第7章 程序和进程.ppt

第3章 进程Chapter 3 Processes Agenda 3.1 并发进程 　　3.1.1 程序的顺序执行 　　3.1.2 程序的并发执行及其特点 3.2 进程的描述 　　3.2.1 进程的引入 　　3.2.2 进程控制块PCB 　　3.2.3 Linux的进程控制块 Agenda 3.3 进程的状态及其转换 　　3.3.1 进程的不同状态 　　3.3.2 状态转换模型 　　3.3.3 Linux的进程状态 3.4 进程的控制 　3.4.1 原语操作 　 3.4.2 Linux中的进程控制 Agenda 3.5 线程 　　3.5.1 线程的引入 　　3.5.2 线程的概念 　　3.5.3 引入线程的优点 　　3.5.4 线程和进程的关系 　　3.5.5 线程的状态及其转换 　　3.5.6 用户级线程和内核级线程 3.6 专业术语 3.7 习题 进程的概念 程序在计算机中的运行情况： 1、程序的顺序运行 这是最自然、也是最初的设计。 基本特征是顺序处理：程序的操作按某种顺序依次执行，只有当前一个操作完成后，才能执行下一个操作。 进程的概念：程序顺序执行 程序顺序执行的特点： （1）顺序性。处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，只有当上一个操作完成后，下一个操作才能执行。除非有人为的干预造成机器暂时停顿外，前一个动作的结束就意味着下一个操作的开始。因此，程序和处理机执行程序的活动一一对应。 （2）封闭性。程序运行在一个封闭的环境中，即程序运行时独占系统的全部资源，这些资源的状态只能因程序的执行而改变，不受任何外界因素的影响。 进程的概念：程序顺序执行 （3）可再现性。由于程序顺序执行的封闭性，只要程序顺序执行的初始条件相同，则不论何时执行，也不论程序执行期间是否存在停顿，程序所得的结果也相同。 正由于程序顺序执行的特点，程序员可以检测和重现程序的错误，可以调试和校正程序。 进程的概念：程序并发执行 2、程序的并发执行 当多道程序在计算机里同时运行时情况就发生了很大变化。 在内存中同时存放多个作业，使多个程序之间可以同时或相互穿插地执行，即多个程序段之间可以并发地执行。 所谓并发执行，是指多个程序段之间在执行时间是重叠的，即使这些重叠是很小的一部分，而不是指这些程序段在某一时刻同时在处理机上运行。 进程的概念：程序并发执行 进程的概念：程序并发执行 程序并发执行的特点： （1）失去了程序的封闭性 程序并发执行时，系统中多道程序共享资源，资源的状态不是唯一地取决于某一个程序，因此，必然失去了程序的封闭性，而程序的执行结果因依赖于外部环境也失去了可再现性。 进程的概念：程序并发执行 procedure push(x); begin top := top + 1； s[top] = x； end; procedure pop( ); r：integer； begin r=s[top]; top := top - 1; return(r); end; 进程的概念：程序并发执行 各个并发程序段的语句可能交织穿插地执行，很可能产生异常或失败。 push(6)的top=top+1语句? push(6)的S[top]=x语句?pop()的r=S[top]语句?pop()的top=top-1语句? pop()的return(r)语句，则此时存数与取数均成功。 push(6)的top=top+1语句?pop()的r=S[top]语句，此时取数失败。 上述情形说明，程序并发执行时，由于失去了封闭性，计算结果与并发程序执行的速度相关，从而使程序失去了可再现性。即使初始条件相同，程序多次执行的结果却不尽相同。 进程的概念：程序并发执行 （2）程序和机器执行程序的活动不再一一对应 程序是指令的有序集合，是静态概念。而机器执行程序的活动是指程序的指令序列在处理机上的执行过程，称为“计算”，是一个动态的概念。 在程序顺序执行时，程序和“计算”是一一对应的； 在程序并发执行时，系统中的多个硬件设备在并行工作着，而系统中多个程序并发运行着，这多个“计算”相互穿插，一个程序尚未执行完毕另一个程序又开始运行，而且一个程序可以为多个作业调用，这个程序就形成了多个“计算”，系统的“计算”和“计算”之间的关系变得非常复杂，程序和“计算”已经不再一一对应。 进程的概念：程序并发执行 （3）并发程序之间相互制约 由于系统中多个程序并发执行着，它们共享系统中的硬件资源和软件资源，有时相互竞争地使用系统资源，有时又要相互合作共同完成一项任务，因此，并发程序之间存在着相互制约的关系。 进程的概念：程序并发执行 这些制约关系可分为两类：直