操作系统原理与实训教程（第2版）-范辉-教学课件2.pptVIP

第2章 处理机管理(重难点之一) 2.1 多道程序设计 程序并发执行的条件(Bernstein,1966) 定理：如果两个程序P1和P2满足下述条件，它们便能并发执行，否则不能 R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={ } 2.2 进程的描述 2.1 进程的基本概念 1.进程（P26）及进程实体（P27）的概念 进程是对正在运行的程序的抽象，是OS最核心的概念。计算机上所有可运行的软件，包括OS，被组织成若干顺序进程，简称进程。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，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。生活例子：一人按菜谱做菜。 进程实体由程序段、相关数据段和进程控制块构成。 进程的其他定义 “进程”这一术语，在60年代初期，首先在美国MIT的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统中引入。其中能反映进程实质的定义有： （1）进程是程序的一次执行。 （2）进程是可以和其他计算并发执行的计算。 （3）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动。 （4）进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 （5）进程是进程实体的一次活动。 进程的特性： 动态性：指进程是程序或进程实体的一次执行过程， 生命周期短暂。 并发性：指多个进程实体同存于内存中，且能在一段 时间内同时运行。 独立性：指进程是系统分配资源和调度运行的一个基本单位。 异步性：指进程的推进速度是各自独立、不可预知的。 结构特性：从结构上看，进程由程序段、相关数据段 和进程控制块三部分组成。此即进程实体。 提示：可从二者的定义上、进程的特征上（结构特征单列）和二者对应数目关系上等几方面分析。另外，进程可真实地描述并发，而程序不能。 注意： 在OS中，作业、进程、程序和线程是几个相似但又不同的概念！ 4. 进程的三种基本状态及其转换图 说明：1)在引入挂起功能的系统中，进程状态可至5个。 2)在实际的OS中，进程的状态会更多。比如UNIX SV中有9种，Linux中有6种，Windows2000中有7种。 另外，系统引入挂起功能的原因要了解（P29，为满足系统和用户两方面的需求，如：换入换出、调整负荷、解救死锁、父进程请求等）。 5. PCB（Process Control Block）及其组织方式 PCB：系统中用于存放进程的描述和控制信息的数据结构。它是进程存在于系统的唯一标志。 PCB作用(P29)： （1）标识进程的存在；（2）为系统提供可并发执行的独立单位；（3）为系统控制和管理进程提供所需的一切信息。 PCB中的主要内容(见P30) ： 进程的标识信息、处理机的状态信息、进程调度信息、进程的控制信息等。。 PCB的组织方式： 一般线性表、链接表(多队列)、索引表。 1.进程创建原语Creat() 引起创建进程的事件： 用户登录 作业调度 提供服务 应用请求 进程创建的主要步骤： 申请空白PCB 为新进程分配资源 初始化PCB的内容 将新进程插入就绪队列 2.进程阻塞原语Block() 引起进程阻塞的事件： 请求系统服务 启动某种操作 新数据尚未到达 无新工作可作 进程阻塞的过程： 发现阻塞事件，调用阻塞原语把自己阻塞，停止进程的执行，修改PCB的状态信息，将其插入到相应的阻塞队列。最后转调度程序，将处理机分配给另一个就绪进程。 2.4 进程的互斥 ——你需要，我也需要 多道程序设计带来的问题 ： 并发执行的多个进程可能产生互斥或同步的相互制约关系，不采取措施，可能导致结果的不可再现性。影响系统效率，而且还可以导致系统崩溃。 为此，现代操作系统都在内核中设有进程的互斥同步机制，即同步机构（硬件指令/信号量机制/管程机制等），使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，并使程序的执行具有可再现性。 一、 互斥的定义 所谓进程互斥，指的是对某个系统资源，一个进程正在使用它，另外一个想用它的进程就必须等待，而不能同时使用 。即排他性地用。 进程互斥是多道程序系统中进程间存在的一种源于资源共享的制约关系，也称间接制约关系，主要是由被共享资源的使用性质所决定的。 限定进程只能互斥地访问它的资源叫临界资源（指一次仅允许一个进程使用的资源 ）。