期末复习——进程与线程

Posted 2023-02-15 sectumsempra

MEMO

1. PCB块：进程存在唯一唯一唯一！标志
2. 程序静态，进程动态
3. 每个进程有
   UID：用户ID，进程创建者的ID；通常大于500
   EUID：有效用户ID，表示进程对文件资源的访问权限；
4. setuid：对二进制文件执行setuid，任何用户执行时都以setuid程序文件所属用户权限去执行；(用户uid执行passwd命令时，euid=root ID=0)
5. PC程序计数器： PC总是指向下一条将要取指的指令地址。CPU总是按照PC的指向对指令序列进行取指、译码和执行。PC决定了程序运行流向。

进程

一次只有一个进程在一个处理器上运行。

• PCB块：包含①进程状态(5种)、②进程编号、③PC程序计数器、④寄存器、⑤内存界限、⑥打开文件列表……还有CPU调度信息内存管理信息、记账信息(CPU时间、等等)、I/O状态信息(分配到的I/O设备列表、打开文件列表)
  
• 进程的内存结构：①栈(向低地址生长)、②堆(向高地址生长)、③数据段(全局变量)、④文本段/代码段、⑤PC程序计数器的值
  

进程调度

调度队列

• 作业队列：所有进程
• 就绪队列；
• 设备队列：每个设备都有自己的设备队列，e.g.I/O设备队列：等待I/O操作。

进程调度选择

调度器/调度程序执行。

• 长期调度程序(作业调度)：从缓冲池选择进程加入内存。选择合适的I/O、CPU密集型进程组合，使得V_创建进程 = V_{进程离开系统}
  频率低
• 短期调度程序(CPU调度程序)：从ready队列中取出一个进程，并分配CPU。
  频率高。
• 中期调度程序（内存调度）：swap 降低多道程序程度，提高内存利用率、吞吐量挂起一些暂时不能运行的进程到外存等待(阻塞态)，后面再调回来加入ready队列(就绪态)。

进程状态切换

• 运行态：正在占用CPU运行ing；

• 就绪态：在ready就绪队列中排队等待CPU

• 阻塞态：e.g.在等待I/O

• 创建态：new正在创建

• 终止态：进程完成执行。

• 就绪态-->运行态：被CPU调度，获得CPU资源开始运行；

• 运行态-->就绪态：时间片用完、更高优先级进程抢占

• 运行态-->阻塞态：主动、请求某一资源、等待I/O操作完成

• 阻塞态-->就绪态：被动I/O完成、中断结束

CPU上下文切换/进程间CPU切换

上下文切换：从进程A切换到进程B运行；
PCB信息：寄存器值、进程状态、内存管理信息等等

• 上下文切换流程：A状态保存、B状态恢复

  1. 进程0running，挂起进程0：保存状态到PCB0
  2. 进程1执行，从PCB1加载状态
  3. CPU跳转到PCB1的PC指向位置执行

• 上下文切换 与 进程调度：调度是一种决策行为，决定资源分配给哪个进程；
  而上下文切换是执行行为。懂了吧

• 进程间CPU切换：中断/陷阱（异常）

  1. 进程0running，中断or系统调用；
  2. 挂起进程0：保存状态到PCB0；
  3. 进程1执行，从PCB1加载状态；
  4. 中断or系统调用；
  5. 挂起进程1：保存状态到PCB1；
  6. 进程0恢复执行，从PCB0加载状态

上下文切换时间是纯粹的时间开销，与硬件支持密切相关。

进程运行

创建进程

1. 申请空白PCB块
2. 分配资源
3. 初始化PCB块
4. 加入ready队列