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计算机操作系统 中央广播电视大学开放教育试点课程 第六章 进程及处理机管理 6.1 概述 一、操作系统核心的功能和特点 1、进程和操作系统的关系： 三种调度节别 2、进程的概念 （1）概念 进程的定义及特征（1） 进程:进程是OS 动态分配和执行的基本单元（构件）。操作系统的五大功能是由许多进程组合完成的。 进程的定义及特征（2） 在任务执行过程中切割成独立的单元，涉及到进程（Process）的组成内容、任务激活（Active）以及线程（Thread）。 线程是近年来由“进程”发展而来，一般定义为程序执行中单个顺序的流控制，比进程优越之处是执行中占有相同的内存空间。在现代操作系统中，进程是分配单元，而线程是执行单元。 3、操作系统的核心功能 调度进程：决定哪个进程运行、挂起、交换等； 分配内存：哪个进程得到内存； 管理和控制文件系统：检查“许可证”、修改目录、路径等； 处理系统调用：由用户的进程发“请求”，系统根据资源的充分利用，统筹按排； 处理输入输出的请求和工作。 4、操作系统的核心的形式 （1）常驻内存 （2）不是一个顺序程序,是一个“有头无尾”的程序模块装配而成,是一组服务功能的集合. （3）主要通过表格组合,并发协调进行(系统态,用户态) 二、为什么要引如进程的概念 *目的是共享系统中的资源 三、顺序执行和并发执行 6.2 进程的定义和特征 一、程序和进程 二、进程的五个基本特征 三、进程与线程 概念 线程是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位 结构： 6.3 进程调度 一、进程的描述 进程对应的程序:进程的算法描述 数据集合:数据部分,工作区 进程控制表（PCB）:是操作系统对CPU进行控制的依据 二、进程的三个基本状态及转换 队列：高优先级队列：中优先级队列：低优先级 三、进程调度算法举例 先来先服务(FCFS) 时间片轮转,轮转循环调度(Time Slice) 优先数法(Priority) 按进程类型（系统/用户；联机/脱机；交互/批量） 按资源要求（时间、占内存大小、多道分配） 动态优先（占CPU及内存时间） 多级反馈轮转法 四、pcb a、进程名 b、特征信息 c、进程状态信息 d、调度优先权 e、通信信息 f、现场保护区 g、资源需求、分配和控制方面的信息 h、进程实体信息 i、族系关系 j、其他信息 一、 同步和互斥 (1)同步 进程间共同完成某项任务时直接发生相互用的关系（执行时间次序上有规律） (2)互斥 因竞争临界资源而形成的关系（执行时间次序上有规律） 例：多终端共享打印机 同步 进程—进程 时间次序上受到某种限制 相互清楚对方的存在及其作用，交換信息 往往指有几个进程共同完成一个任务 举例：生产者与消費者之间，发送者与接收者之间，写者与读者之间，供者与用者之间 互斥 进程—资源—进程 竞争到某一物理资源时不允许其它进程工作 相互之间不一定清楚其它进程情况 往往指多个任务多个进程间通讯制约故更广泛 举例：交通十字路口，单轨火車的拨道岔，窄桥相对通行问题等 *二、临界资源和临界区 临界资源： 临界区： 进入临界区的四个条件： a、空闲让进 b、忙则等待 c、有限等待 d、让权等待 原语：原语本身不是一条机器指令而是由若干条指令组成，因此可理解为机器指令的扩充。在对进程的管理中完成某种特定功能，为进程有效管理提供的若干基本操作。一般在执行中一次完成不能被打断，因此设计的原语不能太长。原子操作： 几个原语 建立原语 撤消原语 挂起原语 激活原语 （一）加锁/开锁（LOCK/UNLOCK）原语 共享资源，设置一锁位： w = 0 设共享资源可用；w = 1 设共享资源不可用 LOCK（w） L:if w=0 then w:=1 else go to L: UNLOCK（w） w:=0 锁原语： 优点是实现互斥简单；缺点是效率很低 （二）信号灯（量）（Semaphore）及P-V操作 1. P、V操作是同步原语，即在执行期间有时间制约关系，不可分割 2. 用S信号灯指示一进程工作 3. ＜信号量＞ ＝ ＜S，Q＞ S是初始值非负的整数变量，不是二元变量（0/1），代表资源数； Q是初始为空的队列 P操作原语（荷兰语的发信号）P(S) ： ①P操作一次，S－1 （一次P操作，请求分配一资源， S := S－1） ②S ≥0 表示有资源，当前进程可执行 ③S＜0 无资源，则当前进程进入Q队列的队尾等待，等另