第三章-处理器管理.ppt

第三章处理器管理本章主要内容1.多道程序设计2.进程3.进程状态4.进程控制块5.进程队列要求通过本章学习应该掌握多道程序设计是如何提高计算机系统效率的；进程与程序有什么区别；进程的基本状态以及状态变化；进程队列及进程调度策略；中断的作用。重点多道程序设计；进程的定义和属性；进程调度策略。3.1多道程序设计3.1.1什么是多道程序设计让多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种设计技术称“多道程序设计”将这种计算机系统称“多道程序设计系统”或简称“多道系统”。存储保护在多道程序设计的系统中，主存储器中同时存放了多个作业的程序。为避免相互干扰，必须提供必要的手段使得在主存储器中的各道程序只能访问自己的区域。这样，每道程序执行时，都不会破坏其他各道的程序和数据。特别是当某道程序发生错误的时，也不至于影响其它的程序。程序浮动在多道程序设计系统中，对程序有一些特殊要求，也就是说，程序可以随机地从主存的一个区域移动到另一个区域，程序被移动后仍丝毫不影响它的执行，这种技术称为程序浮动。资源的分配和调度对各种资源按一定的策略进行分配和调度在多道程序设计的系统中，有三点基本要求：(1).用存储保护的方法保证各道程序互不侵犯；(2)用程序浮动技术让程序能灵活地改变存放区域且能正确执行；(3)必须对资源按一定的策略分配和调度。3.1.2为什么要采用多道程序设计1.程序的顺序执行1.程序的顺序执行在输入数据时，处理器和打印机空闲；在处理器处理数据时，输入机和打印机空闲；在打印机输出结果时，输入机和处理器空闲。2.程序的并行执行2.程序的并行执行2.程序的并行执行程序的并行执行发挥了处理器与外围设备并行工作的能力，使处理器的效率有所提高。因为处理器的执行速度远远高于外围设备的传输速度，处理器的没有得到充分利用，为进一步提高效率，可考虑同时接纳两道或两道以上的计算问题。3.多道并行执行让多个计算题同时进入一个计算机系统的主存并行执行的程序设计方法。多道程序设计利用了系统与外围设备的并行工作能力，从而提高工作效率。具体表现为：(1)提高了处理器的利用率；(2)充分利用外围设备资源计算机系统配置多种外围设备，采用多道程序设计并行工作时，可以将使用不同设备的程序搭配在一起同时装入主存储器，使得系统中各外围设备经常处于忙碌状态，系统资源被充分利用；(3)发挥了处理器与外围设备以及外围设备之间的并行工作能力从总体上说，采用多道程序设计技术后，可以有效地提高系统中资源的利用率，增加单位时间内的算题量，从而提高了吞吐率。3.1.3采用多道程序设计应注意的问题可能延长程序的执行时间；例：作业A：计算50ms,打印100ms,再计算50ms,打印100ms,结束作业B：计算50ms,输入数据80ms,再计算100ms,打印100ms,结束作业A单独执行需300ms作业B单独执行需330msA,B一共需要630ms完成A,B两道作业共使用处理器时间：250ms处理器利用率：250/630=39.7%如果采用多道程序设计A,B共花了400ms完成A,B使用处理器的时长为250ms处理器的利用率为：250/400=62.5%A:300msB:400ms(2)并行工作道数与系统效率不成正比从表面上看，增加并行工作道数就可提高系统效率，但实际上并行工作道数与系统效率是不成正比，因为并行的道数要根据系统配置的资源和用户对资源的要求而定：

(1)主存储器的大小限制了可同时装入的程序数量；

(2)外围设备的数量也是一个制约条件；

(3)多个程序同时要求使用同一资源的情况也会经常发生。总之，多道程序设计能提高系统资源的使用效率，增加单位时间的算题量；但是对每个计算问题来说，从算题开始到全部完成所需要的时间可能延长，另外在确定并行工作道数时应综合系统的资源配置和用户对资源的要求。3.2进程1、进程的定义:把一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程。2、进程是由程序、数据集和进程控制块三部分组成。3.2.2为什么要引入进程1.提高资源的利用率2.正确描述程序的执行情况通常把进程分为“系统进程”和“用户进程”两大类，把完成操作系统功能的进程称为系统进程，而完成用户功能的进程则称为用户进程3、进程与程序的区别及关系程序是静止的，进程是动态的。进程包括程序和程序处理的对象（数据集），进程能得到程序处理的结果。进程和程序并非一一对应的，一个程序运行在不同的数据集上就构