计算机软件技术基础 第8章 处理器管理.ppt

第八章处理器管理 本章基本内容与要求 基本内容 作业的概念 进程的概念 进程状态及进程控制 处理机调度 进程的同步和互斥 死锁问题 要求 掌握进程的概念及作用 掌握进程的控制与调度方法 掌握进程的同步与互斥、P、V操作 掌握死锁的概念和死锁的解决方法 宏观上，解决用户作业何时进入系统运行；微观上，是哪个进程占用CPU的问题 目标是让各道程序能协调一致地运行 第一节 作业的概念 一、作业的定义 二、作业的组成 三、作业的状态 第二节 进程的概念 一、引入进程概念的原因 二、进程定义 三、进程与程序的区别 1）进程是一个动态的概念，是执行程序的动态过程。而程序是一个静态的概念，是进程运行的静态文本。 2）进程能真实地描述并发执行，且具有并发性，而程序没有。 3）一个进程可以执行一个或多个程序。反之，同一程序也可能由多个进程同时执行。 4）程序可以作为一种软件资源长期保持，而进程则是程序的一次执行过程，它不具有存储性。 四、作业与进程的关系 1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体，而进程是完成用户任务的执行实体； 2）一个作业可由多个进程组成，且必须至少有一个进程； 3）作业的概念主要用在批处理系统中，而进程的概念则几乎用在所有多道系统中。 第三节 进程状态及进程控制 一、进程状态 进程的基本状态： 就绪：获得了除CPU之外的全部资源。 执行：被调度程序选中，使用CPU。（获得全部资源） 等待：等待某个事件的发生或受到某种制约 。 进程的状态转换 二、进程控制 第四节 处理器调度 一、高级调度（作业调度、宏观调度） 二、中级调度（交互调度） 三、低级调度（进程调度、微观调度） 一、高级调度 1、功能 按照一定的调度算法对外存上处于后备状态的作业进行选择； 给选中的作业分配内存、输入输出设备等必要的资源，并建立相应的进程； 作业运行完毕时，回收该作业占用的资源，输出必要的信息，撤销该作业的JCB与相应的进程。 2、调度时机 设m为系统支持的在主机上运行的最大作业数，n为在主机上运行的当前作业数。若nm，且存在后备作业，则启动作业调度。 当一作业运行终止而被撤消后，若存在后备作业，则立即启动作业调度。 在分时系统中，当一用户在某终端上通过交互会话被核准其注册的登录作业名及其口令后，立即启动调度。 3、常用的调度算法 先来先服务法FCFS：将用户作业按提交的顺序排成队列。 最短作业优先法SF：选择估计运行时间短的作业投入运行。 最高优先级法HPF：优先级高者优先调度。 最高响应比优先法HRN：同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入运行。 二、中级调度 三、低级调度 1、功能 记录系统中所有进程的执行情况； 按照某种调度算法从就绪进程队列中挑选一个进程，将它移出就绪队列并置成执行态； 进行进程上下文切换，启动CPU执行该进程； 当进程需要放弃使用CPU时，收回CPU，将CPU有关寄存器的内容送入该进程的进程控制块内的相应单元，从而使该进程让出CPU。 2、调度时机 进程被阻塞 时间片到 有更高优先级的进程要占用CPU 3、常用的调度算法 先来先服务法FCFS：将就绪进程按进入就绪状态的先后排成队列。 轮转法RR：将所有就绪进程按先进先出原则排序，每个进程一次执行一个时间片。 最高优先级法HPF：优先级高者优先被调度。 多级反馈轮转法：就绪进程按优先级排队；每队有不同的时间片；进程在当前队列执行一个时间片后，若没有执行完则进入下一级队列末尾；高优先级队列优先执行。 第五节 进程的同步和互斥 一、相关概念 二、信号量和P、V原语 三、用P，V原语实现进程互斥 四、用P，V原语操作实现简单同步 五、P，V原语在进程同步/互斥问题中的应用 一、相关概念 临界资源：一次只允许一个进程使用的资源。物理设备、变量、数据 临界区：在每个进程中，访问临界资源的那段程序称为临界区。 直接制约与同步：一组在异步环境下的并发进程，各自的执行结果互为对方的执行条件，从而限制各进程的执行速度的过程称为并发进程间的直接制约。进程因直接制约而进行互相合作、互相等待并按一定速度执行的过程称为进程间的同步。 间接制约与互斥：由于共享某一公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象，称并发进程间的间接制约。并发进程之间的间接制约关系称为进程的互斥。 二、信号量和P，V原语 1.信号量S：是一个整型变量 S＝0时，表示该类临界资源的可用个数。 S0时，表示等待使用该类临界资源的进程个数。 信号量只能通过P操作和V操作来访问。 三、用P，V原语实现进程互斥 第六节 死锁问题 一、死锁的概念 日常生活中的死锁 二、死锁产生的