一.处理机管理
处理机是计算机系统的核心资源。操作系统的功能之一就是处理机管理。随着计算机的迅速发展,处理机管理显得尤为重要。这主要由于计算机的速度越来越快,处理机的充分利用有利于系统效率的整体提升;处理机管理是整个操作系统的重心所在,其管理的好坏直接影响到整个系统的运行效率;而且操作系统中并发活动的管理和控制是在处理机管理下实现的,处理机管理集中了操作系统中最复杂的部分,它设计的好坏关系到整个系统的成败。
二.进程
进程是处理机管理中最基本、最重要的概念。进程是系统并发执行的体现。由于在多程序系统中,众多的计算机用户都以各种各样的任务,随时随地的争夺使用处理机。为了动态地看待操作系统,则以进程作为独立运行的基本单位,以进程作为分配资源的基本单位,从进程的角度来研究操作系统。因此,处理机管理也被称为进程管理。处理机管理的功能就是组织和协调用户对处理机的争夺使用,把处理机分配给进程,对进程进行管理和控制,最大限度的发挥处理机的作用。
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进程的概念用静态的观点看,操作系统是一组程序和表格的集合。用动态的观点看,操作系统是进程的动态和并发执行的。而进程的概念实际上是程序这一概念发展的产物。因此,可以从分析程序的基本特征入手,引用进程的概念。
顺序程序是指程序中若干操作必须按照某种先后顺序来执行,并且每次操作前和操作后的数据、状态之间都有一定的关系。在早期的程序设计中,程序一般都是按照顺序执行的。
在多道程序系统中,程序的运行环境发生了很大的变化。主要体现在:- 资源共享。为了提高资源的利用率,计算机系统中的资源不在由一道程序专用,而是由多道程序共同使用。
- 程序的并发执行或并行执行。逻辑上允许多道不同用户的程序并行执行;允许一个用户程序内部完成不同操作的程序段之间并行执行;允许操作系统内部不同的程序之间并行执行。物理上讲:内存储器中保存多个程序,I/O设备被多个程序交替地共享使用;在多处理机系统的情形下,表现为多个程序在各自的处理机上运行,执行时间是重叠的。单处理机系统情形下,表现为多道程序交替地在处理机上相互交替执行。
实际上,在多道程序系统中,程序的并行执行和资源共享之间是相辅相成的。一方面,只有允许程序并行执行,才能存在资源共享的问题;另一方面,只有有效地实现资源共享,才可能使得程序并行执行。
这样可增强计算机系统的处理能力和提高机器的利用率。并发操作实际上是这样的:大多数程序段只要求操作在时间上是有序的,也就是有些操作必须在其它操作之前,这是有序的,但其中有些操作却可以同时执行。
三.进程的状态
由进程运行的间断性,决定了进程至少具有以下三种状态:
- 就绪状态。当进程已分配了除CPU以外的所有必要的资源后,只要再获得处理机,便能立即执行,把这时的进程状态称为就绪状态。在一个系统中,可以有多个进程同时处于就绪状态,通常把它们排成一个队列,称为就绪队列。
- 执行状态。执