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

fprintf

IO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