计算机操作系统第三版二.ppt

第二章 进程管理 主要内容 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 进程通信 2.6 线程 2.1 进程的基本概念 2.1 进程的基本概念 2.1.4 进程的特征与状态 程序与进程的比较 1. 区别 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。 程序和进程的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。 2.1 进程的基本概念 2.1.4 进程的特征与状态 程序与进程的比较 2. 联系 进程是程序的一次执行，进程总是对应着一个特定的程序，执行程序的代码，一个进程至少要对应一个程序； 一个程序可以对应多个进程。同一个程序段可以在不同的数据集合上运行，因而构成若干个不同的进程。 2.1 进程的基本概念 2.1 进程的基本概念 2.1.5 进程控制块 进程控制块的作用 进程控制块PCB的特征 常驻内存 进程的唯一标识 一个进程对应着一个PCB 可以被多个系统模块访问 OS中有专门的PCB区 2.2 进程控制 进程控制：系统使用具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及完成进程各状态间的转换的过程。通过进程控制，可以达到多进程高效率并发执行，同时也能很好地协调并发进程之间的推进速度，实现资源共享。 进程控制由OS的内核来实现。OS中是通过原语来完成对进程控制的。 2.2 进程控制 操作系统的内核（如图） 现代操作系统设计采用层次结构，往往将一些与硬件紧密相关的模块或运行频率比较高的模块设置在第一层软件中，称为操作系统的内核。 基本功能 支撑功能：中断控制、时钟管理、原语操作 管理功能： 进程管理：调度、创建、同步 存储器管理 设备管理 2.2 进程控制 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。（操作系统提供的为完成某系统功能的最基本的不可分割的操作。） 与一般过程的区别：它们是“原子操作”。 原子操作：是指一个操作中的所有动作要么全做，要么全不做，即它是一个不可分割的基本单位，在执行过程中不允许被中断。 原语是不允许并发执行的，分为机器指令级原语和功能级原语两类，在核心态（管态）下执行，常驻内存。 控制进程的原语：创建、撤销、阻塞、唤醒等 2.2 进程控制 中断：计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结果结束后在返回现行程序的间断处。 引起中断的原因 人为设置 程序性事故：如计算中出现除数为零 硬件故障：硬件接触不良，电源掉电 I/O设备：I/O设备启动以后，一旦准备就绪，就向CPU发出中断请求。 外部事件：如用户通过键盘来中断现行程序 2.2 进程控制 2.2 进程控制 时钟管理 硬件：晶振、计数器、保持寄存器 软件：时钟驱动程序 2.2 进程控制 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.3 进程同步 2.3.2 信号量机制 整型信号量 原子操作(Atomic Operation)：wait(S)和signal(S) 这两个操作一直被分别称为P、V操作 wait(S): while S≤0 do no-op; S=S-1; signal(S): S=S+1; 2.3 进程同步 2.3.2 信号量机制 2. 记录型信号量 对wait(s)和signal(s) 的说明： a、s.value=0时，|s.value|的值表示资源数量；s.value0的值表示某资源的等待队列中进程的数量。 b、每次的wait(s)操作，意味着进程请求一个单位的资源，因此描述为s.value＝s.value-1;当s.value0时，表示资源已分配完毕，因而进程调用block原语，进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号链表s.l中。 2.3 进程同步 2.3.2 信号量机制 2. 记录型信号量 2.3 进程同步 2.3.2 信号量机制 2. 记录型信号量 实现了让权等待 2.3 进程同步 2.3.2 信号量机制 3. AND型信号量 实现： Swait(s1,s2,…,sn) if s1=1 and…and sn=1 then for i:=1 to n do si=si-1; endfor else 把进程插入到si的等待队列中 endif 2.3 进程同步 2.3.3 信号量的应用 利用整型信号量实现互斥