处理器管理
110页1、第2章 处理器管理,2,重点: 多道程序设计的工作效率 进程和程序有什么区别 进程的基本状态以及状态的变化 处理器调度策略,3,2.1 多道程序设计 2.1.1 程序的顺序执行,什么是程序的顺序执行一个计算的若干操作必须按照严格的先后次序顺序地执行,这类计算过程就是程序的顺序执行过程。,4,对用户作业的处理首先输入用户的程序和数据然后进行计算最后打印计算结果即有三个顺序执行的操作I:输入操作C:计算操作P:输出操作,5,顺序环境,计算机系统中只有一个程序在运行 该程序独占系统中所有资源 其执行不受外界影响,6,顺序执行特征,程序执行的顺序性 程序执行的封闭性 独占资源,执行过程中不受外界影响 程序执行结果的确定性 程序结果的可再现性 程序运行结果与程序执行速度无关,只要初始状态相同,结果应相同,7,2.1.2 程序的并行执行,处理器和外围设备能够并行 分成三个可独立执行的程序模块:输入程序,处理程序,打印程序 输入机,处理机,打印机并行工作 并发环境: 一定时间内,物理机器上有两个或两个以上的程序同时处于开始运行但尚未结束的状态,并且次序不是事先确定的,8,程序1.1: I1 C1 P
2、1程序1.2: I2 C2 P2 程序1.n: In Cn Pn,讨论: (1) 哪些程序段的执行必须是顺序的?为什么? (2) 哪些程序段的执行是并行的?为什么?,9,并发程序特征,(1)程序执行结果的不可再现性并发程序执行的结果与其执行的相对速度有关,是不确定的 (2)在并发环境下程序的执行是间断性的执行停执行 (3)资源共享,系统中资源被多个程序使用 (4)独立性和制约性独立的相对速度、起始时间程序之间可相互作用(相互制约)可分为直接作用和间接作用,10,2.1.3 多道程序设计,进一步提高效率,同时接纳两道或以上的计算问题 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技术 “多道程序设计系统” :简称“多道系统”,即采用多道程序设计技术的计算机系统,11,多道程序设计的优点,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 提高了处理器的利用率; 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; 发挥了处理器与外
3、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,12,可能延长程序的执行时间;,多道程序设计的缺点,13,多道程序设计的缺点,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,14,多道程序设计小结,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,15,2.2 进程的概念,程序并发执行时,新的活动规律:执行 暂停 执行为了能正确反映程序执行时的活动规律和状态变化进程,16,2.2.1 进程的定义,进程:一个程序在一个数据集上的一次执行进程:是具有独立功能的程序关于某个数
4、据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的独立单位,17,进程与程序的区别,(1) 程序是静态的概念;进程是动态的概念(2)进程是暂时的,程序是永久的(3) 进程是一个独立运行的活动单位,是竞争系统资源的基本单位(4) 一个程序可以对应多个进程;一个进程至少包含一个程序,18,举例,比如在有一个用户程序notepad.exe(记事本),当它存放在磁盘上时,就是一个程序 在windows操作系统下运行它时,就会在内存中建立一个记事本程序的进程, 在记事本中编辑的当前文字就是这个进程的数据集,操作系统会为当前的进程设置一个进程控制块 如果再打开一个记事本程序的窗口,就会建立另一个进程,此时运行的是同一个程序,但存在两个进程,第二个窗口中的编辑内容就是第二个进程的数据集,19,2.2.2 为什么要引入进程,提高资源的利用率正确描述程序的执行情况 例:图2-5,20,2.2.3 进程的属性,进程是动态的,包括数据集和运行在数据集上的程序 多个进程可以含有相同的程序 多个进程可以并发执行 进程有三种基本状态,21,进程的基本状态,(1) 运行状态(running) :或称为执行状态 该进
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