华中科技大学电信系操作系统课件-Chapter3.ppt

第三章 进 程 管 理 掌握 多道程序系统的特点 进程的引入和定义 进程的状态及状态变迁 进程的描述：PCB 了解 进程的控制 1、进程的引入 进程的概念是操作系统中最基本、最重要的概念。它是在多道程序系统出现以后，为了刻画系统内部出现的情况，描述系统内部各作业的活动规律而引进的一个新概念，它是对程序的抽象。 多道程序系统的特点 并行性 在主存中同时存放多道作业，充分利用系统资源。 制约性 各程序同时存在于主存，可能因为竞争同一资源（如处理器、外部设备）而相互制约。 动态性 各程序在系统中所处的状态在不变化。 2、进程的概念 定义：Process 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。 它对应处理机、存储器和外设等资源的分配和回收； 引入多进程，提高了对硬件资源的利用率，但又带来额外的空间和时间开销，增加了OS 的复杂性； 进程与程序的区别 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件、静态和可以复制。 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。 进程的性质 并行性：各进行按各自独立的，不可预知的速度并发推进。并发和异步特性会导致程序执行的不可再现性。 制约性：并发进程之间存在着制约性，在进行的关键点上需要相互等待或互通消息。 动态性：进程是程序在数据集合上的一次执行过程，是动态概念；而程序是一组有序指令序列，是静态概念。 进程有一个生命过程：创建、运行、等待等。 进程具有动态的地址空间（数量和内容），地址空间上包括： 代码（指令执行和CPU状态的改变） 数据（变量的生成和赋值） 系统控制信息（进程控制块的生成和删除） 进程的性质 结构性：包括数据集合和运行于其上的程序。 代码段、数据段和核心段（在地址空间中）；程序文件中通常也划分了代码段和数据段，而核心段通常就是OS核心（由各个进程共享，包括各进程的PCB） 共享性：同一程序同时运行于不同数据集合上时，构成不同的进程。 独立性：是系统中资源分配和保护的基本单位，也是系统调度的独立单位(单线程进程)。每个进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段； 3、进程的状态 运行状态（Running）：进程占有CPU，并在CPU上运行。处于此状态的进程的数目小于等于CPU的数目。 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态），通常会自动执行系统的idle进程（相当于空操作）。 就绪状态（Ready）：进程已获得除处理机外的所需资源，等待分配处理机资源；只要分配CPU就可执行。 可以按多个优先级来划分队列，如：时间片用完－低优，I/O完成－中优，页面调入完成－高优 等待状态（Blocked）：指进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态（即使CPU空闲，该进程也不可运行）。等待的事件可以为：I/O操作或进程同步等。 进程状态转换 在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境的变化，这三种基本状态可以依据一定的条件相互转换。 ? 就绪—运行 ? 运行—就绪 ? 运行—等待 ? 等待—就绪 进程的状态转换 进程转换 就绪 -- 运行 调度：调度程序选择一个新的进程运行 该转换可以由其他转换引起 运行 -- 就绪 运行进程用完了时间片 运行进程被中断，因为一高优先级进程处 于就绪状态 该转换可以引起其他转换发生 进程转换（续） 运行 -- 等待 当一进程必须等待某事件发生， OS尚未完成服务 对一资源的访问尚不能进行 初始化I/O 且必须等待结果 等待某一进程提供输入 (IPC) 可以引起其他转换发生 等待 -- 就绪 当所等待的事件发生时 三状态进程模型(单队列结构) 进程的挂起和解挂 为了更好的管理和调度进程及适应系统的功能目标，许多系统都有“挂起”和“解挂”一个进程的功能，原因在于： 系统有时可能出故障或某些功能受到破坏，需要暂时将系统中的进程挂起，以便故障消除后再恢复。 用户在执行自己的作业过程中，要求挂起他的进程，以便进行某些检查和改正。 系统中负载过重，资源相对不足，造成系统效率下降，需要挂起一部分进程以调整系统负荷 具有挂起功能的进程状态变化 事件发生 挂起 解除挂起 时间片完成 被调度 挂起 时间发生 挂起 解除挂起 等待事件 状态 就绪状态(Readya)：进程在内存且可立