操作系统-第2章 进程管理1-3.pptVIP

内容回顾 操作系统的基本特征？ 什么是微内核操作系统，它使用了哪些技术？ 第二章 进程管理 （? ? ? ? ? ） 学习目标： 理解进程的概念以及 与程序的异同 掌握进程的实体、状态及状态的演变 熟练掌握进程的控制与调度 掌握进程之间的关系协调（同步与互斥 ） 掌握进程的通信 熟练掌握用信号量描述进程的同步 第二章 进程管理 1 进程的基本概念 2 进程控制 3 进程同步 4 经典进程的同步问题 5 管程机制 6 进程通信 7 线程 第二章 进程管理 2.1 进程的基本概念 在传统的操作系统中，程序并不能独立运 行，作为资源分配和独立运行的基本单位都 是进程。 在未配置OS的系统中，程序是顺序执行的 在多道运行环境下，允许程序的并发执行 2.1.1 程序的顺序执行及其特征(图2-1) 1 程序的顺序执行： 2 特征： 顺序性：程序段中的操作和指令按顺序执行 封闭性：程序独占资源，结果不受外界因素影响。 可再现性：只要程序的运行环境和初始条件相同，无论什么时间执行都能得到相同的结果。 2.1.2 前趋图（图2-2） 前趋图（Procedure Graph）是一个有向无循环图DAG（Directed Acyclic Graph），用于描述进程之间执行的前后关系。 图中的每一个结点可以用来表示一条语句、一个程序段或进程；结点间的有向边则表示在两结点之间存在的偏序或前趋关系 2.1.3 程序的并发执行及其特征 程序的并发执行：图2-3 特征： 间断性:并发性引起资源的共享或相互合作，因此形成了相互制约的关系，因而导致并发程序的“执行－暂停－执行”的间断过程。 失去封闭性:并发性引起资源的共享，资源的状态由多个进程改变，这样进程的运行就失去了封闭性。 不可再现性：并发性使程序的运行失去了封闭性，程序的计算结果与程序的速度有关，从而失去了结果的可再现性。 例如两个循环程序A和B,他们共享一个变量N，A执行一次N:=N+1，B执行一次都完成Print(N),然后执行N:=0.则会出现： N:=N+1;Print(N);N:=0; Print(N);N:=0;N:=N+1; Print(N);N:=N+1;N=0; 2.1.4 进程的特征与状态 为什么要引入进程？ 并发程序执行的不可再现性，使程序的并 发执行失去了意义，为了程序能并发执行， 且能够对并发执行的程序进行控制和描述。 。 进程的定义： 进程是进程实体（程序段、数据段、进程控制块）的运行过程，是系统进行 资源分配和调度的独立单位 结构特征：程序段，数据段，PCB（进程控制块）为了使程序能够独立运行而存放程序控制信息的数据结构。 动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，由创建而生，由调度而执行，由撤销而消亡。 并发性：多个进程同驻内存，在一段时间内同时运行 独立性：独立运行、资源分配、调度的单位 异步性：独立的，不可预知的速度向前推进 思考题 程序与进程的联系与区别？ 进程基本状态及其转换： 进程的动态性表明进程在其生存期内会经历一系列的离散状态，运行中的进程可以处于一下三种状态之一。 图2-5 就绪态：万事具备，只欠CPU 执行态：进程获得CPU,正在运行 阻塞态：发生事件无法继续 状态转换： 就绪—进程调度分配CPU—执行 执行—时间片用完—就绪 执行—因某事件（I/O请求）—阻塞 阻塞—资源满足（I/O完成）—就绪 例题 3.具有挂起功能的进程状态及其转换 由于进程的不断创建，系统的资源特别是内存资源不能满足进程运行的需要，这时必须把某个进程对换到磁盘中，释放该进程占有的资源，暂时不参与进程调度，起到平滑系统操作负荷的目的。 这种对换到磁盘，暂时不进行调度的进程状态叫做挂起状态（静止状态），分为静止就绪和静止阻塞。 将进程换出的过程叫挂起 将静止的进程换入的过程叫做释放 静止就绪：进程具备运行条件，但处于辅存 静止阻塞：进程正在等待某事件且在辅存中 系统中的进程均处于阻塞状态，处理机空闲，此时需要腾出内存空间，将资源分配给某个等待进程，然后执行。 竞争资源，导致资源不足，负荷过重，此时需要将一些进程挂起，释放资源。 用户要求挂起的自己的进程，以便对中间结果进行核查，修改。 父进程要求修改子进程时，需要将子进程挂起。 状态转换：如图2-6 创建状态和终止状态 创建一个进程需要：创建PCB,并填写必要的管理信息；分配内存资源，转入就绪状态。 终止一个进程需要：首先等待OS进行善后处理；然后将PCB清零，将PCB空间返还系统。 1.5 进程控制块（图示）： 记录了操作系统所需要的,用于描述进程 的当前状态、本身特性、对资源的占有以及控制进程运行的全部信息。 记录了这些信息的数据结构就是