操作系统OS_02_进程管理精品.ppt

第二章 进程管理 重点： 进程的定义、进程控制的基本概念。 进程PCB的基本结构，作用及进程的状态转换。 进程同步与互斥的基本概念和解决方法。 几个经典的进程同步与互斥问题及算法 。 线程的基本概念及状态。 难点： 进程的同步与互斥 第二章 进程管理 主要内容： 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 管程机制 2.6 进程通信 2.7 线程 2.1. 进程的基本概念 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 2.1.2 前趋图 2.1.3 程序的并发执行及其特征 2.1.4 进程的特征与状态 2.1.5 进程控制块 2.1.1 程序的顺序执行及特征 1、程序的顺序执行 例1：数据计算时要经过 I:输入操作 C:计算操作 P:打印操作: 例2：如下三条语句的执行 S1: a:=x+y; S2: b:=a-5; S3: c:=b+1; 2、特征 顺序性、封闭性、可再现性 2.1.2 前趋图 1、前趋图(Precedence Graph) 一个有向无循环图 描述进程之间执行的前后关系 2、前趋关系“?” ?= {(Pi,Pj) |Pi must complete before Pj may start} 如果：(Pi,Pj) ∈ ? ，也可以写成： Pi?Pj 则称：Pi是Pj的直接前趋, Pj是Pi的直接后继 初始结点：没有前趋 终止结点：没有后继 每个结点还具有一个权或重量(Weight)，表示该结点的程序量或执行时间。 2.1.3 程序的并发执行及其特征 2.1.3 程序的并发执行及其特征 2.1.3 程序的并发执行及其特征 又如：三个程序的执行顺序如图： P1： a:=1 P2： x:=a+1 P3： y:=a+1 程序并发执行条件（Bernstein条件） 将任一语句划分为两个变量的集合R(Si)和W(Si): 读集R(Si)= {a1，a2，……，am} 写集W(Si)= {b1，b2，……，bn} 如对语句S1和S2有： R(S1)∩ W(S2) = {Ф} W(S1)∩ R(S2) = {Φ} W(S1)∩ W(S2)= {Φ} 成立，则语句S1和S2可并发执行。 程序并发执行条件（Bernstein条件） 例1．? 语句 c = a – b 和 w = c + 1 R（c = a – b ）= {a, b } W（c = a – b ）= { c } R（w = c + 1 ）= { c } W（w = c + 1 ）= { w } R（w = c + 1 ）∩ W（c = a – b ）= { c } 语句 c = a – b 和 w = c + 1 不能并发执行。 2、程序并发执行时的特征 间断(异步)性：“执行—暂停—执行”，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系。 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的不变特征。 不可再现性：失去封闭性 －失去可再现性；外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。 程序并发执行时的不可再现性 2.1.4 进程的特征与状态 进程的特征与定义 进程的三种基本状态 挂起状态 创建状态和终止状态 进程特征 结构特性(PCB-Process Control Block) 进程实体＝程序段＋相关的数据段＋PCB 动态性 由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡 并发性 独立性 独立运行、独立分配资源、独立接受调度 异步性 进程定义 进程的典型定义： （1）进程是程序的一次执行 （2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 （3）进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 传统OS中进程定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程与程序的区别：（如同“演出”与“剧本”） 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。进程更能真实地描述并发执行，可以揭示OS的内部特征，而程序不能 。 进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）；程序仅是代码的有序集合。 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可涉及到多个程序的执行。 进程具有创建其他进程的功能，父进程创建子进程而形成进程树，而程序不能。 进程的基本状态 三种基本状态