ch2-2.3进程及其实现.ppt

2.3 进程及其实现 2.3.1 进程的定义和属性 2.3.2 进程的状态和转换 2.3.3 进程的描述和组成 2.3.4 进程切换与模式切换 2.3.5 进程的控制和管理 引入进程的目的 程序——存放在磁盘上的文件，代码和数据的集合。（静态） 在多道程序系统中，各个程序之间是并发执行的，共享系统资源。CPU需要在各个运行的程序之间来回地切换，这样的话，要想描述这些多道的并发活动过程就变得很困难。 为此，操作系统设计者提出了进程的概念。 引入进程的目的 进程——运行着的程序实例，包括代码，数据，信号，栈等多种信息（动态的） 理论角度：对正在运行的程序活动规律的抽象 实现角度：是一种数据结构，目的在于清晰地刻画动态系统的内在规律，有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。 引入进程的目的 刻画系统动态性，发挥系统并发性，提高资源利用率 进程依赖于处理器和主存储器资源，具有动态性和暂时性 进程随着一个程序模块进入主存储器并获得一个数据块和一个进程控制块而创建，因等待某个事件发生或资源得不到满足而暂停执行，随着运行的结束退出主存储器而消亡，从创建到消亡期间，进程处于不断的动态变化之中 引入进程的目的 解决共享性，正确描述程序的执行状态 “可再入”程序是指能被多个程序同时调用的程序,如编译程序 程序与程序的执行不再一一对应，延用程序概念不能描述这种共享性，因而引入了新的概念——进程 既能描述程序并发执行过程又能用来共享资源的一个基本单位 但操作系统也要为引入进程而付出空间和时间代价 “可再入” 程序举例 2.3.1 进程的定义和性质 OS 对进程的要求 OS 必须交替执行多个进程，以便最大程度的使用CPU，同时提供合理的响应时间 OS 必须将资源分配给进程，同时避免死锁 OS必须支持进程间通信以及用户进程创建 2.3.1 进程的定义和性质 2.3.1 进程的定义和性质 进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。 进程是一个既能用来共享资源，又能描述程序并发执行过程的一个基本单位。 （6）进程之间具有并发性。在一个系统中，同时会存在多个进程。于是与它们对应的多个程序同时在系统中运行，轮流占用CPU和各种资源。这正是多道程序设计的初衷，说明这些进程在系统中并发执行着。 （7）进程间会相互制约。由于进程是系统中资源分配和运行调度的单位，因此在对资源共享和竞争中，必然会相互制约，影响了各自向前推进的速度。 (8)进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。  进程的属性 结构性： 共享性； 动态性； 独立性； 制约性； 并发性。  进程的属性 结构性：  进程的属性 共享性：  进程的属性 动态性：  进程的属性 独立性：  进程的属性 制约性：  进程的属性 并发性：  进程的缺陷 2.3.2 进程的状态和转换 2.3.2 进程的状态和转换 进程之间由于存在同步和资源的竞争等相互制约等关系，因此导致了各进程在其生命周期内存在状态的变化。以上三种状态是最基本的状态，在实际的操作系统中，往往不止这三种，不同的系统，出于调度策略的考虑，有时把进程状态做进一步的细化。 在各个操作系统设计时，为了便于管理，在此三态基础上，又会增加一些状态 增加“新建态（new）”和“终止态（exit）”，描述进程刚创建和结束时候的两种状态 进程五态模型及其转换 进程的挂起 就绪挂起态（ready suspend）：把就绪态的进程，换到外存中，进程在外存，但只要进入内存，即可运行 等待挂起态（blocked suspend）：把等待态的进程，换到外存中，进程在外存并等待某事件的出现 进程为什么要有“挂起”状态? 进程挂起的原因 ? 具有挂起功能的进程状态及其转换 具有挂起功能的进程状态及其转换 进程的挂起 挂起进程具有如下特征 该进程不能立即被执行。 挂起进程可能会等待事件，但所等待事件是独立于挂起条件的，事件结束并不能导致进程具备执行条件。 进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程本身阻止它的运行。 结束进程挂起状态的命令只能通过操作系统或父进程发出。 进程的激活 注：只有在内存的调度队列里的进程，才具有被调度的资格，挂起的进程位于磁盘上，因此尽管具有运行条件，但也无法被调度，如需被调度，先要将其状态转为就绪态 进程在系统中的存在及活动除了本身的实体外，还需要环境的支撑。 操作系统中把进程物理实体和支持进程运行的环境合称为进程上下文（process context）。 在操作系统中，进程上下文包括三个组成部分： 用户级上下文（user -level context） 系统级上下文（system -le