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第二章 进程管理 2.1 为什么要引入进程的概念 2.1.1 程序顺序执行 程序一般可分成三个部分： 输入部分:以I表示;计算部分:以C表示;输出部分:以P表示。 程序顺序执行的示意图为： 2.1.2 程序并行执行 程序的I、C、P三者之间存在Ii→Ci→Pi这样的前趋关系，对一个作业的输入、计算、打印三个操作，必须顺序执行，但并不存在Pi→ Ii+1关系，因而在对一批程序处理时，可使它们并发执行。 程序并发执行的前趋图： 例1：有两个循环程序A和B，共享一个变量N。 程序A每执行一次做：N:=N+1 程序B每执行一次做：print(N)，然后置N:=0 程序A和B独立地并行工作,可能出现三种情况(假定某时刻N的值为n)： N:=N+1在print(N)和N:=0之前,得到N的值分别为:n+1, n+1, 0。 N:=N+1在print(N)和N:=0之后,得到N的值分别为:n, 0, 1。 N:=N+1在print(N)和N:=0之间,得到N的值分别为:n, n+1, 0。 并发程序已与程序的执行顺序有关，失去了封闭性和可再现性。 程序是指令的有序集合,是静态的概念。 机器执行程序的活动称为”计算”,”计算”是动态的概念。 当一个并发程序可为多个用户作业调用,而使该程序处于多个“执行”中,从而形成多个“计算”。所以程序与“计算”不再一一对应。 例2：有下述四条语句的程序段： S1：a:=x+2 S2：b:=y+4 S3：c:=a+b S4：d:=c+6 可见，S3必须在a和b被赋值后才能执行；S4必须在S3之后执行，但S1和S2可以并发执行，因为它们彼此互不依赖。(相互制约性) 并发执行的特点：相互制约性、失去封闭性、不可再现性。 直接制约关系通常是在彼此之间有逻辑关系的两个并发执行的程序之间发生。 间接方式发生制约关系是由竞争使用同一资源引起的,得到资源的程序可继续执行,得不到资源的程序只好暂停等待。 程序或程序段并发执行的条件： 若两个程序段p1、p2能满足下述条件，它们便能并发执行，具有可再现性。该条件称为Bernstein条件。 R（p1）∩W（p2）∪R（p2）∩W（p1）∪W（p1）∩W（p2）={} R（p1）——p1的读集、W（p2）——p2的写集、∩——“与”运算、 ∪——“和”运算 {}——空集。 例：S1：a:=x+y R（S1）={x，y}，W（S1）={a} S2：b:=z+1 R（S2）={z}，W（S2）={b} S3：c:=a-b R（S3）={a，b}，W（S3）={c} S4：w:=c+1 R（S4）={c}，W（S4）={w} S1和S2可以并发执行，S1和S3、S2和S3、S3和S4均不能并发执行。 2.1.3 进程概念的引入 一、引入进程的目的： 在多道程序的环境下,程序的并发执行代替了程序的顺序执行,它破坏了程序的封闭性和再现性,使得程序和计算不再一一对应,而且由于资源共享和程序的并发执行导致在各个程序活动之间可能存在相互制约的关系。程序活动不再处于一个封闭系统中,出现了许多新的特征即独立性、并发性、动态性及相互制约性。在这种情况下，程序这个静态概念已经不能如实反映程序活动的这些特征，所以引入了进程这一概念。 为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序进行控制和描述，而专门为之配置了一个称为“进程控制块”的数据结构。 二、进程的定义： 进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 三、进程的特征： 动态性：进程从产生到执行,再到消亡,是有生命的、动态的。 并发性：程序不能并发执行。 独立性：进程实体是一个能独立运行的单位,同时也是系统中能独立获得资源和独立调度的基本单位。 异步性：进程按各自独立的不可预知的速度向前推进。 四、进程和程序的区别 1）进程是一个动态概念,程序是静态概念,程序是指令的有序集合,无执行含义,进 程则强调执行的过程。 2）进程具有并行特征(独立性、异步性),程序则没有。 3）不同的进程可以包含同一个程序，同一程序在执行中也可以产生多个进程。 2.2 进程的表示和调度状态 2.2.1 进程的表示 进程的组成 进程通常由程序、数据集和进程控制块(Process Control Black,记为PCB)组成。 进程的程序部分描述了进程所要完成的功能。数据集部分包括程序在执行