4. process scheduling （进程调度）& practice 1 process operation

进程切换

1. 并发进程的切换

• 并发进程中，一个进程在执行过程中可能被另一个进程替换占有CPU，这个过程称为“进程切换”
• 是什么触发了进程切换？
• 进程切换时要做什么？
  • 操作系统到底做了什么操作
    2 中断技术
• 中断是指程序执行过程中
  • 当发生某一个事件时，中止cpu上现行的程序的运行
    • interrupt:excption:异常中断，interrupt：中断
  • 引出该事件的处理程序执行
    • 使用了陷阱机制（系统调用），系统调用也是中断的一种。
      
• 执行完毕返回原程序中断点继续执行

3. 中断源

• 外中断：来自处理器之外的硬件中断信号
  • 如时钟中断，键盘中断，外围设备中断。
  • 外部中断均是异步中断（异步就是随机中断）
• 内中断（异常exeption）：来自于处理器内部，指令执行过程中发生的中断，属同步中断。
  • 硬件异常：掉电，奇偶检验错误等
  • 程序异常：非法操作，地址越界，断电，除数为0
  • 系统调用

4. 中断处理过程
   

• save the context of the executing process:保存上下文信息，
• exeption/interrupt handler
  • determine the cause of the exception or interrupt(确定中断的原因)
  • handle the exception/interrupt（处理中断）
• 选择需要重新加载和重新开始的进程，恢复上下文信息

5. 特权指令和非特权指令

• privileged instructions
  • I/0 instructions and Halt instuctions
  • Turn off all insterrupts
  • set the timer
  • process switching
• Non-privileged instructions
  • the instructions that can run only in user mode

6. 模式切换

• 中断是用户态向核心态转换的唯一途径！系统调用实质上也是一种中断

7. 进程切换

• 切换时机
• 进程需要进入等待状态，（这种是running状态，然后主动去切换状态）
• 进程被抢占CPU而进入就绪状态
• 切换过程
  • 保存被中断进程的上下文信息（Context）
  • 修改被中断进程的控制信息（如状态）
  • 将被中断的进程加入响应的状态队列
  • 调度一个新的进程并恢复它的上下文信息

8. 进程控制块

• A Process Control (PCB) contain many pieces of information associated with a specific process.
  
  • process state:进程状态
  • process number:pid
  • program counter:pc值，这个进程下一条要执行的值
  • registers:寄存器的值，包括使用到的寄存器
  • memory limits:内存
  • list of open files:打开的文件

9. 进程队列（process queues）

• 就绪队列：就绪只有一条队列，使用链表的方式连接起来，每一个链表节点中只包括pcb,
• 等待队列：多个队列，不同设备使用不同的队列进行管理
  
• 运行：运行没有队列