【哈工大_操作系统理论】L8&9&10 CPU管理的直观想法&多进程图像&用户级线程

L2.1 CPU管理的直观想法

管理CPU -> 引出多进程视图

1. 设置 PC 指针初值为程序在内存中开始的地址，自动取指执行
2. 多个程序同时放在内存中，让CPU交替执行（并发：程序在读I/O时太慢，CPU空闲，则会去执行其他程序，不断来回切换）
3. 引出进程概念：即运行中的程序

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L2.2 多进程图像

操作系统的核心图像

PCB（process control block）: 用来记录进程信息的数据结构

1. 多进程组织：用PCB记录进程信息，用状态推进进程运行
   

2. 多进程地址空间分离：内存管理（映射表，映射到物理地址是不同位置）

3. 多进程同步：上锁

1、多进程的切换

schedule();     // 进程交替
// schedule 展开
schedule() {
	pNew = getNext(ReadyQueue);  // 调度，就绪队列找到下一个进程的PCB
	switch_to(pCur, PNew);       // 切换，当前进程PCB保存并切换到下一个进程
}

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L2.3 用户级线程

1、线程和进程的关系

• 进程：进程是操作系统中资源分配的基本单位，进程的切换涉及到指令执行序列和资源的切换，每个进程都有自己的资源。
• 线程：线程是操作系统中CPU调度的基本单位，一个进程可以有多个线程，线程切换只涉及指令执行序列的切换，每个线程共享资源

线程保留了并发的优点，避免了进程切换代价太大。进程里面可以启动多个指令序列（线程）。每个线程共用一个映射表，共享内存，只切换程序，不切换资源

2、线程的切换

1. 一个线程一个栈（两个栈）、一个TCB，TCB记录栈指针位置
2. 介绍 Yield() 运行时切换栈和弹栈获取返回位置
3. 引出 ThreadCreate() 流程：申请TCB、申请栈、栈保存初始位置、栈和TCB关联

总结：用 ThreadCreate() 创建一堆线程，每个线程有自己的函数，在线程中调用 Yield() 来跳转、释放CPU，让CPU在多个线程之间切换。

核心级线程：会进入内核，TCB在内核中，并发性更好。当一个线程阻塞时，能够看到其他线程。（比如用户级线程，如果获取网页数据的网卡卡了，CPU将切换到其他进程，不会运行该进程中的其他线程（比如从缓存中已下载的拿一些进行显示），此时浏览器将一片黑）