操作系统(第2版)孟庆昌-牛欣源-编著--课件--第二章-进程和线程.pptVIP

操作系统讲义 第2章 进程和线程 2.1 进 程 概 念 2.1.1 多道程序设计 1．顺序程序活动的特点 顺序性 封闭性 可再现性 2．多道程序设计 提高系统资源利用率,增加作业吞吐量，增加系统的复杂性。 （参见上一章单道和多道程序设计示意图） 3．程序并发执行的特征 失去封闭性 程序与计算不再一一对应 并发程序在执行期间相互制约 2.1.2 进程概念 1．进程概念的引入 用程序无法表示程序并发执行过程。 2．进程概念 进程具有动态性和并发性的属性 进程定义：程序在并发环境中的执行过程 进程和程序的区别 进程是动态的，程序是静态的 进程具有并发性，宏观上同时运行；程序本身具有顺序性，程序的并发执行是通过进程实现的 程序和进程无一一对应关系 进程异步前进，会相互制约，程序不具备此特性 进程具有独立性，是一个能独立运行的单位 是系统资源分配的基本单位 是运行调度的基本单位 3．进程的基本特征 （1）动态性 （2）并发性 （3）调度性 2.2 进程的状态和组成 2.2.1 进程的状态及其转换 1．进程的基本状态 运行期间可能的情形： 运行状态（Running）分到CPU 就绪状态（Ready） 只等分到CPU 阻塞状态（Blocked ）等待某种事件发生 增加两种基本状态 新建状态（New）——进程创建 终止状态（Terminated）—— 进程终止 2．进程状态的转换 2.2.2 进程描述 1．进程映像（image） 用户地址空间内容 硬件寄存器内容 与该进程有关的数据结构 UNIX S_5进程映像 用户级context 寄存器context 系统级context 2．进程控制块 由进程的描述信息和控制信息构成 反映进程动态特性 作为系统对进程施行识别和控制的依据 进程控制块组成 进程名 特征信息 进程状态信息 调度优先权 通信信息 现场保护区 资源需求 进程实体信息 进程族系关系 其他信息 3．进程控制块作用 每个进程有唯一进程控制块 操作系统根据PCB对进程实施控制和管理，记录进程动态、并发等运行特征 PCB是进程存在唯一标志 2.2.3 进程队列 操作系统以队列方式管理进程。主要有线性方式、链接方式和索引方式 。 1．线性方式：空间固定、查找费时 2．链接方式 3．索引方式：空间整齐、容易维护 图2-6 PCB索引结构示意图 2.3 进 程 管 理 2.3.1 进程图 进程图（Process Graph） 描述进程族系关系的有向树 2.3.2 进程创建 创建新进程的时机 调度新的批作业 交互式用户登录 操作系统提供服务 现有进程派生新进程 2.3.3 进程终止 （1）正常终止 进程完成工作 （2）异常终止 进程运行中出现某些错误或故障 （3）外部干扰 本进程之外的强行干预 如：调用exit（）实现进程终止。 终止进程的主要操作过程 找到指定进程PCB 终止该进程的运行 回收该进程所占用的全部资源 终止其所有子孙进程，回收所占用的全部资源 将终止进程PCB从原来队列中删除 2.3.4进程阻塞 进程阻塞的过程如下： 立即停止当前进程的执行 当前进程的CPU现场保存 当前状态由运行变为阻塞 执行进程调度程序 阻塞原因 该进程执行I/O指令 该进程等待信号或数据等 该进程执行系统调用。 如调用wait（）令本进程阻塞。 2.3.5 进程唤醒 唤醒原语执行过程： ① 把阻塞进程从对应的阻塞队列中删除 ② 将当前状态变为就绪状态，然后把该进程插入就绪队列 ③ 执行进程调度程序 进程唤醒时机 该进程的I/O指令执行完毕 该进程等待的信号或数据等到来 该进程的系统调用执行完毕 UNIX/linux系统中，父进程创建子进程C程序 void main() { int pid; pid = fork(); /* fork another process */ if (pid 0) { /* error occurred */ fprintf(stderr, Fork Failed); exit(-1); } else if (pid == 0) { /* child process */ execlp( /bin/ls, ls,NULL); } else { /* parent process */