操作系统进程管理精品.ppt

第二章 进程管理 重点 理解进程的含义 理解和掌握同步的概念及经典进程同步问题 ，是本课程的重点之一 难点 会写进程同步问题的算法 知识点 进程、线程、进程的特征、PCB、进程控制、进程状态转换、 进程同步、进程通信 第二章 进程管理 进程的基本概念 进程控制 进程同步 经典进程的同步问题 进程通信 线程 2.1 进程的基本概念 程序的顺序执行及其特征 前趋图 程序的并发执行及其特征 进程的特征与状态 进程控制块 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 两种方式 顺序执行：是单道批处理系统的执行方式，也用于简单的单片机系统 并发执行：现在的操作系统，具有许多新的特征。引入并发执行的目的是为了提高资源利用率 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 一个较大的程序通常都是由若干个程序段组成。在程序执行时，必须按照某种先后次序逐个执行，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作。 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 例如：在进行计算时，总是先输入用户的程序和数据，然后才能计算，计算完成后再将结果打印出来。 用结点(Node)代表各程序段的操作，I代表输入操作，C代表计算操作，P为打印操作 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 一个程序段中的多条语句也有执行顺序。 如果对于下述三条语句的程序段： 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 顺序执行的特征 (1)顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。 (2)封闭性：程序运行时独占全机资源，其执行结果不受外界因素影响。 (3)可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时都将获得相同的结果。 2.1 进程的基本概念 程序的顺序执行及其特征 前趋图 程序的并发执行及其特征 进程的特征与状态 进程控制块 2.1.2 前趋图 前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。图中的每个结点可用于描述一个程序段或进程，乃至一条语句；结点间的有向边则用于表示两个结点之间存在的偏序(Partial Order)或前趋关系(Precedence Relation)“→” 2.1.2 前趋图 →={(Pi, Pj)|Pi 必须先完成，Pj才能开始}, 如果(Pi, Pj)∈→,可写成Pi→Pj，称Pi是Pj的直接前趋，而称Pj是Pi的直接后继。在前趋图中，把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node)，把没有后继的结点称为终止结点(Final Node) 2.1.2 前趋图 每个结点还可具有一个重量(Weight, 权值)，用于表示该结点所含有的程序量或结点的执行时间。 2.1.2 前趋图 对于图(a)所示的前趋图， 存在下述前趋关系 2.1.2 前趋图 应当注意，前趋图中必须不存在循环。 但在图(b)中却有着下述的前趋关系： 2.1 进程的基本概念 程序的顺序执行及其特征 前趋图 程序的并发执行及其特征 进程的特征与状态 进程控制块 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 在该例中存在下述前趋关系： Ii→Ci，Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1，Pi→Pi+1 而Ii+1和Ci及Pi-1是重迭的， 亦即在Pi-1和Ci以及Ii+1之间，可以并发执行。 2.1.3 程序的并发执行及其特征 计算表达式：(a-b)x(c-d)+(e/f)x2 S1: t1 = a - b; S2: t2 = c - d; S3: t3 = e/f; S4: t4 = t1*t2; S5: t5 = t3*2; S6: t6 = t4+t5; 2.1.3 程序的并发执行及其特征 例如有两个循环程序A和B，它们共享一个变量N 2.1.3 程序的并发执行及其特征 N = N+1在Print(N)和N = 0之前，此时得到的N值分别为n+1, n+1, 0 N = N+1在Print(N)和N = 0之后，此时得到的N值分别为n, 0, 1 N = N+1在Print(N)和N =0 之间，此时得到的N值分别为n, n+1, 0 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 并发执行的特征 间断(异步)性 走走停停，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系； 2.1.3 程序的并发执行及其特征 并发执行的特征 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。 失去可再现性 失去封闭性 －失去可再