第五章 进程管理分析.doc

分析进程管理 操作系统对进程的定义是特定的代码序列在指定数据集合上的一次执行活动，可见这是一个动态概念，所以一些资料说进程就是可执行文件是不正确的。操作系统对进程的定义有些晦涩，通俗点讲，进程就是正在计算机上运行的可执行文件针对特定的输入数据的一个实例，同一个可执行程序文件如果操作不同的输入数据就是两个不同的进程，理解这一点是很重要的，当你看到系统中有多个相同名字的进程同时存在时就不会再感到困惑。 因而对进程的管理尤为重要，进程管理在并发式操作系统中是非常重要的一个部分，好的进程调度算法能够大大提高系统运行的效率。本文结合操作系统课上所学的知识，通过对三种操作系统进程管理部分的比较，加深对进程管理的理解。 在此，还要引入线程的概念，线程是一个动态的对象，是处理机调度的基本单位，表示进程中的一个控制点，执行一系列的指令。由于同一进程内的各线程都可访问整个进程的所有资源，所以它们之间的通信比进程间通信要方便；而同一进程内的线程间切换也由于许多上下文相同的简化。 在多道程序设计系统中，内存中有多道程序运行，他们相互争夺处理机这一重要的资源。处理机调度就是从就绪队列中，按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行，以实现进程并发地执行。 一般情况下，当占用处理机的进程因为某种请求得不到满足而不得不放弃CPU进入等待状态时，或者当时间片到，系统不得不将CPU分配给就绪队列中另一进程的时候，都要引起处理机调度。除此之外，进程正常结束、中断处理等也可能引起处理机的调度。因此，处理机调度是操作系统核心的重要组成部分，它的主要功能如下： 　（1）记住进程的状态，如进程名称、指令计数器、程序状态寄存器以及所有通用寄存器等现场信息，将这些信息记录在相应的进程控制块中。 　（2）根据一定的算法，决定哪个进程能获得处理机，以及占用多长时间。 　（3）收回处理机，即正在执行的进程因为时间片用完或因为某种原因不能再执行的时候，保存该进程的现场，并收回处理机。 处理机调度的功能中，很重要的一项就是根据一定算法，从就绪队列中选出一个进程占用CPU运行。可见，算法是处理机调度的关键。 1）先来先服调度算法（FIFO） 　　这是最简单的处理机调度算法，其基本思想是按照进程进入就绪队列的先后顺序调度并分配处理机执行。先来先服务调度算法是一种不可抢占的算法，先进入就绪队列的进程，先分配处理机运行。一旦一个进程占有了处理机，它就一直运行下去，直到该进程完成工作或者因为等待某事件发生而不能继续运行时才释放处理机。 　　从表面上看，FIFO算法对所有作业都是公平的，并且一个作业的等待时间是可能预先估计的。但实际上这种算法是不利于小作业的，因为当一个大作业先进入就绪队列时，就会使其后的许多小作业等待很长的时间。这对小作业来说，等待时间可能要远远超出它运行的时间。 　　先来先服算法简单，易于程序实现，但它性能较差，在实际运行的操作系统中，很少单独使用，它常常配合其他调度算法一起使用。 　　2）时间片轮转调度算法（RR） 　　时间片轮转调度算法的基本思想是：对就绪队列中的每一进程分配一个时间片，时间片的长度q一般从10ms-1100ms不等。把就绪队列看成是一个环状结构，调度程序按时间片长度q轮流调度就绪队列中的每一进程，使每一进程都有机会获得相同长度的时间占用处理机运行。 　　时间片轮转调度算法在分时系统中，是一种既简单又有效的调度策略。一个分时系统有许多终端。终端用户在各自的终端设备上同时使用计算机。如果某个终端用户的程序长时间地占用处理机，那么其他终端用户的请求就不能得到即时相应。一般说来，终端用户提出请求后，能在几秒钟内得到响应也就感到满意了。采用时间片轮转算法，可以使系统即时地相应各终端用户的请求。 　　时间片轮转调度算法的性能极大的依赖于时间片长度q的取值，如果时间片过大。则RR算法就退化为FIFO算法了；反之，如果时间片过小，那么，处理机在各进程之间频繁转接，处理机时间开销变得很大，而提供给用户程序的时间将大大减少。 　　3）优先数法 　　优先数法的基本思想是：对就绪队列中的每个进程，首先按某种原则定义一个优先数来表示它，处理机调度时，每次选择就绪队列中优先数最大者（也可规定优先数愈小，其优先权愈高），让它占用处理机运行。 　　确定优先数一般可以有以下几种考虑： 　　（1）频繁使用外部输入、输出设备的进程优先数大。这样有利于提高CPU使用效率。 　　（2）重要程序的进程优先数大，怎样有利于用户灵活操作。 　　（3）进入计算机系统时间长的进程优先数大，这样有利于缩短作业的完成时间。 　　（4）交互式用户作业进程优先数大，这样有利于提高中断响应时间。 　　优先数的设置可以采用静态和动态两种方式。静态设置方式就是指系统在建立一个进程时，就按照某种原则为进程制定一个优先