二,处理器管理
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解答：
习题二
思考题
1.PSW(Progran Status Word),程序状态字，主要作用是实现程序状态的保护和恢复。
2.存储在主存中的机器指令代码，处理器根据程序计数器的指向从主存中取指令到指令寄存器，然后译码并执行。
3.可以扩展操作系统的保护权限，避免不必要的一些侵害。
4.
5.配置操作系统之后，操作系统内核程序拥有较高级别的特权，可以使用全部的机器指令，应用程序的权限较低，只能使用指令系统的子集。
这是应为应用程序在执行有关资源管理的机器指令时易于导致系统混乱，造成系统或用户信息被破坏。
6.硬件事件如电源故障、通路校验错误，主存出错等。
CPU 响应，即发现中断源、保护现场、转向中断/异常事件的处理程序、恢复现场。
接着进行中断事件处理。
7.中断事件的性质分：强迫性中断和自愿性中断
8.中断事件的来源和实现分：硬中断和软中断
9.中断事件的实现分：
10.中断处理程序是发现中断源，保护现场，转向中断事
件的处理程序，恢复现场。
13.优先级是按照中断请求的轻重缓急程度，若得不到及时响应将造成计算机出错的严重程度来界定的。
对中断事件进行分级是如果系统正在执行某优先级的中断服务程序，那么只有更高优先级的中断请求才能中断此服务程序。
14.嵌套是因为允许高优先级中断打断低优先级中断的处理，但递归是不行的。
16.中断装置能改变处理器内操作的执行顺序，中断是现代操作系统实现并行性的基础之一，引入中断机制，操作系统在让应用程序访求控制权或从何应用程序获得控制权时将具有更大的灵活性。
中断的作用:主机与外部设备并行工作、实现实时处理、硬件故障处理、实现多道程序和分时操作。
32.进程是操作系统中最基本、重要的概念，是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念，所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。
操作系统引入进程的目的：一是刻画系统的动态性，发挥系统的并发性，提高资源利用率。
二是它能解决系统的“共享性”，正确描述程序的执行状态。
33.进程属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性。
34.进程最基本的状态：运行态(running)、就绪态(ready)、等待态(wait)。
引起进程状态转换的具体原因:
运行态→等待态：等待使用资源或某事件发生
等待态→就绪态：资源得到满足或事件发生
运行态→就绪态：运行时间片到；出现有更高优先权进程
就绪态→运行态：CPU空闲时选择一个就绪进程
35.新建态：对应进程刚被创建的状态，为一个新进程创建必要的管理信息，它并没有被提交执行，而是在等待操作系统完成创建进程的必要操作。
终止态：进程的终止，首先，等待操作系统进行善后处理，然后，退出主存，进入终止态的进程不再执行，但依然临时保留在系统中等待善后，一旦其他进程完成了对终止态进程的信息抽取之后，系统将删。
36.首先，OS执行一些必需的辅助工作，将标识号关联到进程。
当进程处于新建状态时，OS所需要的关于该进程的信息保存在主存中的进程表中，但进程本身还没有进入主存。
如果系统中有足够的内存资源时，或者系统需要提交一个进程时，处于新建态的进程被提交进入就绪态，代码加载到内存。
37.挂起状态就是暂时不参与低级调度，起到平滑系统负载的目的。
挂起进程具有如下特征：该进程不能立即被执行。
挂起进程可能会等待事件，但所等待事件是独立于挂起条件
的，事件结束并不能导致进程具备执行条件。
进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程本身阻止它的运行。
结束进程挂起状态的命令只能通过操作系统或父进程发出。
40.进程组成的基本要素：进程映像(某时刻进程的内容及其状态集合称为进程映像)，进程控制块(Prcoss Control Block,PCB.进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。
进程控制块包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息)，进程队列及其管理(处于同一状态的所有PCB链接在一起的数据结构称为进程队列(Process Queues))
41.进程控制块(PCB)：进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及有关信息的数据结构，是进程动态特征的一种汇集，也是也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。
进程控制块包括了进程执行时的情况，以及进程让出处理器后所处的状态、断点等信息。
包含三类信息：标识信息，现场信息，控制信息。
42.把处于同一状态的所有进程的PCB链接在一起是数据结构称为进程队列(process queue).一个进程从所在队列中退出的事件称为出对。
一个进程排入指定队列中的事件称为入队。
45.在操作系统中，进程物理实体和支持进程运行的环境合称进程上下文。
进程上下文由三部分组成：用户级上下文，寄存器上下文，系统级上下文。
46.进程切换是让处于运行态的进程中断运行，让出处理器，这时要做一次进程上下文切换、即保存老进程状态而装入被保护了的新进程的状态，以便新进程运行。
进程切换的步骤
保存被中断进程的处理器现场信息
修改被中断进程的进程控制块的有关信息，如进程状态等
把被中断进程的进程控制块加入有关队列
选择下一个占有处理器运行的进程
修改被选中进程的进程控制块的有关信息
根据被选中进程设置操作系统用到的地址转换和存储保护信息
根据被选中进程的信息恢复处理器现场
47.模式的切换是指用户态到核心态或者核心态到用户态的转变，是CPU模式的改变，而不是进程上下文切换。
模式切换不同于进程切换，它不一定会引起进程状态的转换，在大多数情况下，也不一定引起进程切换，在完成系统调用或中断处理后，可通过逆向模式切换来恢复被中断进程的运行。
54.操作系统引入进程概念后，再引入线程的概念，则是
为了程序并发执行时所付出的时空开销，使得并发粒度更
细、并发性更好。
57.线程控制块(Thread Control Block.TCB)：
71.防管指令是非特权指令，应用程序只能使用非特权指
令；特权指是指仅供内核程序使用的指令。
73.处理器调度可分为三个级别：高级调度、中级调度、
低级调度。
高级调度发生在新进程的创建中，它决定一个进程能否被创建，或者创建后能否被置成就绪状态
中级调度反映到进程状态上就是挂起和解除挂起，它根据系统的当前负荷情况决定停留在主存中进程数
低级调度决定哪一个就绪进程占有CPU
74.衡量一个处理器调度算法优劣的主要标准：资源利用
率、吞吐率、公平性、响应时间、周转时间、截止时间的保
证、优先权原则。
二．应用题
4.许多操作系统重新计算进程优先数在时钟中断处理例
程中进行，由于中断是随机碰到哪个进程，就插入哪个进程
中运行处理程序，并把处理时间记在这个进程的账上。
16.
作业FCFS SJF HRRF
20. 开始 完成 周转 带权周
时间 时间 时间 转时间 开始 完成 周转 带权周 时间 时间 时间 转时间 开始 完成 周转 带权周 时间 时间 时间 转时间
1 2 3
4 8:00 10:00 120 1 10:00 10:50 170 3.4 10:50 11:00 180 18 11:00 11:20 200 20 8:00 11:20 200 5/3 8:50 9:50 130 2.6 9:00 9:10 70 7 9:50 10:10 130 6.
5 8:00 10:00 120 1 10:00 10:10 130 13 10:10 10:30 150 7.5 10:30 11:20 200 4
平均周转时间=
T=(120+170+180+200)/4= 167.5
T=(200+130+70+130)/4
=132.5 T=(120+130+150+200)/4=150 带权平均周转时间=
W=(1+3.4+18+20)/4=10.
6
W=(5/3+2.6+7+6.5)/4= 4.4 W=(1+13+7.5+4)/4= 6.375 作业 提交时间 估计运行
时间
开始执行时间 作业完成时间 作业周转时间 1
8:00 60 8:00 10:35 155 2
8:20 35 8:20 9:55 95 3
8:25 20 8:25 8:45 20 4
8:30 25 9:00 9:25 55 5
8:35 5 8:45 8:50 15 6 8:40 10 8:50 9:00 20
平均作业周转时间T=(155+95+20+55+15+20)/6=60。
