计算机操作系统教案 第二章.pptVIP

第二章 进程管理 主要内容 进程的概念 程序的顺序执行；前趋图；程序的并发执行。进程的定义；特征；状态图；状态转换图；进程控制块。 进程控制 进程控制方式；进程控制机构；进程的创建与撤消；进程的阻塞与唤醒；进程的挂起与激活。 进程同步与互斥 概念；临界资源与临界区；信号量与p、v原语；生产者—消费者问题；哲学家进餐问题。 进程通信 通信类型；通信方式；消息缓冲队列通信机制。 线程 线程的概念；线程的同步与通信；线程的实现及其方式 基本要求 理解程序的顺序执行、并发执行的含义。 熟记进程的各种定义的描述。 掌握进程的状态转换图以及转换条件。 掌握进程控制块定义和结构，理解进程控制块中各个结构分量得作用以及在状态变迁中的变化情况。 掌握临界区和临界资源以及信号量的概念，熟悉P、V原子操作的本质，并能用其解决同步、互斥的问题，能够完成同步和互斥的编程题。 理解进程和线程的概念，以及它们的区别。 2.1进程的基本概念 2.1.1 程序的顺序执行及特征 一、程序执行有固定的时序（图2-1p34） 二、特征： 顺序性、封闭性、可再现性 2.1.2前趋图定义 有向无循环图（DAG，Directed Acyclic Graph） 偏序关系（图2-2 P35） 直接前驱、直接后继 初始结点、终止结点 节点表示：一条语句，一个程序段，一进程。 表示方式： （1）p1---p2 （2）---={(p1,p2)| p1 必须在p2开始前完成} 2.1.3 程序的并发执行 一、多个程序的并发执行（可能性分析） 程序的并发执行(2) 二、特征 间断性 失去封闭性：主要由共享资源引起 不可再现性：P37例，设N的初值为n。 有2个循环程序A和B，它们共享一个变量N，程序A每执行一次时，都要做N:=N+1; B则每次要执行Print(N), 然后再做N:=0. 若程序A,B以不同的速度运行有以下三种不同的结果 程序的并发执行(3) N:=N+1在print(N)和N:=0之前，则N值分别为n+1,n+1,0. N:=N+1在print(N)和N:=0之后，则N值分别为n,0，1. N:=N+1在print(N)和N:=0之间，则N值分别为n,n+1,0. 2.1.4进程的特征和状态 1. 进程的定义和特征 定义： 进程实体的运行过程，资源分配和调度的一个独立单位 1.结构特征 进程：由程序段、数据段及进程控制块三部分构成，总称“进程映像”、进程实体 2.动态性 由“创建”而产生，由“调度”而执行；由得不到资源而阻塞；由撤消而消亡（而程序是静态的） 2.1.4进程的特征和状态(2) 3.并发性 只有建立了进程，才能并发执行 4.独立性 独立运行，独立获得资源 5.异步性（间断性） 2.1.4进程的特征和状态(3) 2. 进程的三种基本状态（图2-5p38） 就绪状态 执行状态 阻塞状态(等待) 2.1.4进程的特征和状态(4) 3. 挂起状态（被换出内存的状态） 引入原因 终端用户请求 父进程请求 负荷调节需要 操作系统需要 进程状态的转换(图2-6) 活动就绪? 静止就绪 活动阻塞? 静止阻塞 静止就绪? 活动就绪 静止阻塞? 活动阻塞 4.创建与终止状态 图2－6 具有挂起状态的进程状态图 2.1.5进程控制块 1.进程控制块的作用 是进程存在的唯一标志； PCB(process control block)常驻内存 2.进程控制块中的信息 标识、处理机状态，进程调度信息，进程控制信息 2.1.5进程控制块(2) 3.PCB的组织 链接（p42图2-9） 索引(p43图2-10) 等待队列示例 struct wait_queue { struct task_struct * task; struct wait_queue * next; }; 2.1.5进程控制块(3) 3.PCB的组织 索引(p34图2-8) 2.2 进程控制 进程控制的任务 创建、终止进程，或实现进程状态的转换 进程控制原语 原语（Primitive）： 由若干条指令组成，用于完成一定功能的一个过程，是原子操作（执行过程中不能被中断） 创建Create（）、终止Destroy（）、阻塞Block( )、唤醒Wakeup( )、挂起Suspend( )、激活Active( )等原语 2.2 进程控制 2.2.1 进程的创建 一、进程图 描述了进程的家族关系：（P43 图2-11） 子进程可继承父的资源，撤消时应归还给父进程，父的撤消会撤消全部子进程。 二、引起创建进程的事件 1.用户登录： 为终端用户建立一进程 2.作业调度：（不是进程调度） 为被调度的作业建立进程 3.提供服务： 如要打印时建立打印进程 4.应用请求