操作系统学习（二）-- 操作系统之进程与线程

操作系统之进程与线程

L8 CPU管理的直观观点

• 管理CPPU,设定PC初值，然后按顺序从内存中取值执行

• fprintfIO指令，执行时间比没有IO指令的慢很多，执行IO的时候CPU等着，利用率比较低。

• 一个CPU上交替的执行多个程序：并发，PC的切换！

• 每一个程序有一个存放信息的结构体：PCB，切换PC时的信息（位置，变量信息等）。
  

• 进程概念--运行中的程序 和静态程序不同。

• 进程有开始和结束，会走走停停，需要记录变量等，程序都没有这些特点。

L9 多进程图像

• pid进程号，多进程图像

• 多进程图像从启动开始到关机结束都存在。
  

• 1.多进程如何组织？ ----PCB+状态+队列

• Process Control Block(PCB):用来记录进程信息的数据结构

• 就绪队列，等待队列...

• 进程状态图
  

• 2.多进程如何交替？

• schedule中getNext()选择就绪队列中的PCB,就是任务调度，后续学习。

• 进程调度：FIFO(没有考虑进程执行的任务区别),Priority(进程优先级怎么设定，有些进程饥饿)
  

• 交替的三个部分：队列操作，+调度+切换
  

• 多进程如何影响？

• 多个进程同时在内存中，会有相互影响，进程一可能访问进程二的内存，这样可能改变了数据

• 多进程地址分离：映射表（每个进程有自己的映射表）
  

• 多进程如何合作？

• 共享数据，有可能访问冲突。

• 实际：生产者-消费者实例

• 有问题出现，进程同步（合理的推进顺序）

• 上锁实现

• 总结
  

L10 用户级线程

• 指令切换，但是映射表不切换（内存）

• 交替执行才是并发
  

• 实现线程的切换
  

• 核心是yeild函数
  

• TCB线程控制块和栈相互配合
  

• 两个线程一个栈，就会乱

• 线程切换，首先将栈切换回去

• TCB全局的数据结构

• esp实际就是寄存器，TCB的元素
  

• 两个TCB,两个栈，切换的PC在栈中
  

• 用户级线程也可以实现线程的切换，都用用户控制

• 核心级线程

• 当核心级线程切换时，用户级线程内核不可见，看不到用户级线程，所以用户级线程都不会执行
  

• 核心级线程并发性更好
  

L11 内核级线程

• Kernel Threads

• 切换指令流+切换资源（映射表）--->切换进程；进程都在内核进行

• MMC实际就是内存映射表，多核公有MMC;实际就是多线程

• 多核处理需要核心级线程才能发挥价值

• 每个线程分配一个CPU核

• 区别并发（两个程序交替执行）和并行（多线程在多核上同时处理）
  

• 两套栈是核心级线程的关键（内核栈和用户栈）

• 只有中断（调用硬件）才能进入内核栈

• 一套栈的样子！
  

• 内核线程switch_to的五段论
  

L12 核心级线程实现实例

• 核心级线程的两套栈，核心是内核栈
  
• 不仅栈要切换，PC也要切换
• 内核线程switch_to的五段论
  
• 切换五段论也就核心的几句话INT,sys_fork->schedule->switch_to,ret_from_sys_call
• TSS ? 初始化
  
• copy_process的细节，get_free_page的到空闲页内存，mem_map每页的大小4k,malloc是用户态内存申请
• 创建的进程，在内核栈中分开的，在用户栈中共用栈
  
• eax=0进行子进程，exa!=0进行父进程
  

L13 操作系统的结构

• Linux Kernel Source Tree
• 研究和实践复杂系统的能力
• CPU取址执行
• 用户态和内核态的切换
• fork()就是系统调用，int 0x80
• 先创建两个子进程，形成就绪队列；然后父进程阻塞，调用schdule，运行子进程，完成后调度schedule -- swtich to next下一个就绪队列的子进程。切换就是改变PC地址，时钟中断进行A，B切换
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