监控

在并行过程中，看来多数过程是一边公用有限的计算资源(CPU,数据区域，装置等),一边同时运行。即使在多数并行运行的多个过程之间，有相互排除或同步等于涉时，也不会在相互之间给其它过程带来恶劣影响，所有的过程看上去都能让其并行运行，我们把进行这种管理的程序称之为监控。

时间段为了让多个过程看上去进行并行运行，监控要将CPU时间细分，我们称被分割的短CPU时间为时间段。监控把时间段的一个区段分配给某个过程作为执行时间。由监控提供给过程使用的时间段一到，即使整个过程处理没有结束，也要中断该过程的执行。而将下一个时间段分配给其它过程去执行。这样；因为监控对于多个过程，都均等地分配.CPU时间，所以春上去，可以认为这些过程是并行运行的。

过程的状态转移显然，过程的运行内容是被程序所决定的。过程是通过将这个程序存放到计算机存贮器中而生成的、被生成的过程仅仅处于存在状态，即处于非活性状态。但是，对于存贮器，一旦发出了这个过程的执行要求，则过程即被激发而变成运行状态。被激发的过程，取ready(执行等待)、running(执行中)、waiting(条件等待)这三个状态之一.监控就是通过对各个过程按上述三个状态之一进行控制，来管理并行过程的执行情况。

过程的状态转移如图5.17所示，首先，过程一且被请求执行，则监控将把该过程编辑到ready状态。通常会有许多过程被编辑到ready状态，但监控对它们均等地分配时间段，促使这些过程一个个地执行，一旦时间段被分配给某个过程，该过程就转移到run-ning状态，由CPU执行定义过程的代码。一旦遇到wait(s)这个命令，被指定的semaphore变量s的值就减1,其结果为鱼时，该过程就被转移到waiting状态，终止其运行。对于执行中的过

程，当使用的由监控所允许的时间段一到，就会中断过程的执行，再次被转移到ready状态。当处于running状态时，若定义过程的代码执行结束，则其过程将返回到非活性状态，即返回到仅仅在存贮器中存在的状态，直到再次由startprocess发出执行要求以前，始终处于“休眠”状态。另外，处于waiting状态的过程，根据其它过程的执行中所发出的sigral(s)命令，被解除休止，并再次被转移到readg状态，以上是我们从一个过程看状态转移关系的大致情况。

为状态控制用的数据结构并行运行的各个过程、取上述三种状态中的一种，单CPU时，处于running状态的过程只有一个，其它过程处于ready或waiting状态。监控为了识别各个过程，需参照各个过程的固有名称。

表示许多过程处于ready状态的最单纯的模型是排队，所调监控让某个过程转移到ready状态，是指让过程进行ready的排队。ready这个状态，可以认为是一个FIFO序列，并按照成为ready状态的顺序，监控程序把各过程名称排列成这种FIFO序列。因此，从FIFO序列的前头开始，顺序地分配CPU的时间段。具体地说，就是把位于FIFO序列最前头的过程名称移向running状态，而在FIFO序列的尾部，事先联上idle这个过程。这是在ready状态的过程根本没有时，为让CPU进入idle状态而准备的假过程。

作为表示多个过程处于waiting状态的模型，也采用排队方法。处于waiting状态的过程，根据其它过程内的signal(s)命令或外部中断，等待被给出的条件信号。识别这个信号的变量是semaphore,因为可以认为semaphore表示等待条件，所以可对每个条件考虑FIFO序列，并对每个条件，按进入等待状态的顺序，将过程排列成FIFO序列。图5.18表示了为统一控制并行过程的状态转移而采用的数据构造。图内各方框放置过程名。再有，与semaphore2联接的框内的NIL,表示对于那个·semaphore

没有等待过程。

核心程序我们把为了管理并行过程的一些基本机能，即过程的状态转移、过程的顺序控制、相互排除、同步基本命令等，综合起来，就构成了监控程序的核心，称之为核心程序，核心程序仅根据时间限制中断、陷井、外部信号中断这三种方法启动。

(1)时间限制中断

为了让多个过程看上去是在进行并行动作。将细分CPU时间的时间段，按顺序分配给各个过程，让它们均等使用CPU.每隔一定时间，根据时钟产生时间段中断，一旦发生该中断，则核心程序即中断执行中的过程，允许别的过程使用CPU.为了切换过程的执行，其具体顺序如下：

算法5.3(时间段中断)

[1]在时间段中断的处理中，为了不再接受别的中断，进行中断禁止。

[2]执行中的过程状态信息进栈，其过程名置于执行等待FIFO的后尾

[3]将执行等待的FIFO的前面的过程名，移向执行中这个状态。

[4]被移至running状态的过程的栈中状态信息出栈，解除中断禁止。然后开始执行这个新过程。

(2)陷井

陷井是利用软件产生的中断，具体地说就是使用监控的机能命令，即通过监控、调用，产生陷井。此时的处理顺序如下。

算法5.4(陷井)

[1]进行中断禁止。

[2]执行中的过程状态信息进栈。

[3]执行引起陷井的监控调用，

[4][2]中进栈的状态信息出栈，解除中断禁止，再次开启中断了的过程的执行。

作为管理并行过程执行的监控调用，本章中考虑以下五种，

startprocess(p)将过程p置于执行等待的FIFO序列的尾

部。

stopprocess(p)将过程p强制返回非活性状态。

signal(s)关于semaphores的V命令。

wait(s)关于semaphores的P命令。

startIOc(a)让输人输出的动作(命令c,变量表a)开始执行。

startIO这个监控调用，将命令和变量表给与该IO过程后，一直等到其动作结束信号返回。这期间，为了不浪费CPU时间，一旦送出命令，发出这个监控调用的过程，就会根据以c为识别符的FIFO序列，一直等待到I0结束。IO的结束根据外部中断通知监控，其处理顺序如下所述。

(3)外部中断

由startIO开始的输人输出动作一结束，即发生外部中断.根据这个中断，发出startIO,休止过程的执行再度开启。对于外部中断的处理，可以概括如下：

算法5.5(对于外部中断的处理)

[1]进行中断禁止。

[2]执行中的过程状态信息进栈。

[3]对于中断发生的10动作识别符，让休止的过程移至执行等待FIFO序列的尾部。

[4][2]中进栈的状态信息出栈，解除中断禁止。