管理CPU ，先要使用CPU…
CPU 的工作原理
CPU上电以后发生了什么? 自动的取指 — 执行
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CPU 怎么工作?
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CPU怎么管理?
管理CPU 的最直观方法
设好PC 初值就完事!
看看这样做有没有问题? 提出问题
怎么解决?
现在变成了这个样子
多道程序、交替执行，好东西啊!
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单道程序 |
多道程序 |
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CPU 利用率 |
40/80=50% |
40/45=89% |
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DEV1 利用率 |
15/80=18.75% |
15/45=33% |
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DEV2 利用率 |
25/80=31.25% |
25/45=56% |
一个CPU面对多个程序?
一个CPU 上交替的执行多个程序： 并发
怎么做到?
修改寄存器PC 就行了吗?
运行的程序和静态程序不一样了…
引入"进程"概念
运行的程序和静态程序不一样!
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需要描述这些不一样…(这些不一样就成了进程概念的外延)
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程序 + 所有这些不一样 -> 一个概念(所有的不一样都表现在PCB 中…)
进程是进行（执行）中的程序
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进程有开始、有结束，程序没有
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进程会走走停停，走停对程序无意义
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进程需要记录ax,bx,… ，程序不用
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…………
多进程图像Multiple Processes…
多个进程使用CPU的图像
如何使用CPU 呢?
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让程序执行起来
如何充分利用CPU 呢?
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启动多个程序，交替执行
启动了的程序就是进程，所以 是多个进程推进
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操作系统只需要把这些进程 记录 好、要按照合理的次序推进(分配资源、进行调度)
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这就是多进程图像…
多进程图像从启动开始到关机结束
main 中的fork() 创建了第1 个进程
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init 执行了shell(Windows 桌面)
if(!fork()){init();}
shell再启动其他进程
int main(int argc, char * argv[])
{ while(1) { scanf("%s", cmd);
if(!fork()) {exec(cmd);} wait(); } }
一命令启动一个进程，返回shell 再启动其他进程…
多进程图像：多进程如何组织?
有一个进程在执行
有一些进程等待执行
有一些进程再等待某事件
多进程的组织：PCB+ 状态+ 队列
运行 → 等待; 运行 → 就绪; 就绪 → 运行……
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该图称为 进程状态图
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它能给出进程生存期的清晰描述
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它是认识操作系统进程管理的一个窗口
多进程图像：多进程如何交替?
启动磁盘读写;
pCur.state = 'W';
将pCur 放到DiskWaitQueue;
schedule();
schedule()
{
pNew = getNext(ReadyQueue);
switch_to(pCur,pNew);
}
交替的三个部分：队列操作+ 调度+ 切换
就是进程调度，一个很深刻的话题
FIFO?
FIFO 显然是公平的策略
FIFO 显然没有考虑进程执行的任务的区别
Priority?
优先级该怎么设定? 可能会使某些进程饥饿
switch_to(pCur,pNew) {
pCur.ax = CPU.ax;
pCur.bx = CPU.bx;
...
pCur.cs = CPU.cs;
pCur.retpc = CPU.pc;
CPU.ax = pNew.ax;
CPU.bx = pNew.bx;
...
CPU.cs = pNew.cs;
CPU.retpc = pNew.pc; }
多进程图像：多进程如何影响?
多个进程同时在存在于内存会出现下面的问题
解决的办法：限制对地址100 的读写
多进程的地址空间分离： 内存管理的主要内容
进程执行时的100…
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进程1 的映射表将访问限制在进程1 范围内
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进程1 根本访问不到其他进程的内容
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内存管理…
进程带动内存的使用
为什么说进程管理连带内存管理形成多进程图像？
多进程图像：多进程如何合作？
想一想打印工作过程
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应用程序提交打印任务
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打印任务被放进打印队列
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打印进程从队列中取出任务
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打印进程控制打印机打印
从纸上到实际：生产者− 消费者实例
两个合作的进程都要修改counter
核心在于进程同步(合理的推进顺序)
写counter 时阻断其他进程访问counter
如何形成多进程图像？
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读写PCB ，OS 中最重要的结构，贯穿始终
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要操作寄存器完成切换
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要写调度程序
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要有进程同步与合作
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要有地址映射