第2章操作系统之进程管理(old).ppt

进程举例 进程上下文 是进程执行活动全过程的静态描述。 包括：程序地址空间的内容、硬件R的内容及与该进程有关的核心数据结构组成 R、指令代码段、数据段、各种堆栈的值和PCB块 UNIX上下文： 用户级上下文 寄存器级上下文 系统级上下文 进程组成 进程=PCB+程序（代码+数据） 阻塞原语 唤醒原语 注意 挂起和阻塞的区别 激活和唤醒的区别 进程同步举例 使用互斥区的原则 前提：任何进程无权停止其他进程的运行 进程之间相对运行速度无硬性规定 进程互斥的解决有两种做法： 由竞争各方平等协商 引入进程管理者，由管理者来协调竞争各方对互斥资源的使用 具体方法： 硬件：当一个进程进入临界区，就屏蔽所有中断（成本高） 软件：用编程解决但往往忙等待。 Wmutex=1;rcount=n; 读者 Swait(recount,1,1; wmutex,1,0); 读 Ssignal(rcount,1); 关于信号量的注意事项 信号量必须置一次且只能置一次初值 初值不能为负数 只能被P、V原语操作 进程应该先申请资源信号量，再申请互斥信号量，顺序不能颠倒，而signal则不必这样。 对任何信号量的wait和singal操作必须配对 同一进程中的多对wait和singal只能嵌套不能交叉 对同一信号量的wait和singal可以不在同一个进程中 Wait和signal不能颠倒顺序，wait在前singal在后。 关于信号量的注意事项 信号量： 互斥：P、V操作在同一个进程中 同步：P、V操作在不同的进程中 信号量的物理意义 S0：S表示可用资源的个数 S=0：S表示无资源，也无等待进程 S0：|S|表示等待队列中进程的个数 2.7 线程 主要内容： 线程的引入 线程和进程的比较 线程的实现 举例 一、线程概念的引入 进程的两个属性 1、资源的拥有者 2、调度的单位 系统必须完成的工作 1、创建进程 2、进程切换 3、撤销进程 缺点： 时间空间的开销大，限制并发度的提高 一、线程概念的引入 进程的引入 1、资源利用率提高 2、进程切换开销占的比重越来越大 3、进程间通信效率也受到限制 线程的引入 1、简化进程间的通信 2、减少并发执行时的额外开销 3、提高进程内的并发程度 一、线程概念的引入 线程概念： 有时称轻量级进程 进程中的一个运行实体 一个CPU的调度单位 将原来进程的两个属性分开 一、线程概念的引入 线程的特点 1、有运行状态（三状态转换，一般不具有挂起状态） 2、不运行时保存上下文 3、有一个执行栈 4、有一些局部变量的静态存储 5、可存取所在进程的内存和其他资源 6、可以创建、撤销另一个线程 同一进程的多个线程可以并发执行 一、线程概念的引入 线程和进程的对应关系 单进程、单线程， 单进程、多线程， 多进程、一个进程一个线程 多进程、一个进程多个线程 例如： MS DOS单用户、单进程、单线程；UNIX是多用户、多进程、单线程 java虚拟机单进程、多线程的环境，windows和linux单进程、多线程 一、线程概念引入 引入线程的好处 1、创建、撤销线程花费时间少 2、两个线程切换花费时间少 3、同一进程内的线程共享内存和文件，它们之间相互通信无需调用内核 4、适合多处理机系统 一、线程概念引入 举例： 1、Word中，编辑同时启动打印，就是以线程方式执行的 2、LAN的文件服务器，在一段时间内需要处理多个文件请求，为每一个请求创建一个线程 3、在一个SMP（多处理机）环境：多个线程可以在不同的处理器上运行 一、线程概念引入 举例： 4、一个线程显示菜单，并可读入用户输入，另一个线程执行用户命令 5、实际应用中：由几个独立部分组成，这几个部分不需要顺序执行，则每一个部分可以以线程实现。 这样当一个I/O线程阻塞时，可以切换到另一线程 二、线程与进程的比较 调度 并发性 拥有资源 系统开销 二、线程与进程的比较 调度： 进程：资源 线程：调度 同一进程的线程间切换不会引起进程切换，但不同进程的线程间切换会引起进程切换 并发性 进程间可以并发 同一进程的线程可以并发 拥有资源 进程：拥有资源的独立单位，可以申请系统资源 线程只有很少的私有资源，不能申请资源，但可共享进程资源 系统开销 管理进程开销管理线程开销 进程切换开销线程切换开销 由于具有相同地址空间，线程同步通信容易，也不需要内核干预 三、线程的实现机制 用户级线程 核心级线程 二者结合的线程 三、线程的实现机制 用户级线程 由应用程序完成所有线程的管理 通过 线程库 一组管理线程的过程 特点： 核心不知道线程的存在 线程切换不需要核心态特权 调度是应用特定的 三、线程的实现机制 用户级线程 线程库 创建撤销线程 在线程之间传递消息和数据 调度线程执行 保护和恢