行中占有

I

:同的內(nèi)存空間。在現(xiàn)代操作系統(tǒng)

中，進(jìn)程是分配單元，而線程是執(zhí)

:行單元。

E進(jìn)程的狀態(tài)及其變化

??進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)特性，各個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過

:程中交替進(jìn)行，使它的執(zhí)行狀態(tài)不斷發(fā)

:生變化，操作系統(tǒng)中進(jìn)程的狀態(tài)有許多

:種，這些狀態(tài)的設(shè)置和規(guī)定與實(shí)際的操

X作系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)。

??最基本也是代表進(jìn)程生命周期的三種狀

?態(tài)：運(yùn)行（running）、就緒（ready）和

Z等待（waited或blocked）狀態(tài)，如圖2-3

Z所示。此外還有停止（stop）狀態(tài)、死

鎖（deadlock）狀態(tài)等。

圖2-3進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換

具有掛起操作的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

有的系統(tǒng)有時(shí)希望能人為地把進(jìn)程掛起，使

之處于靜止?fàn)顟B(tài)，以便研究其執(zhí)行情況或?qū)λM(jìn)行

修改。下圖示出了具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)演變圖。

具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)演變圖

:?運(yùn)行狀態(tài)：進(jìn)程的物理運(yùn)行。

??就緒和等待狀態(tài)：進(jìn)程的邏輯運(yùn)行。

??運(yùn)行、就緒和等待狀態(tài)都是宏觀上的活

Z動(dòng)進(jìn)程。

??停止?fàn)顟B(tài)：進(jìn)程無(wú)需再運(yùn)行。

Z?死鎖狀態(tài)：進(jìn)程無(wú)法執(zhí)行。

:?停止和死鎖狀態(tài)是靜止的狀態(tài)。

一進(jìn)程在某個(gè)時(shí)刻總是處于某種狀態(tài)，隨著進(jìn)

:程自身的推進(jìn)和外界條件的變化，進(jìn)程的狀

:態(tài)也隨之變化。

:1）就緒一運(yùn)行：處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，已具備

：執(zhí)行的條件，但還未能獲得CPU,故還不能執(zhí)

:行。當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程等待分配處理器時(shí)，系統(tǒng)

?按照一定的策略（優(yōu)先級(jí)或時(shí)間片）從多個(gè)

:處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程中選擇一個(gè)進(jìn)程，讓它

■占有CPU,被選中的進(jìn)程的狀態(tài)由就緒變?yōu)檫\(yùn)

[Z行狀態(tài)。

22）運(yùn)行一就緒：分配給進(jìn)程的CPU時(shí)間片

?用完而強(qiáng)迫進(jìn)程讓出CPU?；蛘弋?dāng)優(yōu)先級(jí)高的

:進(jìn)程要運(yùn)行，迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程讓出CPU,

?于是正在運(yùn)行的進(jìn)程的狀態(tài)由運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)?/p>

Z就緒狀態(tài)，等待時(shí)機(jī)再獲得CPU控制權(quán)。

：?3）運(yùn)行一等待：處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程能否繼

:續(xù)運(yùn)行，除了受CPU時(shí)間限制外，還受其他因

?素的影響，如在運(yùn)行中啟動(dòng)外部設(shè)備，等待

2外設(shè)進(jìn)行I/O傳輸。或進(jìn)程申請(qǐng)系統(tǒng)資源（內(nèi)

?存空間、外設(shè)）得不到滿足?；蜻M(jìn)程運(yùn)行中

Z出錯(cuò)時(shí)，都使得運(yùn)行中的進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)變

■為等待彳犬態(tài)。

:-4）等待一就緒：被阻塞的進(jìn)程在某事件被解

Z除后，如I/O結(jié)束，或獲得了等待的資源，或

一進(jìn)程故障得到排除等情況下，等待的進(jìn)程的

?狀態(tài)由等待狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)再次

x分配CPU給它，它才能繼續(xù)運(yùn)行。

五狀態(tài)進(jìn)程模型

?準(zhǔn)備退出：父進(jìn)程可中止子進(jìn)程

七狀態(tài)進(jìn)程模型

掛起

——Suspend

/■活動(dòng)\調(diào)度"、工

「cad"，上小唯Dispatch、/釋放

Release

肝沙、飛uspend5Ready工叫Running

人掛起八超時(shí)

Event事件Event事件

Occurs發(fā)生Occurs發(fā)生/Event等待

Wait事祚

活動(dòng)

Activate

<'^BIockcd、十Blocked

<Suspend

Suspend

處理機(jī)調(diào)度

?進(jìn)程調(diào)度的職能

?(1)記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的有關(guān)情況。

卜I

?(3)分配處理機(jī)給進(jìn)程。

?(4)從進(jìn)程收回處理機(jī)。

進(jìn)程調(diào)度算法

,1.先來先服務(wù)

卜2.優(yōu)先數(shù)法

[3.輪轉(zhuǎn)調(diào)度

[4.分級(jí)輪轉(zhuǎn)法

?http:〃5:7999/czxt/text/ch03/s

e04/342l.htm

:先來先服務(wù)

:?這種調(diào)度算法按照進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的

?先后順序來調(diào)度進(jìn)程，到達(dá)得越早，其

一優(yōu)先數(shù)越高。獲得處理機(jī)的進(jìn)程，未遇

:到其他情況時(shí)，一直運(yùn)行下去，系統(tǒng)只

二需具備一個(gè)先進(jìn)先出的隊(duì)列，在管理優(yōu)

:先數(shù)的就緒隊(duì)列時(shí)，這種方法是一種最

;常見策略，并且在沒有其他信息時(shí)，也

:是一種最合理的策略。

:該算法總是把處理機(jī)分配給最先進(jìn)入就緒隊(duì)列

Z的進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程一旦分得處理機(jī)，便執(zhí)行下去，

z直到該進(jìn)程完成或阻塞時(shí)，才釋放處理機(jī)。

■優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單.缺點(diǎn):沒考慮進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)

開始執(zhí)帶權(quán)周

進(jìn)程名到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間

行時(shí)間轉(zhuǎn)時(shí)間

A010111

B11001101"1001

C21-101102,100(100

D3:100102202*1991.99

優(yōu)先數(shù)法

Z?根據(jù)已占有處理機(jī)的進(jìn)程是否可被剝奪而分

:為優(yōu)先占有法和優(yōu)先剝奪法兩種。

:?優(yōu)先占有法的原理是：一旦某個(gè)最高優(yōu)先數(shù)

?的就緒進(jìn)程分得處理機(jī)之后，只要不是其自

:身的原因被阻塞（如要求I/O操作）而不能繼

?續(xù)運(yùn)行時(shí)，就一直運(yùn)行下去，直至運(yùn)行結(jié)束。

:?優(yōu)先剝奪法的原理是：當(dāng)一個(gè)正在運(yùn)行的進(jìn)

z程即使其時(shí)間片未用完，無(wú)論什么時(shí)候，只

?要就緒隊(duì)列中有一個(gè)比它的優(yōu)先數(shù)高的進(jìn)程,

Z優(yōu)先數(shù)高的進(jìn)程就可以取代以前正在運(yùn)行的

?進(jìn)程，投入運(yùn)行

z該算法總是把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中具有最

:高優(yōu)先權(quán)的進(jìn)程。常用以下兩種方法來確定進(jìn)

:程的優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先級(jí)根據(jù)優(yōu)先數(shù)來決定）

5靜態(tài)優(yōu)先數(shù)法：靜態(tài)優(yōu)先權(quán)是在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確

:定的，在整個(gè)運(yùn)行期間不再改變。依據(jù)有：進(jìn)

?程類型、進(jìn)程對(duì)資源的要求、用戶要求的優(yōu)先

:權(quán)。

5動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)法：在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)創(chuàng)立一個(gè)優(yōu)先數(shù),

:但在其生命周期內(nèi)優(yōu)先數(shù)可以動(dòng)態(tài)變化。如等

?待時(shí)間長(zhǎng)優(yōu)先數(shù)可改變

:輪轉(zhuǎn)調(diào)度

:?先來先服務(wù)的一個(gè)重要變形，就是輪轉(zhuǎn)規(guī)則。

:輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法是系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先后

?次序排隊(duì)，處理機(jī)總是優(yōu)先分配給就緒隊(duì)列

Z中的第一個(gè)就緒進(jìn)程，并分配它一個(gè)固定的

?時(shí)間片（如100毫秒）。當(dāng)該運(yùn)行進(jìn)程用完規(guī)

Z定的時(shí)間片時(shí)，被迫釋放處理機(jī)給下一個(gè)處

?于就緒隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程，分給這個(gè)進(jìn)程

Z相同的時(shí)間片，每個(gè)運(yùn)行完時(shí)間片的進(jìn)程，

:當(dāng)未遇到任何阻塞時(shí)，就回到就緒隊(duì)列的尾

?部，并等待下次轉(zhuǎn)到它時(shí)再投入運(yùn)行。于是,

:只要是處于就緒隊(duì)列中的進(jìn)程，按此種算法

?遲早總可以分得處理機(jī)投入運(yùn)行。

：把CPU劃分成若干時(shí)間片，并且按順序賦

?給就緒隊(duì)列中的每一個(gè)進(jìn)程，進(jìn)程輪流占有

：CPU,當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，即使進(jìn)程未執(zhí)行完

：畢，系統(tǒng)也剝奪該進(jìn)程的CPU,將該進(jìn)程排

?在就緒隊(duì)列末尾。同時(shí)系統(tǒng)選擇另一個(gè)進(jìn)程

:運(yùn)行

2簡(jiǎn)單輪轉(zhuǎn)法：系統(tǒng)將所有就緒進(jìn)程按FIFO規(guī)

?則排隊(duì)，按一定的時(shí)間間隔把處理機(jī)分配給

Z隊(duì)列中的進(jìn)程。這樣，就緒隊(duì)列中所有進(jìn)程

?均可獲得一個(gè)時(shí)間片的處理機(jī)而運(yùn)行。

二多級(jí)隊(duì)列方法：將系統(tǒng)中所有進(jìn)程分成若干

z類，每類為一級(jí)。

三分時(shí)系統(tǒng)中常用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法

:時(shí)間片選擇問題：

:固定時(shí)間片

?可變時(shí)間片

三與時(shí)間片大小有關(guān)的因素:

:系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

?就緒進(jìn)程個(gè)數(shù)

?CPU能力

1）簡(jiǎn)單輪轉(zhuǎn)法的調(diào)度模型

2?分級(jí)輪轉(zhuǎn)法

：?所謂分級(jí)輪轉(zhuǎn)法就是將先前的一個(gè)就緒

：隊(duì)列。根據(jù)進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)不同劃分兩個(gè)

：或兩個(gè)以上的就緒隊(duì)列，并賦給每個(gè)隊(duì)

:列不同的優(yōu)先數(shù)。以兩個(gè)就緒隊(duì)列為例,

：一個(gè)具有較高優(yōu)先數(shù)，另一個(gè)具有較低

：優(yōu)先數(shù)，前者稱為前臺(tái)隊(duì)列，后者稱為

二后臺(tái)隊(duì)列。

：