操作系统:进程,中断,处理器调度 |
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0.操作系统概论
1.操作系统四大特性:并发性(所有程序在宏观上并发执行),共享性(操作系统与多个用户共享系统中所有资源),异步性(操作系统运行轨迹是随机的),虚拟性(虚拟CPU,虚拟存储,虚拟设备)。 2.硬件环境* (1)绝对时钟与间隔时钟 间隔时钟每隔一段时间就会发生时钟中断。 利用间隔时钟可以实现逻辑时钟:如设置50ms的逻辑时钟。 (2)堆与栈* 堆:属于用户空间,保存动态变量。例如:new 用户栈:属于用户空间,功能:1.用户函数调用时局部变量 2.传送调用操作系统时传给操作系统的参数。 系统栈:又叫核心栈,属于系统空间,功能:1.操作系统程序时的局部变量 2.保存中断嵌套时的中断现场。3.保存目态运行产生中断时的现场。 (3)寄存器 PSW(与微机系统的标志寄存器联系):程序状态字,表示当前程序的运行环境,有一位可表示当前CPU的运行状态(管态还是目态)。 (4)特权指令和非特权指令 (5)处理器状态 1.进程1.什么是进程?进程是程序的一次执行。 2.进程的组成:PCB,程序(代码加数据)。 3.进程控制块:PCB,标志进程存在的唯一标志。 4.引起进程创建的事件*:用户登录,作业调度,提供服务,应用请求。 5.引起进程撤销的事件:正常结束,异常结束,外界干预。 注意: 1.进程没有运行进程则一定没有就绪进程。 2.系统中没有就绪和运行进程,但可以有阻塞进程(死锁)。 3.进程的封闭性是指进程执行的结果只取决于自身,不受外界影响。 4.全局变量在正文段,局部变量在数据堆栈段。 5.进程自身决定由运行态->就绪态(主动),而由阻塞态->就绪态需要协助进程帮助。(被动) 6. 线程:1.用户级线程,当线程执行一个系统调用时,进程内所有线程阻塞。 2.内核级线程,线程调度和管理由内核实现。 进程与线程区别: 1.进程是分配单位,线程是执行单位。 2.引入线程后,进程只作为除CPU外的系统资源的分配单元。 3.调度:线程是资源调度的基本单位。 4.并发性:同一进程之间的线程可并发执行,不同进程之间的线程也可并发执行。线程切换不一定有进程切换。 5.拥有资源:进程是系统中拥有资源的独立单位,而线程不拥有系统资源。同一进程内的线程具有相同的地址空间。 6.独立性:同一进程的线程共享进程地址空间和资源。 7.系统开销:线程切换系统开销小,并且同一进程内的线程进行同步与通信甚至无需操作系统干预。 父进程与子进程区别: 1.父进程与子进程可并发执行 2.父进程与子进程拥有不同的进程控制块 3.父进程与子进程不能共享虚拟地址空间。 4.fork()系统调用,对于父进程返回子进程PID,对于子进程,若创建成功返回0,失败返回-1. 进程间通信:共享内存,消息传递,管道。 2.中断处理全过程(包含中断续元)由系统栈恢复现场 非中断嵌套返回核心运行->目态运行由系统栈恢复现场进程结束核心运行->终止回收内存资源,撤销PCB
中断续元,用户自行处理中断过程: 1.目态运行发生溢出中断 2.硬件PSW,PC压入系统栈 3.与中断源对应的中断向量送入PSW,PC 4.进行中断处理程序 5.访问用户的中断续元表,假定是 6.系统栈中的信息转移至用户栈 7.中断续元运行环境及入口送入PSW,PC 8.控制权转交给中断续元 9.执行,遇到ret指令后由用户栈弹出现场信息送入PSW,PC 10.中断返回 3.处理器调度(调度谁,什么时候调度,具体怎么调度)一些概念: 周转时间=完成时间-就绪时间。 响应时间=等待时 1.先到先服务算法 2.短作业优先算法(平均周转时间最短) 3.最短剩余作业优先算法(可剥夺) 4.最高响应比优先算法:最高响应比=1+等待时间/运行时间 5.最高优先数优先算法 6.循环轮转算法(分时系统) 7.分类排队算法 8.反馈队列算法 4.实时调度开始截止期:最迟开始时间 完成截止期:最晚完成时间 发生周期:每隔多长时间发生一次,发生周期性实时任务的间隔时间 Ci=运行时间 Ti=发生周期 EDF:可调度的必要条件 RMS:可调度条件: 进程切换时:为何PSW,PC要用一条指令恢复? |
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