29、进程与操作系统：原理、调度与实时实现

进程与操作系统：原理、调度与实时实现

1. 进程通信与CPU指标

1.1 不同速率进程间的通信

不同速率进程间的通信十分常见。以MPEG音频/视频解码器为例，数据以系统格式进入解码器，该格式将音频和视频数据复用。系统解码器进程对音频和视频数据进行解复用，并将其分配给相应的进程。多速率通信通常是单向的，例如系统进程向视频进程写入数据，但从视频进程返回系统进程的通信则需要单独的通信机制。

1.2 CPU指标

为描述进程的实际执行情况，需要一些术语：
- 启动时间 ：进程在CPU上实际开始执行的时间。
- 完成时间 ：进程完成其工作的时间。
- CPU时间 ：进程i的CPU时间记为Ci，它不等于完成时间减去启动时间，因为可能有其他进程中断执行。一组进程消耗的总CPU时间为(T = \sum_{1 \leq i \leq n} T_i)。
- CPU利用率 ：衡量CPU使用效率的最简单直接的指标，计算公式为(U = \frac{CPU时间用于有用工作}{总可用CPU时间})，该比值范围在0到1之间，常以百分比表示。若在时间间隔t内测量所有进程的总执行时间，则CPU利用率为(U = \frac{T}{t})。

2. 进程状态与调度

2.1 进程的基本调度状态

操作系统将进程视为处于三种基本调度状态之一：等待、就绪或执行。任何时刻，CPU上最多只有一个进程在执行（若没有有用工作可做，可能会使用空闲进程执行空操