第二章 处理机管理

《第二章 处理机管理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2.1中央处理器2.2中断技术2.3进程及其实现2.4线程及其实现2.7处理器调度2.8处理器调度算法第2章处理器管理2021/10/71主要内容：2.1.1处理器2.1.2程序状态字2.1中央处理器2021/10/722.1.1处理器单处理器系统和多处理器系统寄存器特权指令和非特权指令处理器状态2021/10/731、单处理器系统和多处理器系统串行和并行早期计算机系统是基于单个处理器的顺序处理机器，程序员编写串行执行的代码，让其在处理器上串行执行，每条指令的执行也是串行的（取指令、取操作数、执行操作、存储结果）提高计算机处理速度，首先发展起来的是联想存储器系统和流水线系统，

2、前者提出了数据驱动的思想，后者解决了指令并行执行问题，都是计算机并行化发展的例子2021/10/74联想存储器：不按地址而按给定内容的特征进行存取的存储器联想存储器的特点是：①除有存储功能外，还具有信息处理功能。它能根据送来内容的特征查找存储单元②对各个存储单元并行进行查找，因而能显著提高查找速度这些特点与人脑的“联想”功能有所相似，因而被称为联想存储器单处理器系统和多处理器系统(续)2021/10/75单处理器系统和多处理器系统(续)流水线技术：计算机中的流水线是把一个过程分解为若干个子过程，每个子过程与其他子过程并行进行由于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似，因此称

3、为流水线技术2021/10/76单处理器系统和多处理器系统(续)计算机系统结构分类按照Flynn分类法目前计算机系统可以分作以下四类：单指令流单数据流（SISD）单指令流多数据流（SIMD）向量机阵列机多指令流单数据流（MISD）多指令流多数据流（MIMD）共享内存紧密耦合MIMD系统内存分布松散耦合MIMD系统两大类2021/10/77单处理器系统和多处理器系统(续)紧密耦合MIMD系统主从式系统MSP（Main/SlaveMultiprocessor）对称式系统SMP（SymmetricMulti-Processor）2021/10/78单处理器系统和多处理器系统(续)主

4、从式系统基本思想：在一个特别的处理器上运行操作系统内核，其他处理器上则运行用户程序和操作系统例行程序，内核负责分配和调度各个处理器，并向其他程序提供各种服务2021/10/79单处理器系统和多处理器系统(续)对称式多处理器系统基本思想：有两个或两个以上的处理器，操作系统内核可以运行在任意一个处理器上每个处理器都可以自我调度运行的进程和线程，单个进程的多个线程可在不同处理器上同时运行操作系统内核也被设计成多进程或多线程，内核的各个部分可以并行执行2021/10/710单处理器系统和多处理器系统(续)松散耦合MIMD系统每个处理单元都有一个独立的内存储器，各个处理单元之间通过设定

5、的线路或网络通信多计算机系统集群（Cluster）系统2021/10/711单处理器系统和多处理器系统(续)集群（Cluster）系统是一组互连的计算机系统，属于分布式系统的一种集群操作系统也是分布式操作系统的一种集群系统运行时构成统一的计算资源，给人以一台机器的感觉集群系统中的每一台计算机离开集群后自己可以独立工作2021/10/7122、寄存器计算机系统的处理器包括一组寄存器其个数根据机型的不同而不同，它们构成了一级存储，比主存容量小，但访问速度快这组寄存器所存储的信息与程序的执行有很大关系，构成了处理器现场2021/10/713寄存器(续)这些寄存器可分成以下几类：通用

6、寄存器（EAX、EBX、ECX、EDX）指针及变址寄存器(ESP、EBP、ESI、EDI)段选择寄存器(CS、DS、SS、ES、FS、GS)指令指针寄存器和标志寄存器(EIP、EFLAGS)控制寄存器(CR0、CR1、CR2、CR3)外部设备使用的寄存器数据寄存器或缓冲区状态寄存器控制寄存器2021/10/714寄存器(续)CPU和控制寄存器、数据寄存器及缓冲区之间的通信方式有三种：为每个控制寄存器分配一个I/O端口号，通过使用核心态I/O指令，CPU可以读写端口把所有控制寄存器映射到主存空间，为每个寄存器分配唯一的主存地址，且与用户的可用主存地址不重叠混合方式，既在主存空间

7、开辟数据缓冲区，而控制寄存器又有其单独的I/O端口，基本过程如下：CPU读取数据时，把所需数据地址放在地址总线上在控制总线上插入读信号，同时另一条信号线表明数据来自I/O空间还是主存空间由相应的对象（设备或主存）对请求作出响应2021/10/7153、特权指令与非特权指令1.程序执行的基本过程计算机的基本功能是执行程序，最终被执行的程序是存储在内存中的机器指令程序处理器根据程序计数器(PC)从内存中取指令到指令寄存器并执行它，PC将自动增长或改变为转移地址指明下条执行的指令2021/10/716特权指令