处理器管理(笔记)

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                                                                        处理器管理

    处理器管理是操作系统的重要组成部分,它负责管理,调度和分派计算机系统的重要资源————处理器,并控制程序的执行。

    操作系统的基本任务是对“进程”实施管理,操作系统必须有效控制进程的执行,给进程分配资源,准许进程之间共享和交换信息,保护每个进程在运行期间免受其他进程干扰,控制进程的互斥,同步和通信。

     早期的计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器。程序员编写串行执行的代码,让其在处理器上串行执行,每一条指令的执行也是串行的(取指令,取操作数,执行操作,存出结果)。为了提高计算机处理速度,发展起了联想存储器系统提出了数据驱动的得思想,流水线系统解决了指令并行的问题。

计算机系统可分为四类:

1.单指令流单数据流(SISD);

2.单指令流多数据流(SIMD);

3.多指令流单数据流(MISD);

4.多指令流多数据流(MIMD)。

MIMD系统划分为:共享内存的紧密耦合MIMD系统;内存分布的松散耦合MIMD系统。

根据处理器分配策略,紧密耦合MIMD系统可以分为主从式系统MSP;对称式系统SMP。

寄存器可以分为:1.通用寄存器;2.数据寄存器;3.地址寄存器;4.I/O地址寄存器;5.IO缓冲寄存器。

中断技术:中断是指程序执行过程中,有许多事件会随时发生时,终止CPU现行程序的运行,引出处理该事件的服务程序执行的过程。

中断与异常区别 :中断是由于现行指令无关的中断信号触发的;异常是由处理器正在执行现行指令而引起的。

中断装置:发现中断源并产生中断的硬件。

硬件中断主要做以下三件事:

1.发现中断源,响应中断请求;

2.保护现场;

3.启动处理中断事件的中断处理程序,处理器状态已从目态被切换到管态。

中断处理程序做一下四件事:

  1. 保护未被硬件保护的一些必须的处理状态;
  2. 识别各个中断源,分析产生中断的原因;
  3. 处理发生的中断事件;
  4. 恢复正常操作。

2.主存储器的故障处理:

 

进程切换的步骤:

  1. 保存被中断进程的处理器现场信息;
  2. 修改被中断进程的进程控制块的有关信息;
  3. 把被中断进程的进程控制块加入到有关队列;
  4. 选择下一个占有处理器运行的进程;
  5. 修改被选中进程的进程控制块的有关信息;
  6. 根据被选中进程设置操作系统用到的地址转换和存储保护信息;
  7. 根据被选中进程的信息来恢复处理器现场。

模式切换的步骤:

  1. 保存被中断进程的处理器现场信息;
  2. 根据中断号设置程序计数器;
  3. 把用户状态切换到内核状态,以便执行中断处理程序。

  1. 进程的创建:来源于以下四个事件:
  1. 提交一个批处理作业;2.在终端上一个交互式作业登录;
  2. 操作系统创建一个服务进程;4.存在的进程创建新的进程。

  1. 进程的阻塞和唤醒:

  1. 进程的撤销:

  1. 进程的挂起和激活:

注意:挂起原语既可由进程自己也可由其他进程调用,但激活原语只能由其他进程调用。

并发多线程程序设计优点:1.快速线程切换;2.减少管理开销;3.通信易于实现;4.并发程度提高;5.节省内存空间;

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