操作系统原理、设计及应用-刘乃琦-第二章 进程管理.pptVIP

第二章 进程与并发控制 2.1 并发与进程 2.1.1 并发概念 并发分为应用级并发和系统级并发。 应用级并发是指若干应用程序的并发执行。 系统级并发是指计算机操作系统自身软件的并发执行。 2.1.2程序的顺序执行与并发执行 3．程序的并发执行 对于具有下述四条语句的程序段 S1： a ：＝x十2 S2：b：=y十4 S3：c：=a十b S4：d：＝c＋b 可画出的并行图： 2．程序并发执行时的特征 间断性:由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的程序之间，形成了相互制约的关系。相互制约将导致并发程序具有“执行——暂停——执行”这种间断性的活动规律。 失去封闭性: 是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。 不可再现性: 程序在并发执行时，由于失去了封闭性，导致不可再现性 。 举例： 有两个循环程序A和B它们共享一个变量N。程序A每执行一次时，都要做 N：=N＋1操作；程序B每执行一次时，都要执行Print（N）操作，然后再将N置成“0”。程序A和B以不同的速度运行。这样，可能出现其计算结果不可再现性，亦即，程序经过多次执行后，虽然它们执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却各不相同。 程序A和B以不同的速度运行出现的情况： 1、N=N+1，在Print（N）和N=0之前执行， 即执行次序：N=N+1 n+1 Print（N） n+1 N=0 0 2、N=N+1，在Print和N=0之后执行， 即执行次序： Print（N） n N=0 0 N=N+1 1 3、N=N+1，在Print和N=0之间执行， 即执行次序： Print（N） n N=N+1 n+1 N=0 0 2.1.3 进程及其运行环境 1．进程的特征 : 1）结构特征 为使程序（含数据）能独立运行，应为之配置一进程控制块，即PCB； 而由程序段、相关的数据段和PCB三部分便构成了进程实体。 所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB；而撤消进程，实质上是撤消进程的PCB。 进程的定义 （1）进程是程序的一次执行。 （2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。 （3）进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 2.2 进程的状态转换 2.2.1 进程的执行轨迹 进程执行要由调度程序管理才能占用CPU执行。 举例:3个进程的执行轨迹 2.2.2 两状态进程模型 2.2.3 五状态进程模型 进程的三种基本状态 1）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行。 2）执行状态：进程已获得CPU，其程序正在执行。 3）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，便放弃处理机而处于暂停状态，把这种暂停状态称为阻塞状态，有时也称为等待状态。 进程的三种基本状态及其转换 进程五状态及转换模型 Running：占用处理机（单处理机环境中，某一时刻仅一个进程占用处理机） Ready：准备执行 Blocked：等待某事件发生才能执行，如等待I/O完成等 New：进程已经创建，但未被OS接纳为可执行进程，并且程序还在辅存，PCB在内存 Exit：因停止或取消，被OS从执行状态释放 进程五状态转换图 单/多阻塞队列: 2.2.4 进程的挂起状态 挂起状态: 使执行的进程暂停执行，静止下来。 1）引入挂起状态的原因 （1）终端用户的请求。 （2）父进程请求。 （3）负荷调节的需要。当实时系统中的工作负荷较重，把一些不重要的进程挂起，以保证系统能正常运行。 （4）操作系统的需要。操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中的资源使用情况或进行记账。 2）进程挂起状态的转换 2.3 操作系统对进程的控制 一、什么是内核？ 一些与硬件紧密相关的模块或运行频率较高的模块，公用基本操作模块等常驻内存，便于提高操作系统运行效能的这部分软件，称为操作系统的内核。 二、内核的基本功能 1、进程管理：创建、撤消、调度、控制 2、存储管理：分配或回收空间、虚拟存储管理等。 3、I/O设备管理：设备、通道的分配和回收、设备的管理、虚拟设备的实现等。 4、中断处理：操作系统的重要活动都依赖于中断。 三、原语 操作系统内核的功能大都通过