MOOCOS李志軍——L8CPU管理的直觀想法L9多進程圖像

L8 CPU管理的直觀想法

CPU的工做原理——取址執行

將程序讀入內存，設置PC初值，CPU將地址從地址總線發出，讀取內存，再將指令從總線返回，CPU執行指令，PC增長，接着下一個循環...

存在的問題

若是程序中包含IO（如scanf），CPU須要等待IO結果才能夠繼續往下執行，這個時間CPU處於空閒，效率低。

注：IO操做不佔用CPU時間

怎麼解決——併發執行程序

多道程序、交替執行

在等待IO時CPU去執行別的指令

怎麼實現？

除了修改PC，實現程序跳轉，還須要記錄程序（進程）的上下文信息的結構（PCB）。

這個上下文信息只有程序在運行時纔會產生的。

進程——運行中的程序

L9多進程圖像

用戶視角：多個進程同時運行

CPU視角：將多個進程記錄好、按照合理的次序推動（分配資源、進行調度）

多進程圖像從操做系統啓動到關機一直存在

操做系統初始化的最後一條語句是

if(!fork()){init();}

至關於建立一個進程，這個進程執行init()；init()的做用是啓動一個shell，等待用戶的命令。

shell是如下程序

while(1){
    scanf("%s",cmd);
    if(!fork()){
    exec(cmd);
    }
    wait();
}

用戶在shell輸入一個命令,shell會建立一個新進程，在該進程內完成任務

多進程如何組織？——PCB+狀態+隊列

PCB記錄進程信息

操做系統維護多個PCB的隊列

進程狀態圖

多進程如何交替？——隊列操做+調度+切換

• pCur.state=‘W’ 將進程狀態設置爲阻塞態

• schedule() 負責切換進程

• getNext(ReadyQueue) 從就緒隊列裏取一個進程，關於先取哪一個進程涉及到「調度」後邊會講解。

• pCur，pNew表明PCB

• switch_to()涉及上下文切換

調度

• FIFO？priority？暫時不展開講

切換

• 保存當前上下文，恢復新的上下文：利用PCB保存寄存器值

多進程之間會不會彼此影響？

存在的問題：多個進程的程序都在內存中，可能會使用相同的內存。

注意：

• 不能用DPL=0的方法限制訪問，由於只有內核DPL=0，用戶進程的DPL，CPL都爲3

解決方法：

經過映射表實現多進程的地址空間分離（內存管理部分的內容）

同一個邏輯地址映射到不一樣物理地址。

所以說進程管理連帶內存管理造成多進程圖像

多進程如何合做？

例子：生產者-消費者實例

• 生產者進程、消費者進程、共享數據區

• 生產者進程：向共享數據區放

• 消費者進程：從共享數據區取

• 共享數據區：counter滿了不能放，counter爲0不能取

存在的問題：

將counter++;拆分紅原子操做來看，發現問題。

解決方案——進程同步

上鎖

後邊幾章的內容