Chapter2进程管理教学课件.pptVIP

Chapter 2 进程管理 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，本章的主要问题是： 进程的概念 进程的实体、状态及状态的演变 进程的控制与调度 进程之间的关系协调 进程的通信 线程 2.1 进程的基本概念 作业：人们提交给计算机处理的一个任务 程序： 用汇编语言等编制而成的一组完整的、自包含的计算机指令、用来执行特定的任务。 在低级语言中，程序是一组指令和有关的数据，其基本成份包括程序、子程序、协同程序、递归程序和模块。 程序的顺序执行 在未配置OS的系统中，程序的执行方式是顺序执行，一个程序执行完了再执行下一个。 通常可以把应用程序分成若干个程序段，在各程序段之间，必须按照某种先后次序顺序执行，仅当前一操作（程序段）执行完后，才能执行。 S1: a := x + y; S2: b := a – 5; S3: c := b + 1; 其中S2必须在S1后才能执行，同样S3只有在b被赋值后才能执行。 程序的顺序执行 (续) 程序顺序执行时的特征： 顺序性:严格按照顺序执行； 封闭性:程序在封闭条件下运行，一旦开始运行，结果不受外界影响; 可再现性:只要执行环境和初始条件相同，分赴执行，结果相同。 前驱图 前驱图是一个有向无环图，DAG图，用于描述进程之间执行的先后关系。 图中每个节点用于描述一个程序段或进程，乃至一条语句；结点之间的箭头表示两个节点之间存在的前驱关系。图中没有前驱的节点称为初始节点，没有后继的节点称为终止节点。 程序的并发执行 在多道程序环境下，允许程序并发运行。 假设每道作业由输入程序Ii、计算程序Ci和打印程序Pi三部分组成,且Ii–〉Ci–〉Pi的偏序关系。每一个作业必须顺序执行这三个步骤。 程序的并发执行 程序并发时的特征 间断性： 并发执行的程序共享系统资源，为完成统一任务而合作，致使在他们之间形成了制约关系。例如C1和I2合作完成C2，若C1计算结束后I2还没结束则计算程序必须等待。 程序始终“执行-暂停-执行”。 失去封闭性 由于共享资源，运行中的一个程序必然会受到并发执行的其它程序影响。 不可再现性 例，两个循环程序共享变量N，一个作N自加，一个作打印后N清零。二者以不同顺序进行，会出现不同结果。 进程的定义 在多道程序环境下，程序的并发执行代替了程序的顺序执行，程序的活动不再处于封闭系统中，从而出现了许多新特征。为此人们引入了新概念—进程。 进程的定义： 在多道程序环境下有几种解释 程序在处理机上的一次执行过程； 可以和别的计算并行执行的计算； 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位； 是一个具有一定功能的程序，是关于某个数据集合的一次运行活动。 总结为：“进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位” 例子：火车 vs 列车 程序：火车（是静态的，车皮+火车头 ） 进程：列车（动态的，时间、车次、始发地和目的地可变） 进程在内存中的存在 进程的特点 动态性：是程序的一次执行过程，因而是动态的。 并发性：引入进程就是为了和其他程序并发执行，提高资源利用率。 独立性: 能独立运行的基本单位，也是资源分配和调度的基本单位。 异步性：进程以各自独立的、不可预知的速度向前推进。 进程的分类 进程的分类： 系统进程 用户进程 （系统进程优先于用户进程） 进程的状态转换 进程的状态: 就绪状态：进程已经获得除处理机之外的所有资源，一旦获得处理机就可以立即执行； 执行状态：一个进程已经获得了必要的资源，正在处理机上运行； 阻塞状态：正在执行的进程，由于发生某事件而暂停无法继续执行，（如等待I/O、时间片到） 进程并非固定处于某种状态，其状态会随着自身的运行和和外界条件的变化而变化。 进程的状态转换(续) 从图中可以看出： 当进程调度程序为处于就绪状态的 进程分配了处理机后该进程便由就绪 状态变为执行状态； 正在执行的进程因等待发生某事件而无法继续执行时（例如进程提出I/O请求，等待I/O完成），该进程由执行状态变为就绪状态； 处于阻塞状态的进程，当其等待的事件的发生时（如I/O完成），该进程由阻塞状态变为就绪状态； 正在执行的进程，如因时间片用完而暂停，则该进程由执行状态变为就绪状态。 例子：4 X 1 百米接力赛，运动员处于就绪状态，CPU就是接力棒，有它才能跑，运动员鞋子跑掉了或棒子掉了，就要暂停，阻塞。 进程控制块-PCB 为了描述和记录进程的运行变化过程，并使之能正确运行，系统为每个进程建立一个进程控制块。从结构上看，每个进程由程序段、数据段和进程控制块三