计算机操作系统（杨海秀）第二章 进程管理.pptVIP

第二章 进程管理 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。操作系统的四大特 征也都是基于进程的。 第二章 进程管理 一、进程的基本概念 一、进程的基本概念 程序的顺序执行及其特征 程序的并发执行及其特征 进程的特征与状态 进程控制块 1、程序的顺序执行及其特征 程序的顺序执行 把一个应用程序分成若干程序段，在各段程序之间，必须按照某种先后次序顺序执行，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作。 例如：三条语句 S1： a:=x+y; S2： b:=a-5; S3： c:=b+1; 程序顺序执行的特征 顺序性 封闭性 可再现性 2、程序的并发执行及其特征 程序的并发执行 I:输入 C：计算 P：打印 程序并发执行时的特征 间断性 失去封闭性 不可再现性 3、进程的特征与状态 进程的概念 进程(Process)：一个独立的程序在一个数据集合上的一次运行过程，是分配资源和调度的独立单位。 3、进程的特征与状态 进程的特征 结构特征：由程序段、相关数据段、PCB组成 PCB(Process Control Block)：进程控制块 动态性：由创建而产生，由调度而执行，由撤消而消亡。 并发性：多个进程实体在一段时间内同时运行。 独立性：是运行/获得资源/被调度的独立单位。 异步性：按各自独立的、不可预知的速度前进。 3、进程的特征与状态 进程的基本状态及状态转换 就绪状态：进程已得到除CPU以外的所有必要资源。 执行状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。 阻塞状态：正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，放弃CPU而处于暂停状态。 状态转换 （1）就绪状态变化到执行状态 。 （2）执行状态变化到就绪状态。 （3）执行状态变化到阻塞状态。 （4）阻塞状态变化到就绪状态。 状态转换 4、进程控制块 为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构---进程控制块PCB（Process Control Block），OS根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理。 4、进程控制块 PCB中的信息 进程标识符：用于唯一地标识一个进程 处理机状态 进程调度信息 进程控制信息 CPU在进程间的切换 4、进程控制块 PCB的组织方式 链接方式 4、进程控制块 PCB的组织方式 索引方式 二、进程控制 进程的创建 进程的终止 进程的阻塞与唤醒 二、进程控制 原语：在系统态下执行的某些具有特定功能的程序段。原语中所有动作不可分割，要么全做，要么全不做。 进程控制原语： 创建原语 撤消原语 阻塞原语 唤醒原语 1、进程的创建 进程图：用于描述一个进程家族关系的有向树。 1、进程的创建 引起进程创建的事件 用户登录 作业调度 提供服务 应用请求(父进程创建子进程) 1、进程的创建 进程的创建 申请空白PCB 为新进程分配资源（为新进程的程序和数据以及用户栈分配必要的内存空间） 初始化进程控制块（标识信息、处理机状态信息、处理机控制信息） 将新进程插入就绪队列 2、进程的终止 引起进程终止的事件 正常结束：进程完成。 异常结束：越界错误、保护措、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错误、I/O错。 外界干预：操作员、父进程请求、父进程终止 2、进程的终止 进程的终止过程 检索终止进程的PCB，读取该进程的状态。 若为执行状态，终止该进程，设置调度标志为真，指示该进程被终止后应重新进行调度。 若该进程有子孙进程，将子孙进程终止。 将被终止进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统。 将被终止进程的PCB从所在队列中移出，等待其它程序来搜集信息。 3、进程的阻塞与唤醒 引起进程阻塞和唤醒的事件 请求系统服务得不到满足 启动某种操作(I/O) 新数据尚未到达 无新工作可做 3、进程的阻塞与唤醒 进程阻塞过程 保护现场停止执行，修改进程的状态，将其PCB插入到阻塞队列，调度另一进程。 3、进程的阻塞与唤醒 进程唤醒过程 当等待事件发生时唤醒。将其PCB改为就绪状态，并从阻塞队列移入就绪队列。 三、进程同步 进程同步的主要任务，是使并发执行的诸进程之间能有效的共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。 两种形式的制约关系 间接相互制约关系：源于资源共享。 直接相互制约关系：源于进程间的合作。 进程同步Synchronization ：(直接制约)一组并发进程因相互发送消息而进行合作或相互等待。 例：读数进程和计算进程使用同一个缓冲区。 进程互斥Mutual Exclusion ：(间接制约) 临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。 临界区：一个进程访问临界资源的那段程序代码。 例：两个排队进程P1、P2共享某一个队列： 例：两个进程共享