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操作系统原理与应用模块2电子课件目录目录处理机调度处理机调度 学习目标学习目标学习目标学习目标进程的定义和特性。进程的定义和特性。进程的基本状态及其转换。进程的基本状态及其转换。进程的调度和管理。进程的调度和管理。作业的调度和管理。作业的调度和管理。Windows和和Linux操作系统的处理机管理。操作系统的处理机管理。目录目录 2.1 进程的引入进程的引入.在单道程序设计环境在单道程序设计环境下，程序以顺序方式执下，程序以顺序方式执行。一个程序通常由若行。一个程序通常由若干个操作组成，这些操干个操作组成，这些操作必须按照某种先后次作必须按照某种先后次序执行，仅当前一个操序执行，仅当前一个操作执行完成后才能执行作执行完成后才能执行后续操作；多个程序之后续操作；多个程序之间，仅当前程序执行结间，仅当前程序执行结束后才可执行下一程序。束后才可执行下一程序。2.1.1 程序的顺序执行程序的顺序执行作作业业顺顺序序执执行行作业作业1I1P1C1作业作业2作业作业nI2InC2CnP2Pn目录目录2.1.1 程序的顺序执行程序的顺序执行程序顺序执程序顺序执程序顺序执程序顺序执行的特征行的特征行的特征行的特征只要程序执行时的初只要程序执行时的初始条件和执行环境相始条件和执行环境相同，当程序重复执行同，当程序重复执行时，都将获得相同的时，都将获得相同的结果，即程序的执行结果，即程序的执行结果与时间无关。结果与时间无关。顺序性顺序性 封闭性封闭性 可再现性可再现性处理机的操作严格按处理机的操作严格按照程序所规定的顺序照程序所规定的顺序执行，只有上一个操执行，只有上一个操作完成后，下一个操作完成后，下一个操作才能开始执行。作才能开始执行。由于单道环境下只能由于单道环境下只能运行一个程序，因此运行一个程序，因此程序在运行时独占系程序在运行时独占系统的全部资源，这些统的全部资源，这些资源的状态只能由该资源的状态只能由该程序改变，程序一旦程序改变，程序一旦开始运行，其执行结开始运行，其执行结果不受外界因素影响果不受外界因素影响目录目录 2.1.2 程序的并发执行程序的并发执行.程序的并发执行是指若干程序的并发执行是指若干个程序或程序段同时在系个程序或程序段同时在系统中运行，这些程序或程统中运行，这些程序或程序段的执行在时间上是重序段的执行在时间上是重叠的，即一个程序或程序叠的，即一个程序或程序段的执行尚未结束，另一段的执行尚未结束，另一个程序或程序段的执行已个程序或程序段的执行已经开始。经开始。I1P1C1I2InC2CnP2Pn目录目录2.1.1 程序的并发执行程序的并发执行程序并发执程序并发执程序并发执程序并发执行的特征行的特征行的特征行的特征程序并发执行时，程序并发执行时，由于失去了封闭由于失去了封闭性，也将导致失性，也将导致失去其执行结果的去其执行结果的可再现性。可再现性。间断性间断性 失去失去封闭性封闭性 不可不可再现性再现性程序在并发执行时，程序在并发执行时，由于它们共享资源或由于它们共享资源或为完成同一项任务而为完成同一项任务而相互合作，致使并发相互合作，致使并发程序之间形成了相互程序之间形成了相互制约的关系。制约的关系。并发执行时，多个并发执行时，多个程序共享系统中的程序共享系统中的各种资源，因此这各种资源，因此这些资源的状态将由些资源的状态将由多个程序来改变，多个程序来改变，致使程序的运行失致使程序的运行失去封闭性。去封闭性。目录目录2.2 进程进程2.2.1 进程的定义和特征进程的定义和特征进程是程序在处理机上的一次执进程是程序在处理机上的一次执进程是程序在处理机上的一次执进程是程序在处理机上的一次执行过程。行过程。行过程。行过程。进程的进程的进程的进程的定义定义定义定义进程是可以和别的计算并行执行进程是可以和别的计算并行执行进程是可以和别的计算并行执行进程是可以和别的计算并行执行的计算。的计算。的计算。的计算。进程是一个具有一定功能的程序关进程是一个具有一定功能的程序关进程是一个具有一定功能的程序关进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。于某个数据集合的一次运行活动。于某个数据集合的一次运行活动。于某个数据集合的一次运行活动。进程是程序在一个数据集合上的进程是程序在一个数据集合上的进程是程序在一个数据集合上的进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配运行过程，是系统进行资源分配运行过程，是系统进行资源分配运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。和调度的一个独立单位。和调度的一个独立单位。和调度的一个独立单位。目录目录2.2.1 进程的定义和特征进程的定义和特征结构性结构性动态动态性性性性并并并并发发性性性性异步性异步性独立性独立性进程的特征进程的特征进程的特征进程的特征目录目录2.2.1 进程的定义和特征进程的定义和特征进程是程序处理数据的过程，而进程是程序处理数据的过程，而进程是程序处理数据的过程，而进程是程序处理数据的过程，而程序是一组指令的有序集合。程序是一组指令的有序集合。程序是一组指令的有序集合。程序是一组指令的有序集合。进程与进程与进程与进程与程序的程序的程序的程序的区别区别区别区别进程具有动态性、并发性、独立性进程具有动态性、并发性、独立性进程具有动态性、并发性、独立性进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等特征，而程序不具有。和异步性等特征，而程序不具有。和异步性等特征，而程序不具有。和异步性等特征，而程序不具有。进程和程序并非一一对应。不同进进程和程序并非一一对应。不同进进程和程序并非一一对应。不同进进程和程序并非一一对应。不同进程可以执行同一程序，而一个进程可以执行同一程序，而一个进程可以执行同一程序，而一个进程可以执行同一程序，而一个进程也可以执行多个程序。程也可以执行多个程序。程也可以执行多个程序。程也可以执行多个程序。从进程结构性特征上看，进程包从进程结构性特征上看，进程包从进程结构性特征上看，进程包从进程结构性特征上看，进程包含程序（以及数据和含程序（以及数据和含程序（以及数据和含程序（以及数据和PCBPCB）。）。）。）。目录目录2.2.2 进程的基本状态进程的基本状态就绪状态就绪状态执行状态执行状态阻塞状态阻塞状态 进程已获得了除处理机以外的所有资源，一旦进程已获得了除处理机以外的所有资源，一旦获得处理机就可以立即执行，此时进程所处的状态获得处理机就可以立即执行，此时进程所处的状态为就绪状态。为就绪状态。又称等待状态。正在执行的进程，由于发生某事件又称等待状态。正在执行的进程，由于发生某事件而暂时无法执行下去（如等待而暂时无法执行下去（如等待I/OI/O完成），此时进程所完成），此时进程所处的状态为阻塞状态。处于阻塞状态的进程尚不具备运处的状态为阻塞状态。处于阻塞状态的进程尚不具备运行条件，这时即使处理机空闲，它也无法使用。行条件，这时即使处理机空闲，它也无法使用。又称运行状态。当一个进程获得必要的资源并正在处又称运行状态。当一个进程获得必要的资源并正在处理机上执行时，该进程所处的状态为执行状态。处于执理机上执行时，该进程所处的状态为执行状态。处于执行状态的进程数目不能大于处理机数目，在单处理机系行状态的进程数目不能大于处理机数目，在单处理机系统中处于执行状态的进程最多只有一个。统中处于执行状态的进程最多只有一个。目录目录2.2.2 进程的基本状态进程的基本状态3种基本状态种基本状态的转换的转换正在执行的进程因等正在执行的进程因等待某事件发生，如进待某事件发生，如进程提出程提出I/O请求并等待请求并等待I/O操作完成时，则进操作完成时，则进程由执行状态转变为程由执行状态转变为阻塞状态。阻塞状态。正在执行的进程，如正在执行的进程，如因时间片完而暂停执因时间片完而暂停执行，该进程便由执行行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。状态转变为就绪状态。处于就绪状态的进程，处于就绪状态的进程，当进程调度程序为其当进程调度程序为其分配了处理机后，该分配了处理机后，该进程便由就绪状态转进程便由就绪状态转变为执行状态。变为执行状态。处于阻塞状态的进程，当处于阻塞状态的进程，当其等待的事件已经完成时，其等待的事件已经完成时，如如I/O操作完成，则进程操作完成，则进程由阻塞状态转变为就绪状由阻塞状态转变为就绪状态。态。目录目录2.2.3 进程的挂起进程的挂起 引起挂起的原因引起挂起的原因 系统有时可能出故障或某些功能受到破坏，这时就需要暂时系统有时可能出故障或某些功能受到破坏，这时就需要暂时将系统中的进程挂起，以便系统故障消除后，再将这些进程恢复将系统中的进程挂起，以便系统故障消除后，再将这些进程恢复到原来状态。到原来状态。用户检查自己作业的中间执行情况和中间结果时，因同预期用户检查自己作业的中间执行情况和中间结果时，因同预期想法不符而产生怀疑，这时用户要求挂起进程，以便进行某些检想法不符而产生怀疑，这时用户要求挂起进程，以便进行某些检查和改正。查和改正。系统中有时负荷过重（进程数过多），资源数相对不足，从系统中有时负荷过重（进程数过多），资源数相对不足，从而造成系统效率下降。此时需要挂起一部分进程以调整系统负而造成系统效率下降。此时需要挂起一部分进程以调整系统负荷，等系统中负荷减轻后再恢复被挂起进程的执行。荷，等系统中负荷减轻后再恢复被挂起进程的执行。在操作系统中引入了虚拟存储管理技术后，需要区分进程是在操作系统中引入了虚拟存储管理技术后，需要区分进程是驻留在内存还是外存，此时可以用挂起表示驻留在外存。驻留在内存还是外存，此时可以用挂起表示驻留在外存。目录目录2.2.3 进程的挂起进程的挂起目录目录2.2.4 进程控制块进程控制块进程控制块进程控制块的结构的结构进程标志符进程标志符进程当前状态进程当前状态进程队列指针进程队列指针程序和数据地址程序和数据地址进程优先级进程优先级CPU现场保护区现场保护区通信信息通信信息家庭关系家庭关系资源清单资源清单目录目录2.3 进程的调度与管理进程的调度与管理2.3.1 进程控制块队列进程控制块队列目录目录2.3.2 进程的调度进程的调度进程程调度的方式度的方式 （1 1）非抢占方式：）非抢占方式：系统一旦将系统一旦将CPUCPU分配给分配给了某个进程，就使它一了某个进程，就使它一直执行，直到该进程完直执行，直到该进程完成或因某事件而阻塞时，成或因某事件而阻塞时，才能将才能将CPUCPU分配给其他分配给其他进程。进程。（2 2）抢占方式：系）抢占方式：系统将统将CPUCPU分配给某进程分配给某进程后，可以根据某种原则后，可以根据某种原则终止当前进程的执行，终止当前进程的执行，将处理机分配给就绪队将处理机分配给就绪队列中的其他进程。列中的其他进程。目录目录2.3.2 进程的调度进程的调度 进程调度的时机进程调度的时机 当前进程完成。当前进程完成。当前进程由于某事件阻塞，如请求当前进程由于某事件阻塞，如请求I/O操作、执行了操作、执行了P操作等。操作等。抢占调度方式下，一个新到来的进程比抢占调度方式下，一个新到来的进程比当前进程的优先级高。当前进程的优先级高。分配给当前进程的时间片已经用完。分配给当前进程的时间片已经用完。目录目录2.3.2 进程的调度进程的调度 响响响响应时间应时间短短短短周转时间短周转时间短周转时间短周转时间短保保保保证证截止截止截止截止时间时间资资源使用的均衡性源使用的均衡性源使用的均衡性源使用的均衡性系系系系统统吞吐量吞吐量吞吐量吞吐量CPUCPU利用率高利用率高利用率高利用率高选择进程调度算法的原则选择进程调度算法的原则选择进程调度算法的原则选择进程调度算法的原则目录目录 进程调度算法进程调度算法 先来先服务调度算法先来先服务调度算法 每次从就绪队列中选择最先进每次从就绪队列中选择最先进入该队列的进程，将处理机分配入该队列的进程，将处理机分配给它，使之执行，该进程一直执给它，使之执行，该进程一直执行下去，直到完成或因某种原因行下去，直到完成或因某种原因而阻塞时才释放处理机。该算法而阻塞时才释放处理机。该算法对长进程有利，对短进程不利。对长进程有利，对短进程不利。另外，该算法有利于另外，该算法有利于CPUCPU繁忙型作繁忙型作业，不利于业，不利于I/OI/O繁忙型作业。繁忙型作业。CPUCPU繁忙型作业指需要大量的繁忙型作业指需要大量的CPUCPU时间时间进行计算，而很少请求进行计算，而很少请求I/OI/O的作业；的作业；I/OI/O繁忙型作业指需要频繁请求繁忙型作业指需要频繁请求I/OI/O的作业。的作业。优先级调度算法优先级调度算法 每次把每次把CPUCPU分配给就绪队列分配给就绪队列中具有最高优先级的就绪进程，中具有最高优先级的就绪进程，使它执行。在不同的调度方式使它执行。在不同的调度方式下，调度时机也不同。根据已下，调度时机也不同。根据已占有占有CPUCPU的进程是否可被抢占，的进程是否可被抢占，可把优先级调度算法分为非抢可把优先级调度算法分为非抢占式优先级调度算法和抢占式占式优先级调度算法和抢占式优先级调度算法。优先级调度算法。目录目录进程调度算法进程调度算法目录目录进程调度算法进程调度算法目录目录 进程调度算法进程调度算法 时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法 主要用于分时系统中的进程调主要用于分时系统中的进程调度。在时间片轮转调度算法中，度。在时间片轮转调度算法中，系统将所有就绪进程按到达时间系统将所有就绪进程按到达时间的先后次序排成一个队列，进程的先后次序排成一个队列，进程调度程序总是选择就绪队列中的调度程序总是选择就绪队列中的队首进程，让它执行一个固定的队首进程，让它执行一个固定的时间片（如时间片（如50 ms50 ms），时间片结束），时间片结束时若该进程未完成，系统便将它时若该进程未完成，系统便将它送至就绪队列末尾，再把处理机送至就绪队列末尾，再把处理机分配给就绪队列的队首进程。这分配给就绪队列的队首进程。这样，就绪队列中的进程轮流执行样，就绪队列中的进程轮流执行一个时间片，如此反复，直到完一个时间片，如此反复，直到完成为止。成为止。多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法时间片轮转算法和优先级调度时间片轮转算法和优先级调度算法的综合和发展。通过动态算法的综合和发展。通过动态调整进程优先级和时间片大小，调整进程优先级和时间片大小，多级反馈队列调度算法可以兼多级反馈队列调度算法可以兼顾多方面的系统目标。多级反顾多方面的系统目标。多级反馈队列调度算法的实现思想如馈队列调度算法的实现思想如下：下：（1 1）就绪队列和时间片大）就绪队列和时间片大小的设置。小的设置。（2 2）进程排队原则。）进程排队原则。（3 3）调度。）调度。目录目录2.3.3 进程的管理进程的管理 向系统申请一个空闲向系统申请一个空闲PCB。为新进程分配资源。为新进程分配资源。初始化新进程的初始化新进程的PCB。将新进程的将新进程的PCB插入就绪队列。插入就绪队列。进程创建原语的功能是创建一个新进程，其主要进程创建原语的功能是创建一个新进程，其主要操作过程如下：操作过程如下：目录目录2.3.3 进程的管理进程的管理 从系统的从系统的PCB表中找到被撤销进程的表中找到被撤销进程的PCB。回收该进程占有的全部资源并回收其回收该进程占有的全部资源并回收其PCB。进程撤销原语的功能是撤销一个进程，其主要操作进程撤销原语的功能是撤销一个进程，其主要操作过程如下：过程如下：检查被撤销进程的状态是否为执行状态，若是则立检查被撤销进程的状态是否为执行状态，若是则立即停止该进程的执行，设置重新调度标志，以便在该即停止该进程的执行，设置重新调度标志，以便在该进程撤销后将处理机分配给其他进程。进程撤销后将处理机分配给其他进程。检查被撤销进程是否有子孙进程，若有子检查被撤销进程是否有子孙进程，若有子孙进程还应撤销该进程的子孙进程。孙进程还应撤销该进程的子孙进程。目录目录2.3.3 进程的管理进程的管理 停止当前进程的执行。停止当前进程的执行。转进程调度程序，从就绪队列中选择一个新转进程调度程序，从就绪队列中选择一个新的进程执行。的进程执行。进程阻塞原语的功能是将进程由执行状态转变为阻进程阻塞原语的功能是将进程由执行状态转变为阻塞状态，其主要操作过程如下：塞状态，其主要操作过程如下：保存该进程的保存该进程的CPU现场信息。现场信息。将进程状态改为阻塞，并插入到相应事件将进程状态改为阻塞，并插入到相应事件的等待队列中。的等待队列中。目录目录2.3.3 进程的管理进程的管理 将被唤醒进程从相应的等待队列中移出。将被唤醒进程从相应的等待队列中移出。进程唤醒原语的功能是将进程由阻塞状态转变为就进程唤醒原语的功能是将进程由阻塞状态转变为就绪状态，其主要操作过程如下：绪状态，其主要操作过程如下：将进程状态改为就绪，并将该进程插入将进程状态改为就绪，并将该进程插入就绪队列。就绪队列。在某些系统中，如果被唤醒进程比当前在某些系统中，如果被唤醒进程比当前执行进程的优先级更高，可能需要设置调执行进程的优先级更高，可能需要设置调度标志，重新调度。度标志，重新调度。目录目录2.4 2.4 作业调度作业调度 “作业作业”，是用户要求计算机系统所做的一个计算问题或一次，是用户要求计算机系统所做的一个计算问题或一次事务处理的完整过程，包括用户程序、所需的数据及作业说明书。事务处理的完整过程，包括用户程序、所需的数据及作业说明书。计算机系统在完成一个作业的过程中所做的一项相对独立的计算机系统在完成一个作业的过程中所做的一项相对独立的工作称为一个工作称为一个“作业步作业步”，因此也可以说一个作业是由一系列有，因此也可以说一个作业是由一系列有序的作业步组成的。例如，在编写程序的过程中，通常要进行编序的作业步组成的。例如，在编写程序的过程中，通常要进行编辑、编译、链接、运行几个步骤，其中的每个步骤称为一个作业辑、编译、链接、运行几个步骤，其中的每个步骤称为一个作业步。步。通常，一个作业的各个作业步之间是有联系的，上一个作业通常，一个作业的各个作业步之间是有联系的，上一个作业步的输出是下一个作业步的输入。下一个作业步能否顺利进行，步的输出是下一个作业步的输入。下一个作业步能否顺利进行，取决于上一个作业步的结果是否正确。取决于上一个作业步的结果是否正确。作业与作业同步作业与作业同步目录目录2.4 2.4 作业调度作业调度资源使用情况资源使用情况作业控制方式、类型和优先级等作业控制方式、类型和优先级等作业名、作业状态作业名、作业状态作业控制块作业控制块作业控制块作业控制块 资源要求资源要求目录目录2.4 2.4 作业调度作业调度目录目录2.4.2 作业的调度算法 作业调度是适用于批处理系统的一种调度方式，其主要功能作业调度是适用于批处理系统的一种调度方式，其主要功能是按照一定的原则从外存作业后备队列中选择若干个作业装入是按照一定的原则从外存作业后备队列中选择若干个作业装入内存，给它们分配内存、内存，给它们分配内存、I/O设备等必要的资源，并建立相应的设备等必要的资源，并建立相应的进程，最后将新创建的进程插入就绪队列。作业调度的运行频进程，最后将新创建的进程插入就绪队列。作业调度的运行频率较低，通常为几分钟一次。率较低，通常为几分钟一次。作业调度时，每次从外存后备队列中选择多少个作业调入内作业调度时，每次从外存后备队列中选择多少个作业调入内存，这取决于多道程序的度。多道程序的度指的是系统中能够存，这取决于多道程序的度。多道程序的度指的是系统中能够同时运行的作业数，应该保证作业调度后内存中的作业数不超同时运行的作业数，应该保证作业调度后内存中的作业数不超过多道程序的度。过多道程序的度。作业调度的功能作业调度的功能目录目录2.4.2 作业的调度算法作业的调度算法 1.1.一一一一个个个个作作作作业业完成以后完成以后完成以后完成以后 2.2.新作新作新作新作业业提交提交提交提交 3.3.处处理机利用率低理机利用率低理机利用率低理机利用率低 作作作作业调业调业调业调度的度的度的度的时时时时机机机机目录目录作业调度算法先来先服务调度算法先来先服务调度算法 每次从作业后备每次从作业后备队列中选择最先进队列中选择最先进入该队列的一个或入该队列的一个或几个作业，将它们几个作业，将它们调入内存，分配必调入内存，分配必要的资源，创建进要的资源，创建进程并放入就绪队列，程并放入就绪队列，即哪一个作业先提即哪一个作业先提交给系统，就先运交给系统，就先运行哪一个作业。行哪一个作业。每次调度总是从每次调度总是从作业后备队列中选作业后备队列中选择一个或几个估计择一个或几个估计运行时间最短的作运行时间最短的作业，将它们调入内业，将它们调入内存，分配必要的资存，分配必要的资源，创建进程并放源，创建进程并放入就绪队列。入就绪队列。是是FCFSFCFS和和SJFSJF两两种算法的折中，既种算法的折中，既考虑作业进入系统考虑作业进入系统的时间，又顾及作的时间，又顾及作业的运行时间的长业的运行时间的长度。度。短作业优先调度算法短作业优先调度算法高响应比优先调度算法高响应比优先调度算法目录目录2.5 Windows2.5 Windows处理机管理与实验处理机管理与实验2.5.1 Windows处理机管理处理机管理 在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是在传统的多道程序系统中，处理机的分配和运行都是以进程为基本单位的，因而对处理机的管理可归结为对进以进程为基本单位的，因而对处理机的管理可归结为对进程的管理；在引入了线程的操作系统中，又增加了对线程程的管理；在引入了线程的操作系统中，又增加了对线程的管理。处理机管理的主要功能是创建和撤销进程（线程）的管理。处理机管理的主要功能是创建和撤销进程（线程），对诸进程（线程）的执行进行协调，实现进程（线程），对诸进程（线程）的执行进行协调，实现进程（线程）之间的信息交换，以及按照一定的调度算法将处理机分配之间的信息交换，以及按照一定的调度算法将处理机分配给某个进程（线程）。给某个进程（线程）。目录目录2.5.1 Windows处理机管理处理机管理Windows XP操操作作系系统统的的体体系系结结构构目录目录2.5.1 Windows处理机管理处理机管理一个可由该进程专用的地址空间一个可由该进程专用的地址空间系统资源系统资源一个或多个线程一个或多个线程Windows XPWindows XP进程的组成进程的组成进程的组成进程的组成 一个可执行程序一个可执行程序Windows XP的进程的进程目录目录Windows XP的进程的进程Windows XP进程间的关系进程间的关系 在在Windows XPWindows XP中的进程是系统资源分配的基本单位。中的进程是系统资源分配的基本单位。Windows XPWindows XP的进的进程是作为对象来管理的，可以通过相应句柄引用进程对象。程是作为对象来管理的，可以通过相应句柄引用进程对象。Windows XP Windows XP核心进程之间没有任何关系，各环境子系统分别建立、维核心进程之间没有任何关系，各环境子系统分别建立、维护和表达各自的进程关系。护和表达各自的进程关系。目录目录Windows的的 XP线程线程 一个唯一的标志符，称为客户一个唯一的标志符，称为客户一个唯一的标志符，称为客户一个唯一的标志符，称为客户IDID进程的进程的进程的进程的组成组成组成组成表示表示表示表示CPUCPU状态的一组易变寄存器状态的一组易变寄存器状态的一组易变寄存器状态的一组易变寄存器的内容。的内容。的内容。的内容。一个由该线程专用的存储区域，供一个由该线程专用的存储区域，供一个由该线程专用的存储区域，供一个由该线程专用的存储区域，供保护子系统、动态链接库等使用。保护子系统、动态链接库等使用。保护子系统、动态链接库等使用。保护子系统、动态链接库等使用。两个栈，一个是用户栈，在用户两个栈，一个是用户栈，在用户两个栈，一个是用户栈，在用户两个栈，一个是用户栈，在用户态下执行；另一个是核心栈，在态下执行；另一个是核心栈，在态下执行；另一个是核心栈，在态下执行；另一个是核心栈，在核心态下执行。核心态下执行。核心态下执行。核心态下执行。目录目录Windows的的 XP线程线程目录目录4.Windows XP的线程调度 Windows XPWindows XPWindows XPWindows XP的处理机调度的基本对象是线程，因此被称的处理机调度的基本对象是线程，因此被称的处理机调度的基本对象是线程，因此被称的处理机调度的基本对象是线程，因此被称为线程调度。为线程调度。为线程调度。为线程调度。Windows XPWindows XPWindows XPWindows XP系统中的线程调度并不是简单地使系统中的线程调度并不是简单地使系统中的线程调度并不是简单地使系统中的线程调度并不是简单地使用一种调度算法，而是多种调度算法的结合，并且根据实际用一种调度算法，而是多种调度算法的结合，并且根据实际用一种调度算法，而是多种调度算法的结合，并且根据实际用一种调度算法，而是多种调度算法的结合，并且根据实际系统的需要进行针对性的优化和改进。系统的需要进行针对性的优化和改进。系统的需要进行针对性的优化和改进。系统的需要进行针对性的优化和改进。Windows XP Windows XP Windows XP Windows XP实现了一个基于优先级的抢占式多处理机调实现了一个基于优先级的抢占式多处理机调实现了一个基于优先级的抢占式多处理机调实现了一个基于优先级的抢占式多处理机调度系统。调度系统总是运行优先级高的就绪线程。度系统。调度系统总是运行优先级高的就绪线程。度系统。调度系统总是运行优先级高的就绪线程。度系统。调度系统总是运行优先级高的就绪线程。Windows XPWindows XPWindows XPWindows XP处理机调度的对象是线程，进程只是以资源和运处理机调度的对象是线程，进程只是以资源和运处理机调度的对象是线程，进程只是以资源和运处理机调度的对象是线程，进程只是以资源和运行环境提供者的身份出现。行环境提供者的身份出现。行环境提供者的身份出现。行环境提供者的身份出现。Windows XPWindows XPWindows XPWindows XP实施的是一个基于优实施的是一个基于优实施的是一个基于优实施的是一个基于优先级的、抢占式的多处理机调度策略。调度时，只是针对线先级的、抢占式的多处理机调度策略。调度时，只是针对线先级的、抢占式的多处理机调度策略。调度时，只是针对线先级的、抢占式的多处理机调度策略。调度时，只是针对线程队列进行，并不去考虑被调度线程属于哪一个进程。程队列进行，并不去考虑被调度线程属于哪一个进程。程队列进行，并不去考虑被调度线程属于哪一个进程。程队列进行，并不去考虑被调度线程属于哪一个进程。目录目录4.Windows XP的线程调度 实时优先级实时优先级Windows XPWindows XP进程的优先级进程的优先级进程的优先级进程的优先级 空闲优先级空闲优先级 普通优先普通优先级级 高优先级高优先级目录目录 15个可个可变线变线程程优优先先级级（115）4.Windows XP的线程调度1616个实时线程优先级（个实时线程优先级（16163131）1 1个系统线程优先级（个系统线程优先级（0 0）1 13 32 2Windows XP线程的优先级线程的优先级目录目录4.Windows XP的线程调度目录目录2.5.2 Windows处理机管理实验 目录目录2.5.2 Windows处理机管理实验 目录目录2.6 Linux处理机管理与实验2.6.1 Linux处理机管理处理机管理Linux的进程的进程 一般情况下，一般情况下，Linux系统的进程分为两大类：一类是系系统的进程分为两大类：一类是系统进程，它运行在内核模式下，执行操作系统代码，完成统进程，它运行在内核模式下，执行操作系统代码，完成一些管理性的工作，例如，内存分配、进程切换等；另一一些管理性的工作，例如，内存分配、进程切换等；另一类是用户进程，通常在用户模式下运行，并通过系统调用类是用户进程，通常在用户模式下运行，并通过系统调用或在中断、异常情况发生时进入内核模式。考虑到响应的或在中断、异常情况发生时进入内核模式。考虑到响应的及时性，及时性，Linux系统中的进程也可分为实时进程和普通进系统中的进程也可分为实时进程和普通进程，不同类型的进程在系统内享受的特权和处理方式是不程，不同类型的进程在系统内享受的特权和处理方式是不一样的。一样的。目录目录2.6.1 Linux处理机管理处理机管理task_struct结构结构进程标志进程标志进程状态进程状态进程调度信息进程调度信息进程通信信息进程通信信息进程的家族关系进程的家族关系时间和定时器时间和定时器文件系统信息文件系统信息存储管理信息存储管理信息处理机现场保存信息处理机现场保存信息目录目录Linux的进程调度的进程调度 Linux采用采用“有条件的可剥夺有条件的可剥夺”调度方式。对于普通进程，调度方式。对于普通进程，当其时间片用完时，调度程序挑选出下一个处于当其时间片用完时，调度程序挑选出下一个处于task_runningtask_running状态的进程作为当前进程（自愿调度）。对于状态的进程作为当前进程（自愿调度）。对于实时进程，若其优先级足够高，则会从当前的运行进程中抢实时进程，若其优先级足够高，则会从当前的运行进程中抢占占CPUCPU成为新的当前进程（强制调度）。发生强制调度时，若成为新的当前进程（强制调度）。发生强制调度时，若进程在用户空间中运行，就会被直接剥夺进程在用户空间中运行，就会被直接剥夺CPUCPU；若进程在内核；若进程在内核空间中运行，即使迫切需要其放弃空间中运行，即使迫切需要其放弃CPUCPU，也仍要等到它从系统，也仍要等到它从系统空间返回之前才被剥夺空间返回之前才被剥夺CPUCPU。Linux Linux系统中的调度策略基本上是以优先级为基础的系统中的调度策略基本上是以优先级为基础的调度策略。也就是说，核心为系统中每个进程计算出一个优调度策略。也就是说，核心为系统中每个进程计算出一个优先级，该优先级反映了一个进程获得处理机使用权的资格，先级，该优先级反映了一个进程获得处理机使用权的资格，即高优先级的进程优先被运行。即高优先级的进程优先被运行。调度方式调度方式目录目录Linux的进程调度的进程调度就就绪队绪队列中增加了新列中增加了新进进程程 正在正在执执行的行的进进程所分配的程所分配的时间时间片用完片用完执执行系行系统调统调用的用的进进程返回到用程返回到用户态户态 处处理机理机执执行的行的进进程程发发生生状状态转换态转换 系系统统内内核核结结束中束中断断处处理返回到用理返回到用户态户态调度度时机机直接直接执行行调度程序度程序目录目录Linux的进程调度的进程调度 对于实时进程有两种调度策略：基于优先级的轮转法对于实时进程有两种调度策略：基于优先级的轮转法(round robin)(round robin)调度和基于优先级的先来先服务调度和基于优先级的先来先服务(FCFS)(FCFS)调度，调度，但具体采用哪种调度策略由其但具体采用哪种调度策略由其PCBPCB中的中的policypolicy域来决定。在轮域来决定。在轮转调度策略下，每一个实时进程依次运行，在所给的时间片用转调度策略下，每一个实时进程依次运行，在所给的时间片用完后，重新为该进程分配新的时间片，然后回到调度队列的队完后，重新为该进程分配新的时间片，然后回到调度队列的队尾，等待下一次调度；而在先来先服务策略下，每一个实时进尾，等待下一次调度；而在先来先服务策略下，每一个实时进程按照它在调度队列中的顺序被调度运行直至完成，不需要送程按照它在调度队列中的顺序被调度运行直至完成，不需要送回队尾。回队尾。普通进程采用基于优先级的轮转法调度策略，即每一个普普通进程采用基于优先级的轮转法调度策略，即每一个普通进程按优先级调度进行。进程调度的依据是进程通进程按优先级调度进行。进程调度的依据是进程PCBPCB中中prioritypriority值的大小。值的大小。高响应比优先调度算法高响应比优先调度算法目录目录2.6.2 Linux处理机管理实验处理机管理实验目录目录2.6.2 Linux处理机管理实验处理机管理实验目录目录2.6.2 Linux处理机管理实验处理机管理实验