L2.1 CPU管理的直观想法
管理CPU -> 引出多进程视图
- 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
- 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)
- 引出进程概念:即运行中的程序
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
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多进程组织:用PCB记录进程信息,用状态推进进程运行
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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)
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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
}
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
- 一个线程一个栈(两个栈)、一个TCB,TCB记录栈指针位置
- 介绍 Yield() 运行时切换栈和弹栈获取返回位置
- 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)