操作系统第四章 并发处理.pptx

第四章 并发处理4.1并发活动——进程的引入假设某个作业job由输入I，计算C，打印P三个操作组成。单道批处理系统中，作业序列的处理过程如下：job2job1I1C1P1I2C2P2t为了提高资源利用率和系统吞吐量，引入多道批处理系统。2、多道批处理系统中，作业序列的处理过程如下：I3C3P3I2C2P2I1C1P1t从图中可以看出：①有的程序段的执行是有先后次序的，如C1，I2先于C2；②有的程序段可以并发执行，如P1，C2，I3； 可以用伪代码描述并发执行的程序段，由Dijkstra提出，Cobegin（Concomitant begin） S1;S2; ……;Sn;Coend表示S1，S2，……Sn可以并发执行。例如：也可以用先后次序图（以后也称进程流图）表示，它是一个有向无环图。S0;Cobegin S1;S2; ……;Sn;CoendSn+1; 表示先执行S0，再并发执行S1，S2，……Sn；当S1，S2，……Sn全部执行完毕后，再执行Sn+1。S0S1S2Sn……Sn+14.1.5并发执行程序的特点1.间断性 如果Ci-1完成后，若Ii未完成，则Ci也无法处理，导致计算程序段暂停。2.失去程序的封闭性 程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去封闭性。3.不可再现性 当初始条件相同时，程序多次执行，其结果必然重复出现，称为可再现性。例如：有一公共变量x，r1，r2为2个寄存器。假设CPU分时执行p1,p2。方式一执行：P1:r1=x; r1++; x=r1;P2:r2=x; r2++; x=r2;结果：x=x+2有两个程序段：P1:r1=x; r1++; x=r1;P2:r2=x; r2++; x=r2;例如：有一公共变量x，r1，r2为2个寄存器。假设CPU分时执行p1,p2。 方式二执行：P1:r1=x;P2:r2=x; r2++; x=r2; P1:r1++; x=r1;结果：x=x+1有两个程序段：P1:r1=x; r1++; x=r1;P2:r2=x; r2++; x=r2; 可见，并发执行的程序可能发生不可再现性。 为了描述并发执行程序的活动规律因而引进新的概念——进程。4.2进程的概念进程20世纪60年代初期提出，可翻译为process，task，action等。定义1：进程时一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。定义2：从核心看来，进程是分了类的，根据一组规则操纵的数据结构。进程与程序的关系：进程和程序的区别程序是静止的，进程是动态的（有生命周期的）进程是能独立运行的单位，能与其它进程并发执行。进程是资源分配的基本单位，也是CPU调度的基本单位。进程与程序的联系进程=程序（程序段、数据段、栈段）+进程控制块（PCB）程序是构成进程的组成部分之一，一个进程存在的目的就是执行其所对应的程序。4.2.2进程的类型1.系统进程 它们运行OS的程序，也称守护进程（Daemon进程）。系统启动时创建，运行时CPU处于核心态。2.用户进程 这类进程运行用户程序，直接为用户 服务。进程的特征：并发性：可以与其它进程在宏观上同时先前推进。动态性：进程是执行中的程序。独立性：进行是资源分配和调度的基本单位。交互性：进程在运行时可能会与其它进程发生直接或间接的相互作业。异步性：每个进程都可以相对独立，不可预知的速度向前推进。结构性：每个进程都对应1个进程控制块。4.2.3进程的状态进程的基本状态就绪状态（Ready）：获得了除CPU以外的所有资源，一旦获得CPU控制权，就可以立即运行。运行状态（Running）：当就绪进程由OS的进程调度程序调度，得到CPU控制权，占用CPU运行的状态。等待状态（Wait）：若某一进程正在等待某一事件的发生而暂时停止，这时，即使获得CPU控制权也无法执行。或阻塞状态（Block）、睡眠状态（Sleep）。二、进程状态变迁图1、进程的三态模型：运行时间片到被抢占I/O请求中断请求服务等进程调度等待就绪I/O请求完成等进程队列模型：就绪队列创建OS调度CPU时间片用完事件1发生等待事件1事件2发生等待事件2…… ……事件n发生等待事件n 因等待的原因不同可以分为若干个等待队列，这样发现和唤醒等待的进程较为方便。二、进程状态变迁图2、进程的五态模型：终止结束运行时间片到被抢占I/O请求中断请求服务等进程调度等待创建就绪接纳I/O请求完成等创建态(Create)：进程刚刚建立（如建立PCB），完成初始化，但未分配内存等资源。终止态(Terminated)：正常结束或异常结束。13.在进程基本状态转换图中，增加换出（将进程换出至辅存）和换入（将进程从辅存换入至主存）两个操作，试画出进程状态转换图。二、进程状态变迁图3、