不让CPU偷懒

文章资料摘自——《程序员的自我修养》

为了防止cpu执行完该程序后需要等待程序员手动加入下一个程序，才可以继续运行，这里大大浪费了cpu的效率，要知道cpu是十分昂贵的。

多道程序

在计算机发展的早期，CPU使用十分不方便，它一次只能运行一个程序，而且该程序必须允许完毕后才可以执行下一个程序，学过数据结构的朋友都知道一个叫做队列结构的存储方式，当队头数据为出队列时候，后面的数据都必须等待它执行Pop才可以出列，早期cpu就是类似这样的运行程序的方式，我们成为“多道程序”-->这种方式在现在看似原始，但是在当时确实大大的提升了cpu的效率。

用户急需执行的程序必须等I3 I4  I5全部执行完毕后才进入cpu计算运行。

但是这种方式在程序调度上有着重大的漏洞，比如：人机交互时，用户现在就需要执行一个程序，但是将想要执行该程序，就要等待前面所有程序执行完毕后才会执行（不可插队），等到用户急需程序开始运行时，可能都过去10多分钟了，这是多么悲伤的事情。

分时系统

在这多道程序的基础上，我们将cpu执行单个程序从头到尾一次性执行完毕，改为了计算当前程序部分时间后，让出cpu给其他程序进行计算其他程序，以此类推，每个程序都有机会运行一段时间，这个时候这样的系统叫做分时系统，这样的监控程序比多道程序高级也复杂，当用户调用几个系统调用（Yield、GetMessage等）时，监控系统会查看cpu是否在执行其他文件，如果有，发出请求，cpu可能暂停当前执行程序，让cpu先执行其他程序。

 但是这里有个弊端，这里的分时系统，只是协商，如果I3正在执行有个十分耗时间的计算，或者陷入死循环，他就会霸占cpu，使计算死机，无法执行其他程序，整个系统都停止了，一直执行该计算，这是我们不希望看见的，区区一个死循环，导致一台计算机死机，现在来看十分的荒唐，比如在你的IDE上执行while(1); 死机只能重新启动，这样的电脑谁敢买

#include<stdio.h>
//在分时系统下
int main()
{while(1);//cpu疯狂计算该条程序，电脑只能重启。return 0;
}

多任务系统

分时系统也仅能满足当时的交互，当今计算机发展越来越快，绝不能因为一个死循环死机，这个时候，高端领域的佬们研究发明了多任务(Multi-tasking)系统，它完全接管了硬件资源，不再是协商，这是直接命令，所有的程序都以进程（Process）的方式在比操作系统权限更低级的级别，每个进程都有自己的独立空间，使得进程之间有独立的地址空间（大通铺，变成小单间），使得不同的进程相互隔离，而且不同的进程有不同的优先级别(出现高低贵贱，三六九等)。这时操作系统全权接管CPU资源，这时操作系统会根据进程的优先级高低进行先后分配cpu资源，当前面的进程运行一段时间都，直接暂停当前进程，运行下一优先级进程，每个进程都执行一小段时间，这样所有的进程都会使用到cpu资源，出现死循环，进程也霸占不了cpu资源，因为该系统下，操作需要全权控制cpu资源分配，这样的这方式我们称之为：抢占式（Preemptive） ，操作系统可以强制剥夺cpu资源（哪怕正在执行其他进程，甚至进程在死循环），并且分配给它认为目前最急需的进程。

剥夺当前使用cpu资源的进程

将cpu资源给急需cpu资源的进程

 并且如果分配给每个进程的时间都很短的话，出现多个进程之间快速的切换，产生多个进程同时执行的假象。当下许多的操作系统都是采用这样的方式如：Linux、windows NT、UNIX、以及苹果的Mac OS X的流行的操作系统。