操作系统第四章并发处理解读.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： C1 I1 I2 P2 P1 C2 t job1 job2 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： I1 C1 P1 I2 C3 P2 I3 C2 P3 t 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： S0; Cobegin S1;S2; ……;Sn; Coend Sn+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。 S0 S1 S2 Sn Sn+1 …… 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。 4.1.5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。 有两个程序段： P1:r1=x; r1++; x=r1; P2:r2=x; r2++; x=r2; 方式一执行： P1:r1=x; r1++; x=r1; P2:r2=x; r2++; x=r2; 结果：x=x+2 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。  有两个程序段： P1:r1=x; r1++; x=r1; P2:r2=x; r2++; x=r2; 方式二执行： P1:r1=x; P2:r2=x; r2++; x=r2; P1:r1++; x=r1; 结果：x=x+1 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。 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。 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 等待 就绪 时间片到 被抢占 进程调度 I/O请求 中断请