[第1章操作系统2.ppt

操作系统功能管理 内容： 1 进程管理 2 存储管理 3 设备管理 4 文件管理 1. 进程管理 目前大多数操作系统的设计都基于进程的概念，处理机的分配对象也大都是进程，因此处理机管理被归结为进程管理。 进程的基本概念 现代计算机系统中大都采用多道程序设计技术，程序的并发执行产生了单道程序系统中所没有的新问题，所以用程序的概念已不能加以描述，因此引入了进程的概念，以实现程序在多道系统中的并发执行。具体内容： 进程的定义与特征 进程与线程 进程的定义与特征 程序并发执行时产生了一系列程序顺序执行时所没有的新的特点，用程序的概念已不足以描述和刻画它们，为此引入了进程的概念，以实现程序在多道系统中的并发执行。 自从进程这一术语提出，并在操作系统中首次采用以来，得到了操作系统的研究者和设计者的广泛采用。现在，进程已经成为操作系统乃至并发程序设计中最核心的概念，它是对正在运行的程序的抽象，操作系统的其它所有内容都是围绕着进程展开的。 进程的定义与特征（续） 进程的定义 进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动，是操作系统进行资源分配的单位。 进程与程序并不一一对应，一个程序可以对应一个进程，也可以对应几个进程。反之，一个进程可以对应一个程序，也可以对应一段程序。 进程的定义与特征（续） 进程的特征 ⑴动态性。进程实质上是程序的一次执行过程，因此动态性是进程的最基本特征。进程的动态性可表现为：由系统“创建”而诞生，因被系统“调度”而执行，因得不到系统资源而暂停，最后因被系统“撤销”而消亡。 ⑵并发性。并发性使多个进程能在一段时间内同时运行，提高了计算机系统资源的利用率，而程序（没有建立进程）是不能并发执行的。所以并发性是进程的另一个重要特性，也是现代操作系统的重要特性。 进程的定义与特征（续） 进程的特征（续） ⑶独立性。进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立调度的基本单位 。在具有并发活动的系统中，未建立进程的程序是不能作为一个独立单位而运行的。 ⑷异步性。由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程以各自独立的、不可预知的方向和速度向前推进，或是说进程实体按异步方式运行。 ⑸结构特性。为了控制和管理进程，系统为每个进程设立一个进程控制块－ PCB。 进程的定义与特征（续） 进程与程序的区别 ⑴进程是动态的，而程序是静态的，即进程是程序的一次执行过程，而程序是一组指令的有序集合。 ⑵程序是永久的，而进程是有生命周期的，且是短暂的。 ⑶程序是指令代码的集合，而进程实体包括：程序、数据及进程控制块（ PCB ）。 ⑷进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等，而程序不具有这些特性。 ⑸进程可以生成其他进程，而程序不能生成新的程序，进程和程序并非一一对应。 进程与线程 线程是由进程进一步派生出来的一组代码（指令组）的执行过程。一个进程可以产生多个线程，这些线程都共享该进程的内存地址空间，它们可以并发、异步地执行。采用线程可以使同一个进程能有几个并发执行的路径，提高了执行速度，线程需要的系统开销比进程要小。 线程具有进程所具有的许多特征，故又称为轻型进程，而把一般的进程称为重型进程。 进程与线程（续） 线程与进程的比较： ①拥有资源：进程是拥有资源的一个独立单位，而线程几乎不拥有系统资源，但它可以访问其隶属进程的资源。 ②调度：在传统的操作系统中，进程既是拥有资源的基本单位，又是独立调度的基本单位。而在引入线程的操作系统中，进程只是拥有资源的基本单位，而线程是调度的基本单位。 ③并发性：在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且线程之间也可并发执行。 进程三种基本状态 进程在其生命周期中有三种基本状态：就绪、执行和阻塞状态，其状态是随着自身的推进和外界条件的变化而不断地发生变化，是一种走走停停的动态执行过程。 进程的状态与转换 进程的控制和调度 进程的协调和通信 进程的状态与转换 进程的状态 进程生命周期中存在三种基本状态：即就绪状态、执行状态、阻塞状态。 ⑴就绪状态 当一个进程已经获得除CPU之外的所有运行的必要资源时，一旦获得处理机，便能立即执行该进程，这时进程的状态称为就绪状态。在一个系统中，可以有多个进程同时处于就绪状态，通常把它们排成一个队列，称之为就绪队列。 进程的状态与转换（续） 进程的状态（续） ⑵执行状态 当进程已获得处理