计算机操作系统---第2章 进程管理.ppt

第2章 进程管理 进程的定义； 进程的结构特征； 进程控制块的作用； 进程同步的概念 信号量机制； 经典进程的同步问题； 进程通信的类型 什么是线程及为什么要引入线程 进程同步机制及其应用 CPU利用率= 40/80 = 50% DEV1利用率= 15/80=18.75% DEV2利用率= 25/80=31.25% （2）在并发环境下 图2-10: 3进程并发执行的轨迹 进程转换 就绪 -- 运行 调度程序选择一个新的进程运行 运行 -- 就绪（产生中断） 运行进程用完了时间片 运行进程被中断，因为一高优先级进程处于就绪状态 有一个更短的作业到来 进程转换 运行 -- 等待 当一进程必须等待时 OS尚未完成服务 对一资源的访问尚不能进行 初始化I/O 且必须等待结果 等待某一进程提供输入 (IPC) 等待 -- 就绪 当所等待的事件发生时 图2-12 具有挂起状态的转换图 状态转换 (中级调度) 活动阻塞 --静止阻塞 静止阻塞 -- 活动阻塞 静止就绪--活动就绪 当内存中没有就绪进程时 活动就绪--静止就绪 (较少见) 当没有被阻塞的进程，而为了性能上的考虑，必须释放一些内存时 图2-13 五状态进程模型 图2-14 七状态进程模型 3.PCB的组织方式 PCB表：系统把所有PCB组织在一起，并把它们放在内存的固定区域，就构成了PCB表 PCB表的大小决定了系统中最多可同时存在的进程个数，称为系统的并发度 （注：多道程序中的多道与系统并发度不同） PCB表组织成进程队列：不同状态进程分别组成队列 运行队列、就绪队列、等待队列 PCB的组织方式 1、线性方式； 2、索引方式，对具有相同状态的进程，分别设置各自的PCB索引表，表明PCB在PCB表中的地址 3、链接方式 进程控制块（Process Control Block） 原语： 是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。 它们是原子操作：一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做。 本节主要内容： 2.3.1 进程同步的基本概念 2.3.2 信号量机制 2.3.3 信号量的应用 2.3.4 管程机制 1. 两种形式的制约关系 （1）相关进程与无关进程 相关进程：指多个并发进程在逻辑上有某种联系 无关进程：在逻辑上无任何联系的进程 直接相互制约关系： 进程间的相互联系是有意识的安排的，直接作用只发生在相关进程间（相互合作） 间接相互制约关系： 进程间要通过某种中介发生联系，是无意识安排的，可发生在相关进程之间，也可发生在无关进程之间（共享资源） （1）进程的同步（直接相互制约关系） 进程的同步：synchronism 指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系，需要相互合作，共同完成一项任务。 司机 P1 售票员 P2 while (true) while (true)  { { 启动车辆； 关门； 正常运行； 售票； 到站停车； 开门； } } 定义：由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥 2.3.2 信号量机制 信号量机制是行之有效的进程同步工具 学习时注意： 1）各种信号量的定义 2）信号量的应用：解决同步问题和互斥问题 2）信号量的使用： (1)必须置一次且只能置一次初值,并且初值不能为负数 （2）只能执行P、V操作 整型信号量的缺点：未遵循同步机制的“让权等待” 1) 信号量的物理含义：信号量的初值应该大于等于0 S0表示有S个资源可用 S=0表示无资源可用 2）P.V操作的优缺点 优点： 简单，而且表达能力强（用P.V操作可解决任何同步互斥问题） 缺点： 不够安全；P.V操作使用不当会出现死锁；遇到复杂同步互斥问题时实现复杂 一般信号量集是指同时需要多种资源、每种占用的数目不同、且可分配的资源还存在一个临界值时的信号量处理 一般信号量集的基本思路就是在AND型信号量集的基础上进行扩充，在一次原语操作中完成所有的资源申请 进程对信号量Si的下限值为ti（表示信号量的判断条件，要求Si = ti；即当资源数量低于ti时，便不予分配） 占用值为di（表示资源的申请量，即Si = Si - di） 对应的P、V原语格式为： Swait(S1, t1, d1; ...; Sn, tn,