第3章进程1.pptVIP

* 作业 习题P77：3.2 操作系统与实验教程 第3章第1讲 第3章 进程管理 * 本章重点 进程的定义 进程的状态及其转换 进程的创建与撤销 互斥与同步 临界区 信号量与P,V原语 用信号量解决进程间的同步与互斥 先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先算法 死锁 * 3.1 进程的概念3.1.1 进程的引入 多道程序并发执行 进程概念的提出 * 1.程序的顺序执行 顺序执行:一个程序由若干个程序段组成，程序段按照一定的先后顺序执行。 单道顺序执行：作业内部及作业之间采用顺序方式执行。 * 程序顺序执行的特点 顺序性： 封闭性：程序一旦开始执行，其运行过程和运行结果不会受到其它程序的影响。 可再现性：只要程序的初始条件相同，则其执行结果相同。 原因:程序独占资源。 * 2.程序的并发执行 程序的并发执行：若干个程序段同时在系统中运行，在执行时间上有重迭。 并发执 行时间 t1 t2 * 多道程序并发执行的特点(可能存在的问题1) 1.程序在并发执行中存在相互制约的关系 直接制约：指一个程序段等到另一程序段执行的信息结果后才能执行，两进程需相互协作完成。 [例]设有读写两个程序对同一个缓冲区进行读写操作。 [例]中可能出现的问题? 单缓冲区 读程序 RP 写程序 WP 读时空。 写时覆盖没有读出的数据。 * 间接制约：指并发程序段竞争同一资源，获得者执行，未获得者挂起,等待资源。 [例]假设某飞机订票系统在t0时刻有A、B、C、D四个终端程序同时都要对机票库中的某航班当前剩余票数X进行操作。如果每个终端程序的当前定票需求为N，并对共享变量X进行如下操作： 在机票数据库中取出当前剩余票数X； 判断X0（有票吗）？ 如果有， X≥N（票够吗）？ 如果够，则出票（打印票据）； X＝X－N（修改剩余票数）； 将X回写到数据库中； 例中可能出现的问题? A D C B X 各程序间接制约关系图 * 某程序修改过X值后未来得及将机票库中的X更新，导致出票总数超出X的错误。 导致两例错误出现的原因 与诸程序的执行速度有关；无法控制。 由于多个程序都共享了同一个变量或者互相需要协调同步；不能控制。 对于变量的共享或者互相协作的过程没有进行有效地控制。若对此加以控制可避免错误的发生。 * 程序并发执行特点(可能存在的问题2) 2.失去了程序的封闭性和可再现性 原因：直接制约、间接制约 结论： 保证OS在多道程序并发执行后其结果完整性的解决方法 提供对并发执行过程的控制机制 对程序的并发执行过程进行描述 * “进程”的引入 需要对并发执行的程序进行动态描述——进程控制块 进程定义 进程=进程控制块+程序+数据集合 进程 是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动 是操作系统进行调度和资源分配的基本单位 * 进程与程序的区别与联系 联系 进程中包含了需要执行的程序，程序是进程的一个组成部分。 区别 程序 进程 性质 指令集合、静态实体 执行过程、动态实体 生命周期 无 有 可否长期保存 可以 不可以 系统调度和分配资源的单位 不是 是 * 3.2进程的描述 3.2.1 进程控制块 谁来管理进程和空间? 操作系统 操作系统如何进行管理? 维护进程的信息--进程控制块 * 1．进程控制块PCB 进程控制块（Process control Block） 定义:对进程在执行过程中的动态信息进行控制和管理的数据结构。 特点 PCB是进程存在的唯一标识，是操作系统对进程进行控制、管理和调度的依据。 PCB具有生命周期。 相同的程序如果与不同的PCB组合则形成不同的进程。 * PCB内容 进程标识 处理器状态信息及现场保护区 进程控制信息 PCB占用存储空间 几百到几千字节。 * Linux查看进程状态命令 格式：ps [选项] 选项 -e 显示所有进程的信息。 -f 显示进程的所有信息。 -l 以长格式显示进程信息。 -r 只显示正在运行的进程。 -ef 可以显示系统中所有进程的全面信息。 -el 以长格式显示所有进程的信息。 -aux可以显示所有终端上所有用户的有关进程的所有信息。 * PID(进程ID) TTY(终端名称) TIME(进程执行时间) COMMAND(该进程地命令行输入). * uid 进程属主的用户id号。 pid 进程id号。 ppid 父进程的id号。 c 进程最近使用cpu的估算。 stime 进程开始时间,以“小时:分:秒”的形式给出。 tty 该进程建立时所对应的终端,“?”表示该进程不占用终端。 time 报告进程累计使用的cpu时间。注意,尽管觉得有些命令(如sh)已经运转了很长时间,但是它们真正使用cpu的时