第四章中央处理器教案教程.doc

四川师范大学 信息技术学院 理工教研室 张永来 任课老师： 张永来 上课时间： 2013.8.1 课题 第4章 进程管理 班级 2010级计算机科学与技术班 课时 4 学情分析 进程管理是学生接触到的操作系统基础原理中的第一部分，也是最重要的。如何让学生学得不枯燥、学得不抽象是个值得思考的问题 教学目标 1 理解进程、线程、PCB概念2理解并掌握进程的状态转换3理解并掌握进程的两种运行模式4重点理解并掌握终端技术5 理解并掌握操作系统及Linux的进程控制功能6理解Shell命令的执行过程7理解并熟练掌握操作系统进程调度原理及Linux下的进程调度策略与过程8熟练掌握进程的互斥与同步的作用及其使用，知道Linux下的进程同步机制信号量机制。9掌握死锁的产生原因及避免方法。10知道Linux的进程通信方式；掌握Linux的信号通信原理和管道通信原理11 理解并掌握线程概念。 教学重点 进程、线程、PCB概念；进程的状态转换；进程控制；进程调度；进程的互斥与同步 教学难点 进程控制；进程调度； 重点、难点 解决办法 解决办法：分析讨论法、讲解法 过程与方法 类比法、讨论法、分析法 教学过程 呈现 方式 设计 意图 引入新课： 操作系统一般只有一个处理器，现在大多也就两个，可我们计算机里面可能会运行很多软件，但我们用户看起来是这些软件同时在运行，这是怎么回事呢？ 讲授新课 第4章 进程管理 1）进程管理的功能：跟踪和控制所有进程的活动，为它们分配和调度CPU，协调进程的运行步调 2）进程管理的目标：最大限度地发挥CPU的处理能力，提高进程的运行效率 第4.1节 进程 4.1.1 程序的顺序执行与并发执行 1 程序的顺序执行 1）什么叫顺序执行 程序的各操作步骤是依序执行的，程序与程序之间是串行执行的，就叫程序的顺序执行。 2）顺序执行是单道程序系统中程序的运行方式 3）顺序执行的特点： （1）顺序性 （2）封闭性 （3）可再现性 4)缺点：一个程序独占全部系统资源，系统资源利用率很低 2 程序的并发执行 1）什么叫并发执行 程序的并发执行是指若干个程序或程序段同时存在于内存中运行 2）并发运行是多道程序系统（现代操作系统）中的基本特征 3）特点： （1）间断性：因竞争资源而间断，如轮流占用CPU （2）没有封闭性： （3）不可再现性 3 并发执行的潜在问题 1）程序在并发执行时会导致执行结果的不可再现性，这是多道程序系统必须解决的问题。 2）举例见ppt或者教材page75 4.1.2 进程的概念 1. 进程 1）进程概念：进程就是程序的一次运行过程 2）进程与程序的关联 程序是进程的一个组成部分，是进程的执行文本，而进程是程序的执行过程。 3）进程与程序的区别 A 程序是静态的指令集合，可以永久存在 B 进程是个动态的过程实体，动态地产生、发展和消失。 打比喻进行解释：电影与胶片的关系：胶片是静态的，是电影的放映素材。而电影是动态的，一场电影就是胶片在放映机上的一次“运行”。 C 进程与程序之间也不是一一对应的关系： (1)一个进程可以顺序执行多个程序，如同一场电影可以连续播放多部胶片一样。　　(2) 一个程序可以对应多个进程，就像一本胶片可以放映多场电影一样。 举例：vi，QQ 2. 进程的特性 (1) 动态性： (2) 并发性： (3) 独立性： (4) 异步性：不可预知的进度 3. 进程的基本状态 1）宏观上，所有进程同时运行 2）微观上，串行 3）进程的三个基本状态： (1) 就绪态：分配到了除CPU之外的所有资源。就绪态的进程放进就绪队列里 (2) 运行态：进程已经获得CPU，正在运行 (3) 等待态：等待某种资源或者事件发生而暂停执行。等待态进程进入等待队列 4. 进程状态的转换 4.1.3 进程控制块 1. 进程控制块 进程由程序、数据和进程控制块3部分组成。进程控制块记录进程的所有信息，一个进程对应一个进程控制块，是进程的标志 2. 进程控制块的内容 1) 进程描述信息：包括进程标识号PID、父进程和子进程的信息 2) 进程控制和调度信息：进程的当前状态、调度信息、记时信息等 3) 资源信息：资源包括该进程使用的存储器空间、打开的文件以及设备等 4) 现场信息：一般包括CPU的内部寄存器和系统堆栈。用于进程切换和恢复 4.1.4 进程的组织 管理进程就是管理进程的PCB。所有的PCB都存放在内存中，通常采用的组织结构有数组、索引和链表3种方式。 数组方式：效率低，如查找某个PCB时需要扫描全表 索引方式是通过在PCB数组上设置索引表或散列表，以加快访