处理机管理
第2章 处理机管理(2)答案
第2章处理机管理(2)一、单项选择题1．操作系统中的三级调度是指。
A．处理机调度、资源调度和网络调度 B．CPU调度、设备调度和存储器调度C．作业调度、进程调度和资源调度 D．作业调度、进程调度和中级调度解：操作系统中的三级调度是指高级调度、中级调度和低级调度。
高级调度就是作业调度，低级调度就是进程调度，中级调度将进程的程序和数据在内、外存间进行交换。
本题答案为D。
2．当一进程运行时，系统可基于某种原则强行将其撤下，把处理机分配给其他进程，这种调度方式是。
A．非剥夺方式 B．剥夺方式 C．中断方式 D．查找方式解：剥夺方式也称抢占式优先权调度方式，系统是把CPU分配给优先权最高的进程，主之执行，但在其执行期间，只要又出现了另一个优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程的执行，重新将CPU分配给新到的优先权最高的进程。
本题答案为B。
3．从进程提交给系统开始到进程完成为止的时间间隔称为。
A．进程周转时间 B．进程运行时间C．进程响应时间 D．进程等待时间解：进程周转时间等于进程等待时间加上进程运行时间。
本题答案为A。
4．以下算法与作业的运行时间有关。
A．优先级调度 B．时间片轮转C．短作业优先 D．先来先服务解：短作业优先与作业的运行时间有关，运行时间越少越优先运行。
本题答案为C。
5．现有3个同时到达的作业J1、J2和J3，它们的执行时间分别为T1、T2和T3，且T1<T2<T3。
系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是。
A．TI+T2+T3 B．(Tl+T2+T3)/3C．(3T1+2T2+T3)/3 D．(Tl+2T2+3T3)/3解：系统采用短作业优先算法调度时，执行顺序为J1、J2和J3。
J1等待时间为0，执行时间为T1，J2等待时间为T1，执行时间为T2，J3等待时间为TI+T2，执行时间为T3，则平均周转时间=(T1+T1+T2+T1+T2+T3)/3=(3Tl+2T2+T3)/3。
五章处理机管理CPUScheduling
调度期Dispatch Latency
事件
响应事件
中断 处理
调度周期
调度
时实进 程执行
对实时系统的要求
提供必要的调度信息
进程的就绪时间 进程开始执行截止时间和完成执行截止时间 进程处理所需时间 进程的资源要求 进程优先级
调度方式 具有快速响应外部中断的能力
实时调度算法
Real-Time Scheduling
2.多处理机操作系统的分类
本节所介绍的多处理机操作系统是指那些用来并行执 行用户的几个程序，以提高系统的吞吐率；或 并行操作 以提高系统可靠性的多处理操作系统。这种系统由共享公 共内存和外设的n(n>1)个 CPU组成。
从概念上说，在多处理机系统中的各进程的行为与在 单机系统下的行为相同。因此，对多处理机操作系统的要 求与对多道程序的批处理系统没有太多的区别。但是，多 处理环境下，进程可在各处理机间进行透明迁移，从而， 由进程上下文切换等带来的系统开销将使得多处理机操作 系统的复杂度大大增加。另外，由于多处理机系统并行地 执行用户的几个程序（进程），这又带来了多处理机条件 下的并发执行问题。
Performance
q large FIFO q small q must be large with respect to context switch,
otherwise overhead is too high.
Example of RR with Time Slice= 1 时间片为1时的例子
If there are n processes in the ready queue and the time slice is q, then each process gets 1/n of the CPU time in chunks of at most q time units at once. No process waits more than (n-1)q time units.
处理机管理文件管理作业管理
处理机管理文件管理作业管理计算机是现代社会中不可或缺的工具，而计算机中最重要的组成部分就是处理器。
处理器是计算机中的核心，负责执行各种指令，实现各种计算、操作和运行。
处理器的管理对于计算机的性能和效果至关重要。
同时，文件管理和作业管理也是计算机系统中不可或缺的部分，它们负责对计算机中的文件和作业进行管理和维护，确保计算机的正常运行。
处理机管理处理机管理是计算机系统中最重要的一部分，它负责对处理器进行管理和调度。
处理器的管理包括对处理器的分配、调度和协调，以及对处理器的性能和效率进行优化和提升。
处理器的调度对于计算机系统的性能和效果影响很大，因此处理器的管理是计算机系统中必不可少的部分。
文件管理文件管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责对计算机中的文件进行管理和维护。
文件管理包括对文件的创建、存储、访问和删除等操作，同时还包括对文件进行备份和恢复等操作。
文件管理对于计算机系统中的数据安全和数据完整性至关重要，因此它是计算机系统中必不可少的部分。
作业管理作业管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责对计算机中的作业进行管理和维护。
作业管理包括对作业的提交、调度、执行和控制等操作，同时还包括对作业进行监控和调整等操作。
作业管理对于计算机系统中的任务执行和任务效率至关重要，因此它是计算机系统中必不可少的部分。
处理机管理、文件管理和作业管理是计算机系统中三个重要的组成部分，它们共同构成了计算机系统的基础。
处理机管理负责对处理器进行管理和调度，文件管理负责对计算机中的文件进行管理和维护，作业管理负责对计算机中的作业进行管理和维护。
这三个部分共同构成了计算机系统的框架，确保计算机系统的正常运行和高效运行。
在处理机管理、文件管理和作业管理中，需要注意各种问题。
例如，在处理机管理中，需要注意处理器的分配和调度，以及处理器的利用率和效率等问题；在文件管理中，需要注意文件的存储和访问权限，以及文件的备份和恢复等问题；在作业管理中，需要注意作业的提交和调度，以及作业的执行和效率等问题。
处理机管理有哪些主要功能
1、处理机管理有哪些主要功能？它们的主要任务是什么？答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。
进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。
通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。
处理机调度：（1）作业调度。
从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。
（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。
2、前趋图是一个有向无循环图，记为DAG，用于描述进程之间执行的前后关系。
3、试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。
OS是根据PCB对并发执行的进程进行控制和管理4、试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源2）执行状态→就绪状态：时间片用完3）执行状态→阻塞状态：I/O请求4）阻塞状态→就绪状态：I/O完5、为什么要在OS 中引入线程？在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性，提高CPU的利用率。
进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位。
6、试说明线程具有哪些属性1)轻型实体2）独立调度和分派的基本单位3）可并发执行4）共享进程资7、试从调度性，并发性，拥有资源及系统开销方面对进程和线程进行比较1）调度性。
线程在OS 中作为调度和分派的基本单位，进程只作为资源拥有的基本单位。
2）并发性。
进程可以并发执行，一个进程的多个线程也可并发执行。
3）拥有资源。
进程始终是拥有资源的基本单位，线程只拥有运行时必不可少的资源，本身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。
操作系统五大管理功能
操作系统五大管理功能操作系统的五大管理功能是基本功能，也是重要功能。
下面由店铺为大家整理了操作系统的五大管理功能的相关知识，希望对大家有帮助!操作系统五大管理功能系统是管理和控制计算机系统中的所有硬件、软件资源，合理地组织计算机工作流程，并为用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。
计算机系统的主要硬件资源有处理器、存储器、外部设备，软件资源以文件形式存在外存储器上。
因此从资源管理和用户接口的观点上看，操作系统具有处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和提供用户接口的功能。
操作系统五大管理功能之1.处理机管理计算机系统中处理机是最宝贵的系统资源，处理机管理的目的是要合理地按的时间，以保证多个作业能顺利完成并且尽量提高CPU的效率，使用户等待的时间最少。
操作系统对处理机管理策略不同，提供作业处理方式也就不同，例如，批处理方式、分时处理方式和实时处理方式。
操作系统五大管理功能之2.存储管理存储管理的主要工作是对内存储器进行合理分配、有效保护和扩充。
操作系统五大管理功能之3.设备管理当用户程序要使用外部设备时，设备管理控制(或调用)驱动程序使外部设备工作，并随时对该设备进行监控，处理外部设备的中断请求等。
操作系统五大管理功能之4.文件系统管理以上三种管理都是针对计算机的硬件资源的管理。
文件系统管理则是对软件资源的管理。
为了管理庞大的系统软件资源及用户提供的程序和数据，操作系统将它们组织成文件的形式，操作系统对软件的管理实际上是对文件系统的管理。
操作系统五大管理功能之5.用户接口计算机用户与计算机的交流是通过操作系统的用户接口(或称用户界面)完成的。
操作系统为用户提供的接口有两种，一是操作界面;二是操作系统的功能服务界面。
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第2章 处理机管理(1)答案
第2章处理机管理(1)一、单项选择题1．以下对进程的描述中，错误的是。
A．进程是动态的概念 B．进程执行需要处理机C．进程是有生命期的 D．进程是指令的集合解：进程是程序的T次执行过程，是动态的，它有生命周期。
本题答案为D。
2．以下关于进程的描述中，正确的是。
A．进程获得CPU运行是通过调度得到的B．优先级是进程调度的重要依据，一旦确定就不能改变C．在单CPU的系统中，任意时刻都有一个进程处于运行状态D．进程申请CPU得不到满足时，其状态变为阻塞解：调度程序的功能是为进程分配处理机；动态优先级是可以改变的；有时计算机系统中没有任何进程运行，CPU处于空闲状态，计算机进行空转；进程已获得除CPU以外的资源时处于就绪状态。
本题答案为A。
3．一个进程是。
A．由处理机执行的一个程序 B．一个独立的程序+数据集C．PCB结构、程序和数据的组合 D．一个独立的程序解：进程由PCB、程序和数据组成的。
本题答案为C。
4．并发进程指的是。
A．可并行执行的进程 B．可同一时刻执行的进程C．可同时执行的进程 D．不可中断的进程解：同时是指宏观上的，含有时间上的重叠，而并行则不含时间上的重叠，表示同一时刻同时执行。
本题答案为C。
5．在多道程序环境下，操作系统分配资源以为基本单位。
A．程序 B．指令 C．进程 D．作业解：进程是资源分配的基本单位。
本题答案为C。
6．操作系统通过对进程进行管理。
A．JCB B．PCB C．DCT D．CHCT解：操作系统通过进程控制块，即PCB对进程进行管理。
本题答案为B。
7．分配到必要的资源并获得处理机时间的进程状态是。
A．就绪状态 B．运行状态 C．阻塞状态 D．撤销状态解：对于分配到必要的资源并获得处理机时间的进程，CPU调度立刻将其状态转变为运行状态。
本题答案为B。
8．当一个进程处于这样的状态时，，称为阻塞状态。
A．它正等着输入一批数据 B．它正等着进程调度C．它正等着分给它一个时间片 D．它正等着进入内存解：阻塞状态是指进程在等待I/O或数据的到来，等待CPU的进程处于就绪状态。
处理机管理
➢处理器状态
• 中央处理器怎么知道当前是操作系统还 是一般用户程序在运行呢?
• 处理器状态标志和设置处理器成不同状 态: 管理状态（特权状态、系统模式、 特态或管态）和用户状态（目标状态、 用户模式、常态或目态)
➢程序状态字寄存器
• 通常操作系统都引入程序状态字PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器工作状态
平均作业周转时间 T = (Σti) / n
作业带权周转时间和平均作业带权周转时间
• 如果作业i的周转时间为ti，所需运行 时间为tk，则称wi=ti /tk为该作业的带 权周转时间。
• ti是等待时间与运行时间之和，故带权 周转时间总大于1。
平均作业带权周转时间W = (Σwi) / n
2.4 批处理作业的管理与调度
低级调度基本功能: (1)记住进程的状态。 (2)决定某个进程什么时候获得处理器， 以及占用多长时间。 (3)把处理器分配给进程。 (4)收回处理器。 低级调度基本方式：非抢占式、抢占式、 折衷方式
➢ 低级调度算法
1﹑先来先服务算法 2﹑时间片轮转调度算法
可防止那些很少使用外围设备的进程过长的占用处理器 而使得要使用外围设备的那些进程没有机会去启动外围设备。
先进入系统的作业优先被挑选。 算法容易实现，效率不高，只顾及作业等候
时间，没考虑作业要求服务时间的长短。不利于 短作业而优待了长作业 。
2 ﹑最短作业优先算法（SJF）
SJF算法以进入系统的作业所要求的CPU时间为标准， 总选取估计计算时间最短的作业投入运行。
算法易于实现，效率不高，主要弱点是忽视了作业 等待时间，会出现饥饿现象。SJF的平均作业周转 时间比FCFS要小，故它的调度性能比FCFS好。
处理机管理-无答案
处理机管理一、填空题1．进程的静态描述由三部分组成：程序、相关的数据和PCB 。
2．进程存在的标志是PCB 。
3．进程的并发执行是现代操作系统的基本特征之一，为了更好地描述这一特征而引入了并发性这一概念。
4．给出用于进程控制的四种常见的原语阻塞原语、创建原语、唤醒原语和撤销原语。
5．进程被创建后，最初处于就绪状态，然后经处理机选中后进入运行状态。
6．进程调度的方式通常有可剥夺调度和非剥夺调度方式两种。
7．轮转法主要是用于分时系统的调度算法，它具有较好的时间，且对每个进程来说都具有较好的公平性。
8．一个进程的生命期可以划分为一组状态，一个进程可能具有 3 基本状态。
这几种状态是就绪状态、运行状态、阻塞状态。
二、单项选择题1．在下列叙述中，错误的一条是C 。
（A）操作系统是用户与计算机之间的接口（B）程序的并发执行，使程序失去了顺序执行时具有的封闭性和可再现性，程序与程序的执行不再一一对应（C）进程从一个状态到另一个状态的转换，都是靠使用不同的原语来实现的（D）在单CPU的系统中，任何时刻处于就绪状态的进程有多个，而且只有处于就绪状态的进程经调度程序选中后才可进入运行状态2．根据服务对象不同，常用的单处理机OS可以分为如下三种类型：（l）允许多个用户在其终端上同时交互地使用计算机的OS称为C ，它通常采用策略为用户服务。
（2）允许用户把若干个作业提交计算机系统集中处理的OS，称为 F ，衡量这种系统性能的一个主要指标是系统的H 。
（3）在L 的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应。
设计这种系统时，首先考虑系统的G 。
（A）网络OS （B）分步式OS（C）分时OS （D）时间片轮转（E）单用户OS （F）批处理OS（G）可靠性和灵活性（H）吞吐率（I）优先权分配（J）实时性和可靠性（K）短作业优先（L）实时OS（M）用磁带的和不用磁带的作业搭配3．进程调度是从A 选择一个进程投入运行。
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操作系统原理
Principle of Operating System
2.2 进程及其实现
➢ 进程的定义和属性 ➢ 进程的状态和转换 ➢ 进程的描述 ➢ 进程的控制
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➢ 进程的定义和属性
进程是一个可并发执行的具有独立功能的程
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➢ 寄存器
计算机系统的处理器包括一组寄存
器，其个数根据机型的不同而不同，
它们构成了一级存储，比主存容量
小 ，但访问速度快。
这组寄存器所存储的信息与程序的
执行有很大关系，构成了处理器现场。
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Principle of Operating System
第二章 处理器管理
2.1 中央处理器 2.2 进程及其实现 2.3 处理器调度 2.4 批处理作业的管理与调度 2.5 低级调度
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Principle of Operating System
2.1 中央处理器
（4）独立性
（5）制约性
（6）并发性
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Principle of Operating System
➢ 进程的状态和转换
三 态 模选 型中
就绪态
运行态
出现等待事件 落 选
等待事件结束
等待态
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新建 态
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选中
出现等
型
落选
待事件
就绪态
终止 态
等待事件结束
等待态
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➢ 进程的描述
• 操作系统核心控制结构是进程结构,资源管理 的数据结构将围绕进程结构展开。
• 操作系统的控制表分为四类：
进程控制表、存储控制表、I/O控制表和文件 控制表。
序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操 作系统进行资源分配和保护的基本单位 。
进程是一个既能用来共享资源，又能描述程 序并发执行过程的一个基本单位。
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进程的属性：
（1） 结构性
（2）共享性
（3）动态性
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PSW寄存器包括以下内容：
• 程序基本状态：程序计数器、条件码、处
理器状态位。
• 中断码。保存程序执行时当前发生的中 断事件。
• 中断屏蔽位。指明程序执行中发生中断 事件时，是否响应出现的中断事件。
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进程控制块
进程控制块P C B ，是操作系统用于记录
和刻划进程状态及有关信息的数据结构。也是
操作系统掌握进程的唯一资料结构，它包括了
进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所
处的状态、断点等信息。
➢ 单处理器系统和多处理器系统 ➢ 寄存器 ➢ 特权指令与非特权指令 ➢ 处理器状态 ➢ 程序状态字寄存器
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➢ 单处理器和多处理器系统
单处理器系统：一个计算机系统 只包括一个运算处理器。
多处理器系统：一个计算机系统 有多个运算处理器。
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寄存器类型
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通用寄存器 数据寄存器 基地址寄存器 I/O地址寄存器 I/O缓冲寄存器 控制寄存器
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Байду номын сангаас
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➢ 特权指令与非特权指令
机器指令的集合称指令系统
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➢处理器状态
• 中央处理器怎么知道当前是操作系统还 是一般用户程序在运行呢?
• 处理器状态标志和设置处理器成不同状 态: 管理状态（特权状态、系统模式、 特态或管态）和用户状态（目标状态、
用户模式、常态或目态)
(1)数据处理类指令；
(2)转移类指令；
(3)数据传送类指令；
(4)移位与字符串指令；
(5)I/O类指令。
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从资源管理和控制程序执行的角度出 发，把指令系统中的指令分作两部分： 特权指令和非特权指令。
特权指令是指只能提供给操作系统的核 心程序使用的指令，如启动I/O设备、设 置时钟、控制中断屏蔽位、清内存、建立 存储键，加载PSW等。
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Principle of Operating System
进程上下文组成
（1）用户级上下文：由用户程序块、用户数据 块和用户堆栈组成的进程地址空间。 （2）系统级上下文：包括进程的标识信息、现 场信息和控制信息，进程环境块及系统堆栈等 组成的进程地址空间。 （3）寄存器上下文：由PSW寄存器和各类控制 寄存器、地址寄存器、通用寄存器组成。
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➢程序状态字寄存器
• 通常操作系统都引入程序状态字PSW（Program Status Word）来区别不同的处理器工作状态
• PSW用来控制指令执行顺序并保留和指示与程序 有关的系统状态，主要作用是实现程序状态的保 护和恢复。每个程序都有一个与其执行相关的 PSW，每个处理器都设置一个PSW寄存器。
运行 态
终止 态
选
出现等待
五
中
落
态
选
模
型
就绪
事件 等待
态
态
等待事件
结束
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具有挂起功能的进程状态及其转换
挂起就 绪态
等待事件结束
挂起等 待态
提交
挂起
新建态 提交
解除 挂起 挂起
运行态
解除
七
态 挂起 挂起
模