【正文】 能不是此進(jìn)程引起的。 【注】用戶(hù)態(tài)到核心態(tài)或者核心態(tài)到用戶(hù)態(tài)的轉(zhuǎn)變是 CPU模式的改變 ，而不是進(jìn)程上下文切換 。 ? 選擇下一個(gè)占有處理器運(yùn)行的進(jìn)程 。 四、進(jìn)程切換與模式切換 (2) （原因） (1)當(dāng)進(jìn)程進(jìn)入等待態(tài)時(shí)； (2)當(dāng)進(jìn)程完成其系統(tǒng)調(diào)用返回用戶(hù)態(tài)，但不是最有資格獲得CPU時(shí)； (3)當(dāng)內(nèi)核完成中斷處理，進(jìn)程返回用戶(hù)態(tài)但不是最有資格獲得 CPU時(shí)； (4)當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束時(shí) 。 ? 進(jìn)程阻塞、搶占調(diào)度都是在核心態(tài)進(jìn)行的 進(jìn)程切換 是讓處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程中斷運(yùn)行 ， 讓出處理器 ，這時(shí)要做一次進(jìn)程上下文切換 、 即保存老進(jìn)程狀態(tài)而裝入被保護(hù)了的新進(jìn)程的狀態(tài) ， 以便新進(jìn)程運(yùn)行 。 系統(tǒng)為每個(gè)隊(duì)列設(shè)置一個(gè)隊(duì)列標(biāo)志（隊(duì)頭指針） ? 單向鏈接； ? 雙向鏈接 。 ? 同一狀態(tài)進(jìn)程的 PCB既可按先來(lái)先到的原則排隊(duì) 。 進(jìn)程控制塊的集合事實(shí)上定義了一個(gè)操作系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài) 。 常用的標(biāo)識(shí)信息有進(jìn)程標(biāo)識(shí)符 、 父進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符 、 用戶(hù)進(jìn)程名 、 用戶(hù)組名 等 。 總結(jié)： 進(jìn)程 四個(gè)要素 ： 進(jìn)程控制塊、程序塊、數(shù)據(jù)塊、堆棧 。 ? 進(jìn)程 數(shù)據(jù)塊 ：即程序運(yùn)行時(shí)加工處理的對(duì)象 ， 包括全局變量 、局部變量和常量等的存放區(qū)以及開(kāi)辟的工作區(qū) ， 常常為一個(gè)進(jìn)程專(zhuān)用 。 (2)進(jìn)程上下文的三個(gè)組成部分 ? 用戶(hù)級(jí)上下文 (userlevelcontext)： 由用戶(hù)進(jìn)程的程序塊 、 用戶(hù)數(shù)據(jù)塊 （ 含共享數(shù)據(jù)塊 ） 和用戶(hù)棧組成的進(jìn)程地址空間 。 ? 文件控制表 ：管理文件 ， 主要內(nèi)容包括：被打開(kāi)文件的信息 ，文件在主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器中的位置信息 ， 被打開(kāi)文件的狀態(tài)和其他屬性信息 。 在操作系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)中 ， 通常構(gòu)造一些表來(lái)管理和維護(hù)進(jìn)程和每一類(lèi)資源的信息 。 ? 掛起進(jìn)程可能會(huì)等待事件 ， 但所等待事件是獨(dú)立于掛起條件的 ， 事件結(jié)束并不能導(dǎo)致進(jìn)程具備執(zhí)行條件 。 運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程也可以自己掛起自己 。 ? 就緒態(tài) → 掛起就緒態(tài) ：系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前資源狀況和性能要求 ， 決定把就緒態(tài)進(jìn)程對(duì)換出去成為掛起就緒態(tài) 。 (3)進(jìn)程增加的兩個(gè)新?tīng)顟B(tài) ? 掛起就緒態(tài) （ ready suspend） ： 表明進(jìn)程具備運(yùn)行條件但目前在輔助存儲(chǔ)器中 ， 當(dāng)它被對(duì)換到主存才能被調(diào)度執(zhí)行 。 二、進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 (8) ? 用戶(hù)要求掛起自己的進(jìn)程 ， 以便進(jìn)行某些調(diào)試 、 檢查和改正 。 二、進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 (7) (1)為什么要有 “ 掛起 ” 狀態(tài) ? 由于進(jìn)程的不斷創(chuàng)建，系統(tǒng)資源已不能滿(mǎn)足進(jìn)程運(yùn)行的要求，就必須把某些進(jìn)程掛起（ suspend）， 對(duì)換到磁盤(pán)鏡像區(qū)中，暫時(shí)不參與進(jìn)程調(diào)度，起到平滑系統(tǒng)操作負(fù)荷的目的。 ? 運(yùn)行態(tài) → 終止態(tài) ：一個(gè)進(jìn)程到達(dá)自然結(jié)束點(diǎn)，或出現(xiàn)了無(wú)法克服的錯(cuò)誤，或被操作系統(tǒng)所終結(jié)，或被其他有終止權(quán)的進(jìn)程所終結(jié)。進(jìn)入終止態(tài)的進(jìn)程不再執(zhí)行，但依然臨時(shí)保留在系統(tǒng)中等待善后。 二、進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 (3) 運(yùn)行態(tài) 就緒態(tài) 等待態(tài) 選中 落選 出現(xiàn)等待事件 等待事件結(jié)束 進(jìn)程三態(tài)模型及其狀態(tài)轉(zhuǎn)換 二、進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 (4) 五態(tài)模型在三態(tài)模型的基礎(chǔ)上，引進(jìn)了 新建態(tài) 和 終止態(tài) 。 每個(gè)進(jìn)程在 執(zhí)行 過(guò)程中 ， 任一時(shí)刻當(dāng)且僅當(dāng)處于上述三種狀態(tài)之一 。 二、進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換 (1) (1)進(jìn)程的三種基本狀態(tài) 一個(gè)進(jìn)程從創(chuàng)建而產(chǎn)生至撤銷(xiāo)而消亡的整個(gè)生命周期，可用一組狀態(tài)加以刻劃，至少有三種不同的進(jìn)程狀態(tài)： ? 運(yùn)行態(tài) （ running） ： 進(jìn)程占有處理器正在運(yùn)行 。程序是一組有序指令序列 ， 作為一種系統(tǒng)資源是永久存在的 。 每個(gè)進(jìn)程至少包含 三個(gè)組成要素 ：程序塊 、 數(shù)據(jù)塊和進(jìn)程控制塊 。 可見(jiàn) 程序 與 計(jì)算 (程序的執(zhí)行 )不再一一對(duì)應(yīng) ， ? 進(jìn)程是一個(gè)既能用來(lái)共享資源 ， 又能描述程序并發(fā)執(zhí)行過(guò)程的一個(gè)基本單位 。 一、進(jìn)程的定義和屬性 (2) （ 3） “ 可再入 ” 程序具有的性質(zhì) ： 它是純代碼，即它在執(zhí)行中自身不被改變；調(diào)用它的各程序應(yīng)提供工作區(qū)，因此，“ 可再入 ” 程序可被多個(gè)程序同時(shí)調(diào)用。因而，每個(gè)程序的執(zhí)行都可能不是連續(xù)的而是走走停停。 對(duì)于單任務(wù)的操作系統(tǒng)而言，由于任何時(shí)候內(nèi)存中只有一道程序（計(jì)算活動(dòng)） ， 程序與程序運(yùn)行（計(jì)算）之間具有一對(duì)一的關(guān)系 。 ?有些中斷是不能被禁止的，例如，計(jì)算機(jī)中的自愿性訪管中斷就不能被禁止。 五、中斷事件的具體處理方法 (7) 0 31 timerstruct timertable timeractive expires *fn() timerstruct timerlist timerlist *next *prev expires data function() timerlist *next *prev expires data function() *next *prev expires data function() expires *fn() timerlist 31 0 Linux系統(tǒng)定時(shí)器 I/O中斷的處理 I/O中斷種類(lèi)較多，處理方法各異 1） I/O操作正常結(jié)束后的處理 2） I/O操作發(fā)生故障后的處理 3） I/O操作發(fā)生異常后的處理 4） 設(shè)備報(bào)到或設(shè)備結(jié)束的處理 五、中斷事件的具體處理方法 (8) 自愿中斷事件的處理 系統(tǒng)程序或用戶(hù)程序執(zhí)行訪管指令而引起的中斷，它表示運(yùn)行程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)功能的調(diào)用，所以，也稱(chēng)系統(tǒng)調(diào)用，可以看作是機(jī)器指令的一種擴(kuò)充。 定時(shí)器 bottom half處理過(guò)程處理兩種類(lèi)型的系統(tǒng)定時(shí)器。 ?新的定時(shí)器機(jī)制：突破了 32個(gè)定時(shí)器的限制，使用一個(gè) timerlist數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鏈表，按定時(shí)器到期時(shí)間的升序排列 。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， CMOS中記錄的時(shí)間轉(zhuǎn)化從 1970年 1月 1日 0時(shí) 0分 0秒（ UNIX紀(jì)元）算起的 jiffies值（累積秒數(shù)）。操作系統(tǒng)經(jīng)常利用間隔時(shí)鐘作控制調(diào)度。 ? 系統(tǒng)設(shè)置 絕對(duì)時(shí)鐘 寄存器，定時(shí)地把該寄存器的內(nèi)容加 1。如定點(diǎn)溢出、階碼下溢等中斷事件，操作系統(tǒng)可以將其轉(zhuǎn)交給用戶(hù)程序自行處理。 2)主存儲(chǔ)器故障的處理 中斷處理程序停止與出現(xiàn)的中斷事件有關(guān)的程序的執(zhí)行，然后向操作員報(bào)告出錯(cuò)單元的地址和錯(cuò)誤的性質(zhì)。 有些外圍設(shè)備不能立即停止 ， 中斷處理程序?qū)堰@些正在交換信息又不能立即停止的設(shè)備記錄下來(lái) 。 五、中斷事件的具體處理方法 (1) 這種事件是由硬件故障產(chǎn)生的，排除故障須進(jìn)行人工干預(yù)。 (2)識(shí)別各個(gè) 中斷源 ，分析產(chǎn)生 中斷的原因 。 IP CS PSW 現(xiàn)行 PSW寄存器 新 IP 新 CS 老 IP 老 CS 老 PSW 新棧頂 主存 新 PSW 中斷向量表 中斷堆棧 IBM PC機(jī)中斷的響應(yīng)過(guò)程 四、中斷處理程序（ 1） 中斷處理程序 。 每當(dāng)一條機(jī)器指令執(zhí)行結(jié)束的時(shí)刻，中斷控制部件掃描中斷字，查看是否有中斷事件發(fā)生，若是則處理器便響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求。 ? 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 。 3) “ 軟件中斷 ” （軟中斷）用于硬中斷服務(wù)程序?qū)?nèi)核的中斷，在某點(diǎn)設(shè)置標(biāo)記，以便在適當(dāng)時(shí)刻獲得處理。 軟中斷分為：信號(hào)和軟件中斷 二、中斷源分類(lèi) (8) ? 硬中斷和軟中斷共同點(diǎn) ： 當(dāng)中斷源產(chǎn)生中斷請(qǐng)求或發(fā)出軟中斷信號(hào)后， CPU或者接收進(jìn)程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行中斷處理或完成軟中斷信號(hào)所對(duì)應(yīng)的功能。 二、中斷源分類(lèi) (7) IBM中大型機(jī)操作系統(tǒng)使用了上述第一種分類(lèi)方法，Windows2021/XP則采用了上述第二種分類(lèi)方法。異常包括很多方面，有出錯(cuò) (fault)， 也有陷入 (trap)。 (2)內(nèi)中斷 (又稱(chēng) 異常 )指來(lái)自 處理器 和 主存 內(nèi)部的中斷。 二、中斷源分類(lèi) (2) (2)自愿性中斷事件 自愿性中斷事件是 正在運(yùn)行的程序 所期待的事件。 這類(lèi)中斷事件大致有： ? 機(jī)器故障中斷事件 如電源故障 、 主存儲(chǔ)器出錯(cuò)等 。 中斷機(jī)制的共性：當(dāng)中斷事件發(fā)生后，它能改變處理器內(nèi)操作執(zhí)行的順序。 主要內(nèi)容： ? 中斷的概念 ? 中斷源分類(lèi) ? 中斷 和異常的響應(yīng)及服務(wù) ? 中斷處理程序 ? 中斷事件的具體處理方法 ? 中斷的優(yōu)先級(jí)和多重中斷 中斷技術(shù) 一、中斷的概念 中斷技術(shù)的引入 :I/O 廣泛的應(yīng)用 OS是由中斷驅(qū)動(dòng)的 ? 中斷 是指程序執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生某個(gè)事件時(shí)，中止 CPU上現(xiàn)行程序的運(yùn)行，引出處理該事件的程序執(zhí)行的過(guò)程。步進(jìn)標(biāo)志 (為 1時(shí)，使處理器執(zhí)行單步操作 )。 ? 狀態(tài)標(biāo)志： 使得一條指令的執(zhí)行結(jié)果影響后面的指令。 五、程序狀態(tài)字寄存器 (4) ? 中斷屏蔽位。 ? 24位指令地址（ 40~63位） XX X X XXXX X X XXXXXX 8位系統(tǒng)屏蔽 4位 CMWP字段 4位程序屏蔽 4位保護(hù)鍵 16位中斷碼字段 指令長(zhǎng)和條件碼 24位指令地址 五、程序狀態(tài)字寄存器 (3) 每個(gè)正在執(zhí)行的程序都有一個(gè)與其執(zhí)行相關(guān)的 PSW， 而每個(gè)處理器都設(shè)置一個(gè)程序狀態(tài)字寄存器。 ? 4位 CMWP字段（ 12~15位）： PSW基本 /擴(kuò)充控制方式位、開(kāi) /關(guān)中斷位、運(yùn)行 /等待位、 用戶(hù)態(tài) /核心態(tài)位 。 四、處理器狀態(tài) (4) (2)核心態(tài)向用戶(hù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 每臺(tái)計(jì)算機(jī)通常會(huì)提供一條特權(quán)指令稱(chēng)作加載程序狀態(tài)字 LPSW（ Load PSW）， 用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)向用戶(hù)程序的轉(zhuǎn)換。 四、處理器狀態(tài) (3) 各個(gè)操作系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可以根據(jù)具體策略有 選擇地使用硬件 提供的保護(hù)級(jí)別，如運(yùn)行在 Intel x86上的 Windows操作系統(tǒng)只使用了 0級(jí)和 3級(jí)。 ? 2級(jí)為 共享庫(kù)過(guò)程級(jí) 。 一般典型的應(yīng)用把 4個(gè)特權(quán)級(jí)別 依次設(shè)定為： ? 0級(jí)為 操作系統(tǒng)內(nèi)核級(jí) 。 四、處理器狀態(tài) (1) 中央處理器怎么知道當(dāng)前是操作系統(tǒng)還是一般用戶(hù)程序在運(yùn)行呢 ?這將依賴(lài)于處理器狀態(tài)的標(biāo)志。 特權(quán)指令 是指只能提供給操作系統(tǒng)的核心程序使用的指令，如啟動(dòng) I/O設(shè)備、設(shè)置時(shí)鐘、控制中斷屏蔽位、清內(nèi)存、建立存儲(chǔ)鍵，加載 PSW（ 程序狀態(tài)字）等。 (3)數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令：用于在處理器的寄存器和寄存器 、 寄存器和存儲(chǔ)器單元 、 存儲(chǔ)器單元和存儲(chǔ)器之間交換數(shù)據(jù) 。處理器根據(jù) 程序計(jì)數(shù)器 (PC)從內(nèi)存中取指令到 指令寄存器 并執(zhí)行它， PC將自動(dòng)增長(zhǎng)或改變?yōu)檗D(zhuǎn)移地址指明下條執(zhí)行的指令。 ? I/O緩沖寄存器：用于處理器和 I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù) 。 這些寄存器可分成以下幾類(lèi)： ? 通用寄存器：可由程序設(shè)計(jì)者指定許多功能，如存放操作數(shù)或用作尋址寄存器。集群系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)構(gòu)成統(tǒng)一的計(jì)算資源，給人以一臺(tái)機(jī)器的感覺(jué)。操作系統(tǒng)內(nèi)核也被設(shè)計(jì)成多進(jìn)程或多線程，內(nèi)核的各個(gè)部分可以并行執(zhí)行。 一、單處理器系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng) (3) ? 多指令流多數(shù)據(jù)流 （ MIMD） ： 多個(gè)處理器對(duì)各自不同的數(shù)據(jù)集同時(shí)執(zhí)行不同的指令流 。 ? 提高計(jì)算機(jī)處理速度的技術(shù)： 流水線技術(shù)、發(fā)射體系結(jié)構(gòu)（超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水線結(jié)構(gòu)、超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)） 一、單處理器系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng) (2) 目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以分作以下四類(lèi)： ? 單指令流單數(shù)據(jù)流（ SISD） 一個(gè)處理器在一個(gè)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)上執(zhí)行單條指令流。 一、單處理器系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng) (1) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心是中央處理器。交替執(zhí)行和同時(shí)執(zhí)行都是并發(fā)的類(lèi)型。 ? 早期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是基于單個(gè)處理器的順序處理機(jī)器，程序員編寫(xiě)串行執(zhí)行的代碼，讓其在處理器上串行執(zhí)行，每條指令的執(zhí)行也是串行的（取指令、取操作數(shù)、執(zhí)行操作、存儲(chǔ)結(jié)果）。 ? 多指令流單數(shù)據(jù)流 （ MISD） 一個(gè)數(shù)據(jù)流被傳送給一組處理器 ， 通過(guò)這一組處理器上的不同指令操作最終得到處理結(jié)果 。每個(gè)處理器都可以自我調(diào)度運(yùn)行的進(jìn)程和線程，單個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程可在不同處理器上同時(shí)運(yùn)行。集群操作系統(tǒng)也是 分布式操作系統(tǒng) 的一種。 這組寄存器與程序的執(zhí)行有很大關(guān)系 ， 構(gòu)成了 處理器現(xiàn)場(chǎng) 。 ? I/O地址寄存器：指定 I/O設(shè)備 。 ? 其他寄存器 三、特權(quán)指令與非特權(quán)指令 (1) 計(jì)算機(jī)的基本功能是執(zhí)行程序，最終被執(zhí)行的程序是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的機(jī)器指令程序。 (2)轉(zhuǎn)移類(lèi)指令：改變指令執(zhí)行序列 ， 如無(wú)條件轉(zhuǎn)移 、 條件轉(zhuǎn)移等 。 引入操作系統(tǒng)后，從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，必須把指令系統(tǒng)中的指令分作兩部分： 特權(quán)指令 和 非特權(quán)指令 。 如果用戶(hù)程序試圖執(zhí)行特權(quán)指令，