CPU利用、多进程随笔01

操作系统的作用主要是管理硬件,如CPU、内存、IO设备等,CPU作为最核心的硬件,是操作系统的主要管理对象。

管理CPU,先要将CPU用起来,那么如何将CPU用起来?

只需要设置好寄存器PC的初值,CPU就会自动的取指、执行,然后依次取后续指令,不断取指、执行——这是最简单的使用CPU的办法,即设好PC初值就完事!

但是程序中有IO等操作时,IO的处理时间远远大于CPU计算的时间,也就是一条IO操作所用的时间相当于CPU执行10^n次的循环计算所用时间,上述使用CPU的做法是,在IO指令执行结束前,程序中IO指令之后的指令CPU无法执行(因为后续的CPU计算指令等可能会需要IO返回的数据才能继续往下执行),此时CPU必须等待,这样,降低了CPU利用率。

若对上述使用CPU方法进行改进,当有IO操作时,将CPU切换到其他进程执行,当IO完成后,在将CPU切换会原进程,这样,可以提高CPU利用率,也就是CPU并发执行,多个进程在交替执行,过程中多个进程切来切去,这也是多道程序,交替执行。

CPU并发执行的前提是多道程序,而非单道程序,即将多个程序同时调入内存,使CPU在多个进程间切来切去,多个进程交替执行;而不是一次只调入一个(单道)

CPU并发执行期间,进程在切换时,要切PC和各寄存器值,即保存现场,这样才能保证CPU从一个进程切出去的时候,能从另一个进程切回来继续执行。

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