武汉大学 操作系统期末考试复习笔记 - 图文(2)

Chapter 4 线程

在操作系统中引入进程的目的是：使用多道程序能并发执行，以改善资源利用率及提高系统吞吐量

在操作系统中引入线程的目的是：减少程序并发执行的时空开销，使操作系统有更好的并发性

线程是CPU使用的一个基本单元，包括线程标识（thread ID），程序计数器（PC），寄存器集（register set），栈（stack） 线程自己基本上不拥有资源，只拥有一点在运行时必不可少的资源（如程序计数器、寄存器集和栈）。但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程拥有的全部资源

线程与属于同一进程的线程共享：代码段，数据段，其他操作系统资源 线程的状态，同步与通信与进程类似 进程的挂起及终止将影响到其中所有进程

线程的优点：响应能力强（即使进程的一块被阻塞了，其他部分也能运行），资源共享，经济性，多处理器体系结构的利用，创建撤销切换时间短，共享内存和资源线程间通信方便

多线程模型

操作系统中有多种方式实现对进程的支持：内核线程（kernel Threads），用户线程（User Threads）的组合实现

内核线程：也称内核级线程，是指依赖于内核，由操作系统内核完成创建和撤销工作的线程。

一个内核线程的阻塞不会影响其他线程的运行。

处理机分配的对象是线程，所以有多个线程的进程将获得更多的处理机时间 用户线程：也称用户级线程，是指不依赖于操作系统核心，由应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制的线程

用户线程的维护由应用进程完成，可以用于不支持线程的操作系统 当一个线程阻塞时，整个进程都必须等待。 处理机时间是分配给进程的，进程内有多个线程时，每个线程的执行时间相对少一点

用户线程与内核线程的关系

多对一模型：将多个用户线程映射到一个内核线程。线程管理由线程库在用户空间进行。用于不支持内核线程的系统中（只有一个内核线程，相当于没有） 一对一模型：将每个用户线程映射到一个内核线程。这种模型的绝大多数实现限制了系统支持的线程数量

多对多模型：多个用户线程到同样数量或更少的内核线程上

多线程问题：

线程取消可以再一下两种情况下发生：异步取消（一个线程立即终止目标进程），延迟取消（目标线程不断检查它是否应该终止）

线程与进程的比较：从调度的基本单位，拥有资源的基本单位，并发性，和系统开销四个方面说。

Chapter5 CPU调度

处理机的三级调度：作业调度，进程调度，交换调度

作业调度：又称长程调度，宏观调度和高级调度，从外存上处于后备状态的作业中选择一个或多个作业，给他们分配内存、I/O设备等必要资源，并建立相应的进程，使该作业具有获得竞争处理机的权利 作业调度的运行频率低，通常几分钟一次

进程调度：又称短程调度，微观调度和低级调度，从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它。

进程调度的运行频率很高，一般十几毫秒就要运行一次

交换调度：又称中程调度，中级调度，将内存总暂时不用的信息移到外存，以腾出空间给内存中的其他进程使用，或将需要的信息从外存读入内存。 交换调度的目的是，提高内存利用率和系统吞吐量 交换调度的运行频率介于上面两者之间

作业：是用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做的工作的集合，包括用户程序、所需的数据及命令等

作业从提交到完成要经历四种状态：提交状态，后备状态（将作业插入后备作业队列中等待调度运行），运行状态（作业在内存中执行），完成状态

作业控制块（JCB，job control block）：系统通过JCB感知作业的存在，JCB是作业存在的唯一标志