第三版操作系统2-1.pptVIP

创建状态和终止状态 第2章 进程管理 第2章 进程管理 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 开 始 本章学习目标 在多道程序环境下，程序不能独立运行。作为资源分配和独立运行的基本单位是进程。操作系统所有的特征都是基于进程而体现的。所以，本章的学习目标为： 理解进程的概念，掌握进程在系统中的表示方法 理解进程的创建及其状态变化 理解进程切换过程，进程调度的原因及调度切换时机 理解进程同步的实现方法；掌握信号量机制及使用它解决进程同步问题的方法。 掌握进程通信的机制（共享存储系统；消息传递系统；管道通信） 掌握线程的基本概念，了解线程的控制方法及常见的两类线程 返回本章首页 2.1 进程的基本概念 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 2.1.2 前趋图 2.1.3 程序的并发执行及其特征 2.1.4 进程的特征与状态 2.1.5 进程控制块 返回本章首页 2.1.1 程序的顺序执行及其特性 由于各类软件的出现及日益复杂化，使得程序设计的概念和方法有了很大的发展，在单道程序工作环境中，我们把一个“程序”理解为“一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列”。 程序顺序执行的图示 例如，进行计算时，总需要首先输入数据，然后进行计算，最后才能打印计算结果。假如用I表示输入，C表示计算，P表示打印，并且用箭头表示操作的先后次序。则输入数据，计算数据，打印计算结果这样一段程序 I1 C1 P1 可表示为： I1 C1 P1 两段这样的程序时，可表示为： I2 C2 P2 图2-1 （a） 程序顺序执行的图示 对于程序段中的多条语句来说，也有一个执行顺序问题，如对于包含下述三条语句的程序段： S1: a=x+y; S2: b=a-5; S3: c=b+1; S1 S2 S3 可表示为： 图2-1 （b） 一切顺序执行的程序都具有下列特性： （1）顺序性。即每一操作都必须在上一个操作结束之后开始。 （2）封闭性。程序运行时独占全机资源；资源的状态（除初始状态外）只有本程序才能改变它。程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素影响。 （3）可再现性。只要执行时的环境和初始条件相同，程序不论是连续执行还是“走走停停”地执行，都将获得相同的结果。 2.1.2 前趋图 定义：前趋图是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。图中每个结点可用于描述一个程序段或进程，乃至一条语句；结点间的有向边表示两结点间的偏序关系或前趋关系“→”。前趋关系“→”的定义： →={(Pi,Pj)| Pi must complete before Pj may start}。记作：Pi →Pj。称Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继。没有前趋的称为初始结点（Initial Node），没有后继的称为终止结点（Final Node）。 I1 C1 P1 I2 C2 P2 图2-1 （a） 图2-1 （a）中有偏序关系: Ii→ Ci → Pi S1 S2 S3 图2-1 （b）中有偏序关系:S1→ S2→ S3 图2-1 （b） P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 (a) 具有九个节点的前趋图 以上前趋图中，存在如下前趋关系： P1→P2， P1→P3， P1→P4， P2→P5， P3→P5， P4→P6， P4→P7， P5→P8， P6→P8， P7→P9， P8→P9 或表示为： P={P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9} →={(P1,P2),(P1,P3),(P1,P4),(P2,P5),(P3,P5),(P4,P6),(P4,P7),(P5,P8), (P6,P8),(P7,P9),(P8,P9)} 如图(b)就不是前趋图。 前趋图中不应出现循环。 S1 S2 S3 因为存在前趋关系: S2→S3和 S3 →S2 2.1.3 程序的并发执行及其特性 无论是操作系统自身的程序还是用户程序，通常总是存在一些相对独立、但又能并发执行的程序段。这些“并发程序”就构成了一个“并发环境”。例如，输入程序在输入第一个程序后，在计算程序对该程序进行计算的同时，可由输入程序再输入第二个程序，从而使第一个程序的计算操作可与第二个程序 的输入操作并发执行。 一般来说，输入程序在输入第i+1个程序时，计算程序可能正在对第i个程序进行计算，而打印程序正在打印第i-1个程序的计算结果。 I1 I2 I3 I4 C1 C2 C3 C4 P1 P2 P3 P4 该例中存在下述前趋关系： Ii→Ci ，Ii→Ii+1 ， Ci→Pi， Ci