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106 2.1 进程的基本概念 操作系统的特性之一是并发与共享，即在系统中（内存）同时存在几个相互独立的程序，这些程序在系统中既交叉地运行，又要共享系统中的资源，这就会引起一系列的问题，包括：对资源的竞争、运行程序之间的通信、程序之间的合作与协同等符。 要解决这些问题，用程序的概念已经不能描述程序在内存中运行的状态，必须引入新的概念－－进程。 2.1.1 程序的顺序执行及其特征 首先描述程序的顺序和并发执行方式 1. 程序的顺序执行 一个程序由若干个程序段组成，而这些程序段的执行必须是顺序的，这种程序执行的方式就称为程序的顺序执行。 1. 程序的顺序执行 例：讨论单道系统的工作情况 　 对用户作业的处理—— 首先输入用户的程序和数据 然后进行计算 最后打印计算结果 即有三个顺序执行的操作—— I：输入操作 C：计算操作 P：输出操作 2. 程序顺序执行时的特征 (1) 顺序性 处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。 (2) 封闭性 程序在封闭的环境下执行,一旦开始执行，其计算结果不受外界因素的影响。 (3) 可再现性 程序执行的结果与它的执行是否停顿无关(即与时间无关)，而只与初始条件和执行环境有关。 2.1.2 前趋图 前趋图:是一个有向无循环图(DAG)，用于描述进程之间执行的前后关系 结点：描述一个程序段或进程，或一条语句 有向边：结点之间的偏序或前序关系“?” ? = {(Pi,Pj)? Pi must complete before Pj may start} 若(Pi,Pj)??,记为Pi?Pj，则 Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pj的直接后继 名词：初始结点 终止结点 重量(权值 ）　 2.1.2 前趋图 2.1.2 前趋图 1. 程序的并发执行 例： 在系统中有n个作业，每个作业都有三个处理步骤，输入数据、处理、输出，即Ii,Ci,Pi (i=1,2,3,...,n)这样的前趋关系，因而输入数据、处理、输出（打印）必须顺序执行。 2. 程序并发执行时的特征 (1) 间断性 在多道程序设计的环境下，程序在并发执行时，以及为完成一项任务而相互合作，这些程序之间要共享系统的资源，形成了相互制约的关系。 相互制约导致并发程序具有“执行——暂停——执行”这种间断性的活动规律。 2. 程序并发执行时的特征 (2) 失去封闭性 程序在并发执行时，多道程序共享系统的资源，因而这些资源的状态由多道程序来改变，程序运行失去封闭性。 一程序的运行受到其他程序的影响。 (3) 不可再现性 程序在并发执行时，失去封闭性导致其失去可再现性。 例：讨论共享公共变量的两个程序，它们执行时可能产生的不同结果。 设：程序A每执行一次都要做n加1的操作， 程序B每隔一定时间打印出n值，并将它重新置为零。 2.1.4 进程的特征与状态 1. 进程的特征和定义 在多道程序设计的环境下，为了描述程序在计算机系统内的执行情况，必须引入新的概念－－进程 进程是动态的，它包含了数据和运行在数据集上的程序 多个进程可以含有相同的程序（一对多） 例如：火车和列车车次。 多个进程可以并发执行 注意：同一列火车不能同时既是Z14列车又是Z13列车；但是同一个程序可以同时在不同数据集上运行而构成不同的进程 进程的特征 (1) 结构特征 程序段+进程控制块(PCB)+相关的数据段=进程实体 (2) 动态性——进程的最基本特征 进程：进程实体的一次执行过程，有生命周期。 程序：程序是一组有序指令的集合，是静态的概念。 进程的特征 (3) 并发性 多个进程实体同存于内存中，在一段时间内同时运行，可以并发。 程序不能并发执行。 (4) 独立性 进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位，而程序则不是。 (5) 异步性 进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进 进程： 进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 2. 进程的三种基本状态 (1)就绪状态(Ready) 进程已获得除CPU之外的所有必需的资源，一旦得到CPU控制权，立即可以运行。 (2)运行状态(Running) 进程已获得运行所必需的资源，它的程序正在处理机上执行。 (3)阻塞状态(Blocked) 正在执行的进