中断机制 -- 操作系统介入 -- CPU由用户态转化为核心态 -- 多道程序并发
- 用户态-->核心态: 只能通过中断
- 核心态-->用户态: 执行特权指令, 修改状态位
中断分类: 内中断(来自CPU内部), 外中断(来自CPU外部)
进程--多道程序技术--进程实体的PCB PCB是进程存在的唯一标志 进程是动态的=PCB(操作系统的数据)+程序段+数据段 进程实体是静态的 进程的组织: 链接方式(执行指针, 就绪队列指针,阻塞队列指针), 索引方式 进程是资源分配, 接受调度的独立单位 进程的特征: 动态性, 并发性, 独立性, 异步性, 结构性
进程的三种状态: 运行态(只有一个), 就绪态, 阻塞态, 创建态, 终止态
创建态--就绪态（其他）--运行态（处理机，其他）--阻塞态（）
运行态--阻塞态：主动行为，系统调度 阻塞态--就绪态：被动行为 就绪态--运行态：进程被调度 运行态--就绪态：时间片或者更高级的进程
进程控制：原语 原语：关中断指令和开中断指令 修改 PCB 的内容，修改队列，分配/回收资源 进程创建：创建原语，用户登录，作业调度，提供服务，应用请求 进程终止：终止原语，正常结束，异常结束，外界干预 进程的阻塞和唤醒：阻塞原语，唤醒原语，成对出现 进程的切换：切断原语
高响应比优先算法: 非抢占式 等待时间/服务时间
上面三个方法只适合早期的批处理系统
下面的方法更适合交互式系统
时间片轮转调度算法(RR) 分时操作系统, 时钟中断, 响应快
优先级调度算法 实时操作系统, 抢占式/非抢占式
多级反馈队列调度算法
共享存储，消息传递，管道通信。
共享存储： 共享空间（互斥）：基于数据结构，基于存储区
管道通信： 管道：共享文件，即内存中固定大小的缓冲区 半双工通信 互斥 字符流，管道只能写满或者读空 数据一旦读出，就会被抛弃
消息传递： 以格式化的消息为单位 通过 发送消息/接受消息 两个原语实现 例如报文 消息缓冲队列 直接通信方式，间接通信方式
线程：进程同时处理很多事情 线程是程序执行流的最小单位 进程是除CPU之外的系统资源的分配单位 进程是资源分配的基本单位 线程是处理机调度的基本单位
线程的实现方式： 用户级线程(线程库)：对用户不透明，对内核透明 内核级线程(核心态)：对内核不透明 内核级线程是处理机分配的单位
多线程模型： 多对一模型，一对一模型，多对多模型
调度： 进程个数>处理机个数
调度的三个层次：高级调度，中级调度，低级调度 高级调度：作业调度，面向作业，外存与内存之间的调度，建立PCB 中级调度：内存调度，面向进程，虚拟存储技术，挂起态，决定哪个处于挂起态的进程重新调入内存，挂起态-->阻塞态 低级调度：进程调度，就绪态-->运行态
挂起：就绪挂起，阻塞挂起
进程调度的时机： 进程主动放弃或者被动放弃 不能的情况：处理中断的情况，进程在操作系统内核程序临界区，原子操作 临界区：访问临界资源的代码
进程调度的方式： 非剥夺调度方式，剥夺调度方式
进程的切换与过程： 保存原进程的数据，恢复新进程的数据
CPU利用率，系统吞吐量，周转时间，等待时间，响应时间
先来先到，短作业优先，高响应优先， 作业调度，进程调度 抢占式，非抢占式 饥饿
先来先到(FCFS)： 作业调度(后备队列)，进程调度(就绪队列) 非抢占式 等待时间更久的优先 对长作业有利，对短作业不利 不会导致饥饿
短作业优先(SJF): 运行时间为标准 作业调度，进程调度 非抢占式和抢占式(最短剩余时间优先) 平均等待时间，平均周转时间很短
优先级调度算法 操作系统更偏好 I/O 型进程 （非计算型进程） 饥饿
多级反馈队列调度算法 用于进程调度 抢占式
信号量机制存在问题 (PV 操作) 进程对共享资源的互斥同步访问 生产者消费者模型
管程： 定义共享数据结构 定义访问共享数据的的入口 只有特定入口才可以访问共享数据 管程每次只能开放一个入口，并且只能让一个进程或线程进入(互斥性由编译器负责实现) 可以设置条件变量及等待/唤醒操作解决同步问题
进程的异步性：各并发执行的进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进 进程的同步性：协调进程之间的工作次序 （有时候进程2的某个代码需要进程1的某个代码执行后才能执行） 进程互斥：共享资源 临界/互斥资源：一个时间段内只允许一个进程访问的资源 互斥访问过程：进入区-->临界区-->退出区-->剩余区 临界资源互斥访问原则：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待
单标志法, 双标志先检查, 双标志后检查, Peterson算法
单标志法 每个进程进入临界区的权限只能被另一个进程赋予
双标志先检查法 用布尔型数组中的各个元素用来标记各进程想进入临界区的意愿 检查和上锁无法一气呵成
双标志后检查法
Peterson算法 双标志后检查法+标志位的孔融让梨
中断屏蔽方法，TestAndSet 指令，Swap 指令
中断屏蔽方法： 开/关中断 关中断表示当前进程不可被中断 不适用多处理机，需要内核态
TestAndSet 指令 TSL指令 适用于多处理机，不满足让权等待
Swap 指令 适用于多处理机，不满足让权等待
整型信号量， 记录型信号量
目的：让权等待
用户进程通过操作系统提供的一对原语对信号量进行操作 信号量：是个变量，表示系统中某种资源的数量，分为整型信号量和记录型信号量 一对原语：wait(S) signal(S)，可以写成 P(S), V(S)
整型信号量 操作：初始化， P操作， V操作 wait 进入区， signal 退出区 有点类似先检查后上锁 会发生忙等
记录型信号量 wait， signal 系统资源的申请与释放 记录资源数和等待队列
int value;
struct process *L;可以实现让权等待 wait：block使进程从运行态变成阻塞态，先value-- signal：wakeup使进程从阻塞态变成就绪态，先value++
信号量机制实现进程互斥： 互斥信号量 mutex 初始化为1 临界区之前用P，临界区之后用V PV操作，P 申请 V 释放
信号量机制实现进程同步： 初始化为0 进程同步：保证一前一后的执行顺序 前操作之后用V进行释放，后操作之前用P进行阻塞
信号量机制实现前驱关系 为每一对前驱关系设置一个同步变量 前操作之后用V，后操作之前用P
对一类系统资源的申请与释放 初始值为资源的数量
生产者、消费者共享一个初始为空、大小为n的缓冲区 只有缓冲区没满时，生产者才能把产品放入缓冲区，否则必须等待：进程同步 只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出产品，否则必须等待：进程同步 缓冲区是临界资源，各进程必须互斥访问：进程互斥 PV操作
生产者每次消耗（P）一个空闲缓冲区，并生成（V）一个产品 消费者每次要消耗（P）一个产品，并释放（V）一个空闲缓冲区
semaphore mutex = 1 // 互斥信号量，实现对缓冲区的互斥访问 semaphore empty = n // 同步信号量，表示空闲缓冲区的数量，用于实现生产者等待消费者 semaphore full = 0 // 同步信号量，表示缓冲区中产品的数量，用于实现消费者等待生产者
producer(){
while(1){
生成一个产品;
P(empty); # 消耗一个空闲缓冲区
P(mutex)
把产品放入缓冲区;
V(mutex)
V(full) # 增加产品
}
}
consumer(){
while(1){
P(full) # 消耗一个产品
P(mutex)
从缓冲区取出一个产品;
V(mutex)
V(empty) # 增加一个空闲缓冲区
使用产品
}
}实现互斥的P操作一定要在实现同步的P操作之后 V操作可以互相交换
同步信号量 前V后P操作