作業系統總結 - 程序概念、程序處理機排程(二)

• 程序的定義、組成、組織、特徵
• 程序的狀態與轉換
• 程序控制
• 程序通訊
• 執行緒、多執行緒概念模型
• 處理機排程的概念、層次
• 程序排程的時機、切換與過程、方式
• 排程演算法的評價指標
• 排程演算法：先來先服務、最短作業優先、最高響應比優先
• 排程演算法：時間片輪轉、優先順序、多級反饋佇列

程序的定義、組成、組織、特徵

程序定義

• 程序的定義: 程序是支援程式執行的機制，是程式針對某一資料集合的執行過程。
• 程序可以理解為程式對資料或請求的處理過程。

程序(程序實體)的組成: 程式段、資料段、PCB

• PCB(程序管理塊): 為了描述控制程序的執行，系統中存放程序的管理和控制資訊的資料結構稱為程序控制塊（Process Control Block）。它是程序實體的一部分，是作業系統中最重要的</font color =red>記錄性資料結構。它是程序管理和控制的最重要的資料結構，每一個程序均有一個PCB，在建立程序時，建立PCB，伴隨程序執行的全過程，直到程序撤消而撤消。
• 程式段: 存放執行的程式碼；
• 資料段: 存放程式執行過程中處理的各種資料；

程序的組織方式

程序特徵

本節小結

程序的狀態與轉換

狀態轉換:

注意以下內容:

• 只有就緒態和執行態可以相互轉換，其它的都是單向轉換。就緒狀態的程序通過排程演算法從而獲得 CPU 時間，轉為執行狀態；
• 而執行狀態的程序，在分配給它的 CPU 時間片用完之後就會轉為就緒狀態，等待下一次排程。阻塞狀態是缺少需要的資源從而由執行狀態轉換而來，但是該資源不包括 CPU 時間，缺少 CPU 時間會從執行態轉換為就緒態；
• 程序只能自己阻塞自己，因為只有程序自身才知道何時需要等待某種事件的發生；

本節小結:

程序控制

程序控制的主要功能是:

• 對系統中所有的程序實施有效的管理，它具有建立新程序、撤銷已有程序、實現程序狀態轉換等功能；(簡單理解就是程序狀態轉換)
• 主要通過就緒佇列和阻塞佇列來切換執行緒狀態；

注意阻塞原語和喚醒原語必須成對使用。

本節小結:

程序通訊

知識總覽:

程序通訊引入:

三種通訊方式: 共享儲存、 管道通訊、訊息傳遞

本節小結:

執行緒、多執行緒概念模型

知識總覽:

引入執行緒機制帶來的變化:

• 程序是資源分配的基本單位。
• 執行緒是獨立排程的基本單位。
• 區別: 程序是資源分配的基本單位，但是執行緒不擁有資源，執行緒可以訪問隸屬程序的資源。

執行緒屬性:

執行緒的實現方式: 使用者級執行緒和核心級執行緒

三種多執行緒模型:

本節小結

處理機排程的概念、層次

知識總覽:

三種排程: 高階排程(作業排程)、中級排程(記憶體排程)、低階排程(程序排程)

本節小結

程序排程的時機、切換與過程、方式

知識總覽

由被動放棄處理機排程方式引出程序排程的方式: 非剝奪排程方式和剝奪排程方式

本節小結:

排程演算法的評價指標

知識總覽

CPU利用率和系統吞吐量

本節小結

排程演算法：先來先服務、最短作業優先、最高響應比優先

知識總覽

第一種: 先來先服務(FCFS)

第二種: 短作業優先






本節小結:三種演算法對比

排程演算法：時間片輪轉、優先順序、多級反饋佇列

知識總覽:

本節小結