文章目錄

• • 1 CPU的工作原理
  • 2 CPU進行不同工作時的效率
  • 3 如何管理CPU使其高效率執行
  • 4 如何完成程式間地切換
  • 5 程序與程式

1 CPU的工作原理

CPU通過地址匯流排來指定儲存器單元，CPU與記憶體或其它器件之間的資料傳輸是通過資料匯流排來進行的

CPU從CS：IP指向的記憶體單元取出指令並執行，執行完後IP+1指向下一條指令，接著CPU取出下一條指令並執行

CPU不斷地取指，執行，只要設定好CS：IP的初值即可，讓它指向一段程式的開始地址，CPU就從這裡開始不斷地取指執行

2 CPU進行不同工作時的效率

對於下面的一段程式，fprintf()是一條I/O指令，如果將這條指令更換成一條任意的計算指令，那麼效率會提高(10^6)倍，也就是說執行一條I/O指令所耗費的時間是足以執行大量的計算指令

在程式中I/O指令執行耗費的時間遠大於單純計算用的時間，I/O指令執行非常慢

如果在一個程式中，前面有10^6條計算指令，後面只有一條I/O指令，那麼當CPU執行完前面的計算指令後，會等待處理I/O，這段執行I/O的時間約等於執行前面計算指令的時間，CPU在I/O處理時，只是在等待，那麼CPU的效率只有50%

實際中，每二三十條計算指令就會伴隨一條I/O指令，如果CPU在I/O處理這段時間只是等待，那麼效率會更低，如何讓CPU在等待的這段時間工作，使其高效，不停息工作是CPU管理的問題，我們需要使CPU忙碌起來

3 如何管理CPU使其高效率執行

管理CPU使其高效工作可以類比時間分配的問題，做飯時，先去燒水，燒水的時間淘米，洗菜，燒完水後蒸米，蒸米的時間炒菜

CPU的管理思想：多道程式，交替執行

對於單道程式想要執行兩個任務，需要先完成任務A，其中包括A任務對於CPU的需求和對於裝置dev1(如印表機)和dev2的使用，只有等完成程式A後，才可以去執行程式B，但是在任務A中使用dev1時，CPU是空閒的

如果使用多道程式，交替執行的方式，當任務A使用dev1時，CPU不要等待轉去為任務B服務，當任務A需要CPU時，發出提示，這時CPU再回去為任務A服務，這樣的處理思想，對於多個程式也仍適用，交替執行不僅提高了CPU的工作效率，且提高了裝置的使用效率，從而提高整體工作效率

一個CPU上交替地執行多個程式稱為 併發

4 如何完成程式間地切換

CPU根據CS：IP的指向取指執行，在恰當的時刻更改CS：IP的指向就可以完成併發

但是切換到另一個程式後，新的程式也要使用CPU，即使用CPU內的各個暫存器，並更改裡面的值以便使用，所以我們需要儲存切換前程式的詳細資訊

只更改CS：IP是不夠的，還需要記錄一些內容，為了繼續成功執行切換前的程式，我們需要記錄切換前程式的一些資訊，如切換前程式的各個暫存器內值，每個程式有了一個存放資訊的結構：PCB

5 程序與程式

將正在執行的程式稱為程序，磁碟中的沒跑起來的程式稱為靜態程式

執行的程式和靜態的程式是不一樣的，對於所有程序，需要儲存它們的“樣子”，即將它們的資訊，狀態儲存起來，存到各自對應的PCB中

程序是正在執行的程式：
1，程序有開始，有結束，程式沒有
2，程序會走走停停，走停對程式沒有意義
3，程序需要記錄暫存器的值ax，bx等，程式不需要
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