操作系统进程管理.pptVIP

第三章 进程的描述与控制 2.1 进程的概念 2.2 进程控制 2.3 线程 2.4 实例：Solaris 2.5 进程互斥 2.6 信号量和Ｐ、Ｖ操作 2.7 进程同步 2.8 经典的进程同步问题 2.9 进程通信 2.1 进程的概念 2.1.1 程序的顺序执行与并发执行 2.1.2 进程的定义 2.1.3 进程的特征 2.1.4 进程的状态及转换 2.1.5 进程控制块 程序的顺序执行 程序的顺序执行如图 在计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占系统中所有资源，其执行不受外界影响。一道程序执行完后另一道才能开始。 程序顺序执行的特点 顺序性：一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成 封闭性：程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响 可再现性：程序的结果与它的执行速度无关（即与时间无关），只要给定相同的输入，一定会得到相同的结果。 程序的并发执行 所谓程序的并发执行是指：若干个程序同时在系统中执行，这些程序的执行在时间上是重叠的，一个程序的执行尚未结束，另一个程序的执行已经开始。 程序并发执行的特点 间断性 失去程序的封闭性 不可再现性 2.1.2 进程的定义 进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统引入的。进程有很多各式各样的定义，如： 行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra） 一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 进程是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动 进程同程序的比较 程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。 程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。 进程更能真实地描述并发，而程序不能 进程是由程序和数据两部分组成的 进程具有创建其他进程的功能，而程序没有 同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程 思考 为什么要引入进程的概念？ 2.1.3 进程的特征 动态性：进程是程序的执行 并发性：多个进程可同存于内存中，能在一段时间内同时运行 独立性：独立运行的基本单位，独立获得资源和调度的基本单位。 异步性：各进程按各自独立的不可预知的速度向前推进 结构特征：由程序段 、数据段、进程控制块三部分组成 2.1.4 进程的状态及转换 进程有三种基本状态： 进程在生命消亡前处于且仅处于三种基本状态之一 不同系统设置的进程状态数目不同 进程的三种基本状态 就绪状态（Ready）：存在于处理机调度队列中的那些进程，它们已经准备就绪，一旦得到CPU，就立即可以运行。这些进程所处的状态为就绪状态。 运行状态（Running）：正在运行的进程所处的状态为运行状态。 等待状态（Wait / Blocked ）：若一进程正在等待某一事件发生（如等待输入输出工作完成），这时，即使给它CPU，它也无法运行，称该进程处于等待状态、阻塞、 睡眠、封锁状态。 进程的状态变迁图 五状态进程模型 七状态进程模型 【思考题】 1．如果系统中有N个进程，运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，最少几个？ 2. 有没有这样的状态转换，为什么？ 等待—运行； 就绪—等待 2.1.5 进程控制块（Process Control Block） 为了描述一个进程和其它进程以及系统资源的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期所处的状态，人们采用了一个与进程相联系的数据块，称为进程控制块（PCB）。 系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的 PCB的内容 进程描述信息： 进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一） 用户标识符(user ID)；进程组关系 进程控制信息： 当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的外存地址 运行统计信息（执行时间、页面调度） 进程间同步和通信；阻塞原因 进程的队列指针 进程的消息队列指针 所拥有的资源和使用情况： 虚拟地址空间的现状 打开文件列表 CPU现场保护信息： 寄存器值（通用、程序计数器PC、状态PSW，地址包括栈指针） 指向赋予该进程的段/页表的指针 思考 OS如何进行进程切换？ 何时会发生进程切换？ PCB表组织方式 PCB表： 系统把所有PCB组织在一起，并把它们放在内存的固定区域，就构成了PCB表 PCB表的大小决定了系统中最多可同时存在的进程个数，称为