处理机调度

做~自己de王妃 提交于 2020-08-10 06:21:04

处理机

处理机是计算机系统中存储程序和数据,并按照程序规定的步骤执行指令的部件。程序是描述处理机完成某项任务的指令序列。指令则是处理机能直接解释、执行的信息单位。处理机包括中央处理器(cpu),主存储器,输入-输出接口。处理机加接外围设备就构成完整的计算机系统

cpu

 中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

CPU

    CPU是中央处理器的简称,它可以从内存和缓存中读取指令,放入指令寄存器,并能够发出控制指令来完成一条指令的执行。但是CPU并不能直接从硬盘中读取程序或数据。

内存

    内存作为与CPU直接进行沟通的部件,所有的程序都是在内存中运行的。其作用是暂时存放CPU的运算数据,以及与硬盘交换的数据。也是相当于CPU与硬盘沟通的桥梁。只要计算机在运行,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,运算完成后CPU再将结果传出来。    

缓存

    缓存是CPU的一部分,存在于CPU里。由于CPU的存取速度很快,而内存的速度很慢,为了不让CPU每次都在运行相对缓慢的内存中操作,缓存就作为一个中间者出现了。有些常用的数据或是地址,就直接存在缓存中,这样,下一次调用的时候就不需要再去内存中去找了。因此,CPU每次回先到自己的缓存中寻找想要的东西(一般80%的东西都可以找到),找不到的时候再去内存中获取。

    最初的缓存生产成本很高,价格昂贵,所以为了存储更多的数据,又不希望成本过高,就出现了二级缓存的概念,他们采用的并不是一级缓存的SRAM(静态RAM),而是采用了性能比SRAM稍差一些,但是比内存更快的DRAM(动态RAM)

硬盘

      我们都知道内存是掉电之后数据就消失的部件,所以,长期的数据存储更多的还是依靠硬盘这种本地磁盘作为存储工具。

简单的概括:

CPU运行时首先会去自身的缓存中寻找,如果没有再去内存中找。
硬盘中的数据会先写入内存才能被CPU使用。
缓存会记录一些常用的数据等信息,以免每次都要到内存中,节省了时间,提高了效率。
内存+缓存 -> 内存储空间 
硬盘 -> 外存储空间
 

调度概念

当有一堆任务要处理,但由于资源有限,这些事情没法同时处理。这就需要确定某种规则来决定处理 这些任务的顺序,这就是“调度”研究的问题。
在多道程序系统中,进程的数量往往是多于处理机的个数的,这样不可能同时并行地处理各个进程。 处理机调度,就是从就绪队列中按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行,以实现进程 的并发执行。
 

调度层次:

高级调度
由于内存空间有限,有时无法将用户提交的作业全部放入内存,因此就需要确定某种规则来决定 将作业调入内存的顺序。 高级调度(作业调度)。按一定的原则从外存上处于后备队列的作业中挑选一个(或多个)作业, 给他们分配内存等必要资源,并建立相应的进程(建立PCB),以使它(们)获得竞争处理机的权 利。 高级调度是辅存(外存)与内存之间的调度。每个作业只调入一次,调出一次。作业调入时会建 立相应的PCB,作业调出时才撤销PCB。高级调度主要是指调入的问题,因为只有调入的时机需要 操作系统来确定,但调出的时机必然是作业运行结束才调出。
高级调度直接将调度的任务执行的任务给处理机,先放到任务(作业)队列中

中级别调度

引入了虚拟存储技术之后,可将暂时不能运行的进程调至外存等待。等它重新具备了运行条件且 内存又稍有空闲时,再重新调入内存。 这么做的目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。 暂时调到外存等待的进程状态为挂起状态。值得注意的是,PCB并不会一起调到外存,而是会常驻 内存。PCB中会记录进程数据在外存中的存放位置,进程状态等信息,操作系统通过内存中的PCB 来保持对各个进程的监控、管理。被挂起的进程PCB会被放到的挂起队列中。
中级调度(内存调度),就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。 一个进程可能会被多次调出、调入内存,因此中级调度发生的频率要比高级调度更高。

这里面队列放的是挂起的进程

低级调度:

低级调度(进程调度),其主要任务是按照某种方法和策略从就绪队列中选取一个进程,将处理 机分配给它。 进程调度是操作系统中最基本的一种调度,在一般的操作系统中都必须配置进程调度。 进程调度的频率很高,一般几十毫秒一次。
 

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