操作系统原理教程（第二版） -连卫民 第2章 处理器管理.ppt

第2章 处理器管理 2.1 处理器管理概述 2.2 进程描述 2.3 进程控制 2.4 进程同步与互斥 2.5 进程通信 2.6 进程调度 2.7 进程死锁 2.8 线程、超线程和双核的基本概念 本章结束！ 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 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的控制和管理。 在现代操作系统中，处理器的分配和运行都是以进程为基本单位的，因而对处理器的管理也可以视为对进程的管理。 进程是程序的一次执行过程。 处理器管理包括以下功能： 1. 进程控制。在并发运行环境中，要使程序运行，必须先为它创建一个或几个进程，并给它分配必要的资源。程序运行结束时，要撤消这些进程，并回收这些进程所占用的各类资源。 进程控制的主要任务就是为程序创建进程，撤消已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 2. 进程同步。在并发环境中，进程是以异步方式工作的，并且以不可预知的速度向前推进。为了使多个进程能有条不紊地运行，系统中必须设置进程同步机制。 进程同步的主要任务是对众多的进程运行进行协调。协调方式有两种： (1) 进程互斥方式。进程在对临界资源访问时，应采用互斥方式，也就是当一个进程访问临界资源时，另一个要访问该临界资源的进程必须等待；当获取临界资源的进程释放临界资源后，其他进程才能获取临界资源。这种进程之间的相互制约关系称为互斥。 简单地说，互斥就是“有我就没你，有你就没我”。 临界资源是指一次只能被一个进程使用的资源。 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 2. 进程同步。 (2) 进程同步方式。相互合作的进程，由同步机构对它们的执行次序加以协调。也就是前一个进程结束，后一个进程才能开始；前一个进程没有结束，后一个进程就不能开始。这种进程之间的相互合作关系称为同步。 简单地说，同步就是“有你才有我，没你就没我”。 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 3. 进程通信。在系统中，经常会有多个进程需要相互配合去完成一个共同的任务，而在这些进程之间，往往需要相互交换信息。进程通信的任务就是用来实现相互合作进程之间的信息交换。进程的通信方式有： （1）当相互合作的进程处于同一台计算机系统时，通常采用直接通信方式。由源进程利用发送命令直接将消息发送到目标进程的消息队列上，然后由目标进程利用接收命令从其消息队列中取出消息。 （2）当相互合作的进程处于不同计算机系统时，通常采用间接通信方式。由源进程利用发送命令将信息发送到一个专门存放消息的中间实体中，然后由目标进程利用接收命令从中间实体中取出消息。这个中间实体通常称为“邮箱”，相应的通信系统称为电子邮件系统。 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 4. 处理器调度。等待在后备队列上的作业，通常要经过处理器调度才能执行。处理器调度包括作业调度（也称为高级调度）、进程调度（也称为低级调度）和中级调度。 (1)作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，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，使之成为可能获得处理器的就绪进程，并按照一定的算法将其插入到就绪队列。作业调度将在第6章作业管理与系统接口中介绍。 (2)进程调度的基本任务是从进程的就绪队列中，按照一定的调度算法选出一个进程，把处理器分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入运行。本章主要介绍进程调度。 2.1 处理器管理概述 2.1.1 处理器管理的功能 4. 进程调度。 （3）中级调度的基本任务是把那些暂时不能运行的进程从主存移到外存上，释放其所占有的宝贵资源，让其他进程运行。当移到外存上的进程具备运行条件时，再由中级调度把它们重新调入主存，等待运行。 中级调度将在第3章存储器管理的对换技术中详细介绍，也可以参考本章2.2.4的内容。 2.1 处理器管理概述 2.1.2 程序的执行 程序执行是指程序在计算机中的运行过程。程序的执行可以用前趋图表示，程序的执行方式有顺序执行和并发执行。 1.前趋图。它是一个有向无循环图。图中的每个结点可用于表示一条语句、一个程序段等；结点间的有向边表示在两个结点之间