操作系统（处理器管理）课件.ppt

处理器调度 主要内容： 挑选作业进入内存 在进程之间分配处理器时间 处理调度细可分为： 高级调度，作业管理（用户接口） 中级调度，决定作业（进程）进入内存 低级调度，决定作业（进程）占用处理器 精品 处理器调度层次示意 中级调度 新建态 挂起就绪态 挂起等待态 高级调度 低级调度 运行态 就绪态 等待态 终止态 精品 处理器调度模型 CPU 提交 指派 就绪队列 超时 挂起就绪队列 等待队列 等待事件 事件出现 低级调度 高级调度 挂起等待队列 中级调度 中级调度 精品 高级调度 又称作业调度、长程调度 多道批处理系统中的主要内容： 后备作业→进程 作业准备→启动→善后工作 分时系统中的主要内容： 是否接受一个终端用户的连接？ 交互作业能否被接纳，并创建进程？ 精品 中级调度 又称平衡负载调度、中程调度 主要内容： 控制主存储器中能容纳的进程数 保证在合理数目的进程间竞争处理器及相关资源 具有“挂起”功能的操作系统 “挂起”状态的进程不参与低级调度 精品 低级调度 又称（进）线程调度、短程调度 两类低级调度方式： 剥夺方式 优先级剥夺 限时剥夺 非剥夺方式 剥夺方式开销通常大于非剥夺方式，但可避免一个进程或线程长时间独占处理器 精品 调度算法 任何层次的处理器调度均由操作系统相应的调度程序实施，调度程序所使用的算法，被称为调度算法。 精品 如何评价调度算法？ 考虑的主要因素： 资源利用率， CPU有效工作时间/CPU总运行时间 响应时间（分时系统、实时系统） 从作业提交到收到回应的时间 周转时间（批处理系统） 作业提交开始到作业完成的时间 平均周转时间、平均带权周转时间 吞吐率 单位时间内处理的作业数 公平性 确保每个用户，每个进程获得合理的CPU份额或其他资源份额，不会出现“饿死”现象 精品 批处理作业的管理与调度 作业的生命周期： 提交→收容→执行→完成 输入状态 后备状态 执行状态 完成状态 高级调度 中级调度低级调度 精品 批处理作业调度考虑 用户角度： 每个用户希望自己的作业周转时间等于或接近作业执行时间 操作系统角度： 处理器的利用率高，作业平均周转时间小 精品 进程的状态和转换 三态模型 运行态 就绪态 等待态 落选 选中 等待结束 出现等待事件 阻塞态、睡眠态 精品 进程的状态和转换 五态模型 运行态 就绪态 等待态 落选 选中 等待结束 出现等待事件 新建态 终止态 精品 具有挂起功能的系统 什么是进程挂起？ 将进程对换到外部存储器上，释放其占有的系统资源，排除在进程调度之外 为什么要挂起进程？ 提高系统资源的利用率 减轻系统的负载 调试程序、排除故障 精品 具有挂起状态的状态转换模型 挂起就绪态 挂起等待态 新建态 就绪态 等待态 运行态 终止态 提交 提交 等待事件结束 等待事件结束 挂起 挂起 挂起 解除挂起 解除挂起 精品 进程的描述 操作系统的控制结构 通常以表的方式来管理和维护 常见的四类表 存储器 设备 文件 进程 存储表 I/O表 文件表 进程表 … 进程1内存映像 进程N内存映像 … 精品 进程的描述 进程的内存映像 进程控制块 (PCB) 用户堆栈 用户私有地址空间 （代码段、数据段） 共享地址空间 代码段 数据段 堆栈段 Minix进程结构 精品 进程上下文 进程物理实体和支持进程运行的环境合称为进程上下文 用户级上下文 程序段、数据段、共享存储区、用户栈 寄存器上下文 程序状态字寄存器、栈指针寄存器、控制寄存器、通用寄存器 系统级上下文 进程控制块、主存管理信息（如页表）、核心栈 精品 进程的描述 进程控制块的结构 每个进程都有且只有一个进程控制块 进程标识信息（外部标识+内部标识） 进程现场信息 （通用寄存器、PSW寄存器、各种指针） 进程控制信息 （调度、组成、通信等信息、资源清单等） 精品 Minix进程控制表内容 进程管理 内存管理 文件管理 寄存器 正文段(代码段)指针 UMASK掩码 程序计数器 数据段指针 根目录 程序状态字(PSW) bss段指针 工作目录 栈指针 退出状态 文件描述符 进程状态 信号状态 有效UID 进程开始时间 进程标识号(PID) 有效GID 使用的CPU时间 父进程(PPID) 系统调用参数 子进程的CPU时间 进程组(GID) 各种标志位 下次报警时间 真实UID 消息队列指针 有效UID 挂起的信号位 真实GID 进程标识号(PID) 有效GID 各种标志位 信号位图 各种标志位 精品 进程控制块 单个进程块刻画一个进程的运行状态 进程控制块的集合，则刻画了一个操作系统的当前状态 进程控制块的使用和修改，只能由操作系统内核来完成 精品 进程队列 将处于同一状态的所有进程控制块链接在一起的数据结构，称为进程队列 便于操作