3.2 處理機管理

　　處理器是計算機的心臟，在單用戶系統中或單道系統中，處理器為一個用戶或一個作業服務，管理簡單。為了提高系統資源的利用率，引入了多道程序技術，即多個程序或作業同時運行，爭用處理器，要解決處理器的分配調度的策略。因此引入了作業、進程和線程的概念，基于操作系統對處理器的管理策略不同，其提供的作業處理方式也不同，又批處理方式、分時處理方式、實時處理方式、多道成批處理方式和網絡環境下的處理方式等。

　　操作系統的核心位于硬件上，核心的目的是提供一種進程賴以生存的環境，其主要任務就是接受中斷并做基本的處理，在進程之間切換處理器，處理進程之間的通信。

　　基本的硬件結構是：

　　(1)中斷結構：為了使輸入輸出活動與處理器的活動并行，提出了中斷處理程序;

　　(2)特權指令：僅供操作系統使用的指令集合;

　　(3)主存保護：多道程序系統中，必須對各進程使用的主存加以保護，以防止其他進程的非法操作;

　　(4)時鐘：硬件時鐘以固定的時間間隔產生中斷信號，這對于實現處理器的調度以及實現與時間有關的任務不可或缺。

　　處理機管理涉及對物理處理機的管理問題，明確地說，涉及把處理機分配給進程的問題。我們能夠識別下述模塊：創建進程的作業調度程序，在非多道程序設計的環境中，它還確定哪個進程將獲得一臺處理機;處理機調度程序，在多道程序設計環境中，它確定就緒進程中的某一進程在什么時候將獲得一臺處理機，使用多長時間;交通控制程序，它記住進程的狀態。對系統中的每一個進程都有一張類似的狀態圖。在大多數系統中，必須使進程和作業同步，這也是處理機管理模塊要完成的一項任務。首先我們來看作業調度：

　　1 作業調度

　　1.1 調動級別

　　一般來說，作業從進入系統到最后完成，可能要經歷三級調度：高級調度、中級調度、低級調度。

　　(1)高級調度：又稱作業調度。其主要功能是根據一定算法，從輸入的一批作業中選出若干個作業，分配必要的資源，如內存、外設等，為它建立相應的用戶作業進程和為其服務的系統進程(輸入、輸出進程)，最后把它們的程序和數據調入內存，等待進程調度程序對其執行調度，并在作完成后作善后處理工作。

　　(2)中級調度：為了使內存中同時存放的內存數目不至于太多，有時就需要某些進程從內存中移到外存上，以減少多道程序的數目，為此設立了中級調度。

　　(3)低級調度：又稱進程調度。其主要功能是根據一定的算法將CPU分派給就緒隊列中的一個進程。進程調度是操作系統中最基本的一種調度。在一般類型的操作系統中都必須有進程調度，而且它的策略的優略直接影響整個系統的性能。

　　1.2 作業狀態

　　作業狀態分為四種：提交、后備、執行和完成。

　　(1)提交狀態--即用戶向系統提交一個作業時，該作業所處的狀況。如將一套作業卡片交給機房管理員，有管理員將它們 放到讀卡機予以讀入;或者用戶通過鍵盤向機器輸入其作業。

　　(2)后備狀態--即用戶作業經輸入設備(如讀卡機)送入輸入井(磁盤)中存放，等待進入內存時所處的狀況。此時，該作業的數據已轉換成內部機器可讀的形式，并且作業請求資源等信息也交給了操作系統。

　　(3)執行狀態--即作業分配到所須的資源。被調入內存，并且再處理機(CPU)上執行相應的程序時所處的狀況。此時該作業真正處于活動狀態。

　　(4)完成狀態--即作業完成了計算任務，結果由打印機輸出，最后由系統回收分配給它的全部資源，準備退出系統時的狀態。

　　1.3 作業調度

　　1.作業控制塊JCB

　　2.作業調度的功能

　　(1)記錄系統中各作業的情況。

　　(2)按照某種調度算法從后備作業隊列中挑選作業。

　　(3)為選中的作業分配內存和外設等。

　　(4)為選中的作業建立相應的進程。

　　(5)作業結束后進行相應的善后處理。

　　2 進程調度

　　2.1 進程調度的功能和時機

　　1.進程調度的主要功能是：

　　(1)保存現場

　　(2)挑選進程

　　(3)恢復現場

　　2.一般在以下事件發生后作進程調度：

　　(1)完成任務

　　(2)等待資源

　　(3)運行到時

　　(4)發現標志

　　2.2 兩級調度模型

　　作業調度是宏觀調度，它所選擇的作業只是具有獲得處理機的資格，但尚未占有處理機，不能立即在其上實際運行。而進程調度是微觀調度，它根據一定的算法，動態的把處理機實際的分配給所選擇的進程，使之真正活動起來。

　　3 調度性能的評價

　　1) 選擇調度算法時應考慮的主要因素

　　2 )調度性能評價準則

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