03第三章 中断与处理机调度1.ppt

第三章 中断与处理机调度 3.1 中断与中断系统 3.2 处理机调度 3.3 调度级别与多级调度 3.4 实时调度 3.5 多处理机调度 3.6 系统举例 3.1 中断与中断系统 中断的概念 中断装置 中断处理程序 中断的概念 处理机在运行过程中，出现了某一事件，必须中止正在运行的程序，转去处理这个事件，然后再返回原来运行的程序，这一过程称为中断。 中断系统： 中断装置(硬件) 中断处理程序(软件) 中断装置 发现并响应中断的硬件机构 识别中断源，当有多个中断源时，按紧迫程度排队； 保存现场； 引出中断处理程序。 中断响应和处理的过程 .1 中断源与中断字 中断源 引起中断的事件。 中断寄存器 保存与中断事件相关信息的寄存器。 中断字 中断寄存器的内容。 例：IO中断：设备状态寄存器。 .2 中断类型与中断向量 强迫性中断 运行程序不期望的 时钟中断 IO中断 控制台中断 硬件故障中断 power failure 内存校验错 程序性中断 越界，越权 缺页 溢出，除0 非法指令 自愿性中断 运行程序期望的 系统调用 访管指令 系统调用 fd=open(fname,mode) 访管指令 准备参数 svc n 取返回值 .2 中断类型与中断向量 .2 中断类型与中断向量 中断向量：中断处理程序的运行环境与入口地址（PSW，PC） 每类中断事件有一个中断向量, 中断向量的存放位置是由硬件规定的, 中断向量的内容是OS在系统初始化时设置好的。 .2 中断类型与中断向量 .3 中断嵌套与系统栈 一般原则： 高优先级别中断可以嵌入低优先级中断 实现方法： 中断响应后立即屏蔽不高于当前中断优先级的中断源。 .3 中断嵌套与系统栈 .3 中断嵌套与系统栈(Cont.) .3 中断嵌套与系统栈(Cont.) .4 中断优先级与中断屏蔽 中断优先级： 硬件规定的中断响应次序，依据: 紧迫程度； 处理时间。 中断屏蔽： 高优先级中断事件处理不受低优先级中断打扰； 程序调整中断响应次序。 中断处理程序 .1 IO中断处理 正常结束 继续传输； 唤醒相关进程。 传输错误 复执（eg. 3次)； 报告系统操作员。 .2 时钟中断处理 Housekeeping 进程管理 重新计算进程调度参数(eg. 动态优先数) 实现软时钟，启动定时程序 硬时钟5ms发生一次中断，软时钟50ms 考虑进程切换 .3 控制台中断处理 一个控制按钮，一个中断向量，一个中断处理程序。 .4 硬件故障处理 电源故障处理 掉电： 内存，寄存器?外存 停止设备 停止处理机 恢复： 启动处理机 启动设备 外存?内存，寄存器 .4 硬件故障处理(cont.) 内存故障处理 海明校验，奇偶校验错误 下雨检查 划出系统 报告操作员 .5 程序性中断的处理 只能由操作系统处理的中断 影响系统或其它进程 越界，非法指令，（处理：终止进程、调试） 需要系统管理或协助 页故障，缺段，（处理：动态调入） 可以由用户自己处理的中断 不影响系统和其它进程 除0，溢出，（处理：用户处理，或OS处理） 应用程序自己处理中断 应用程序自行处理中断(Cont.) 图3-9（P47） 步骤： （1）发生溢出中断 （2）保存旧PSW和PC （3）取中断向量 （4）转到中断处理程序 （5）访问中断续元表（假定非0） （6）系统栈中现场转移到用户栈 （7）中断续元入口送寄存器（OS中断处理完成） （8）执行中断续元 （9）用户栈PSW和PC送寄存器 （10）返回中断断点 .6 自愿性中断的处理 .6 自愿性中断的处理 3.2 处理机调度 处理机调度算法 按什么原则分配 处理机调度时机 何时重新分配 处理机调度过程 如何完成分配 处理机调度算法 考虑因素（scheduling criteria） CPU利用率 ; (max) 吞吐量 ; (max) 周转时间 ; (min) 响应时间 ; (min) 系统开销 ; (min) 调度参数 CPU burst vs. I/O burst 阵发期 : CPU burst cycle: 进程(线程)使用CPU计算； I/O burst cycle: 进程(线程)使用设备I/O。 进程运行行为： CPU burst, I/O burst, CPU burst, I/O burst, …… CPU调度：考虑处于CPU burst进程集合 CPU burst时间根据以前行为推定。 CPU burst vs. I/O burst 下一个CPU burst的长度估算 令τn是估计的第n个CPU阵发期的长度， tn的值是进程最近一次CPU阵发期长度，则有如下估算公式： τn+1=αtn + (1-α)τn 参数α(0≤α≤1)控制tn和τn在公式中起的作用：当α