操作系统第二课：处理机管理及处理器构成

操作系统中的处理机管理是其最核心的部分，负责管理、调度和分配计算机系统中重要的资源——处理器。处理机由运算器、控制器、一组寄存器以及高速缓存构成。运算器是计算机计算的核心，负责实现指令中的算术和逻辑运算。控制器负责控制程序运行的流程，包括取指令、维护处理器状态以及处理器与内存之间的交互。寄存器是指令在处理器内部进行处理的过程中暂存数据、地址和指令信息的存储设备，由于具有最快的访问速度，是计算机存储系统中速度最快的部分。高速缓存位于处理器和物理内存之间，其访问速度快于内存但低于寄存器。高速缓存利用程序局部性原理，使得高速指令处理和低速内存访问得以匹配，从而提高处理器的效率。 处理机管理中的重要组成部分是寄存器。寄存器分为两类：用户可见寄存器和控制和状态寄存器。用户可见寄存器由高级语言编译器通过算法进行分配和使用，以减少程序对主存的访问次数。控制和状态寄存器用于控制处理器的操作，只能由操作系统的特权指令使用，以控制其他程序的执行。计算机系统中的处理器包括一组寄存器，其数量根据机型的不同而不同，这组寄存器构成了一级存储，比主存容量小但访问速度快。这组寄存器中存储的信息与程序的执行密切相关，是处理机管理中不可或缺的重要组成部分。 在处理机管理中，还存在着处理器调度和进程管理的问题。处理器调度是指在多个进程竞争处理器资源的情况下，根据一定的策略选择合适的进程来占用处理器的管理过程。进程管理是指操作系统为进程分配处理器资源、控制进程并进行进程状态的管理。这两个问题对于提高整个计算机系统的性能和资源利用率至关重要。 总之，处理机管理是操作系统中最核心的部分，负责管理、调度和分配计算机系统中重要的资源——处理器。处理机由运算器、控制器、一组寄存器以及高速缓存构成，其中寄存器分为用户可见寄存器和控制和状态寄存器。处理机管理涉及处理器调度和进程管理等问题，对于提高计算机系统性能和资源利用率具有重要意义。