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第四章操作系统的基本知识

嵌入式系统设计原理及应用 操作系统基本知识 第四章 操作系统的基本知识 本章要了解的几个问题 4.1 程序的并发执行 程序的顺序执行和并发执行 顺序执行工作示意图 4.1程序的并发执行 4.1程序的并发执行 4.1程序的并发执行 并发执行工作示意图 4.1程序的并发执行 程序特点1 并行执行 有并发程序 并发程序编译器 支持并发程序的数据结构 4.1程序的并发执行 4.1程序的并发执行 4.1程序的并发执行 4.1程序的并发执行 程序特点2 失去封闭性 多道程序共享资源,都可以对某个资 源进行存取,该资源的状态不在取决 于一个程序.因此需要某种方式对资 源进行管理和协调避免发生冲突。 例子:两个进程对某一个存储区进行数据操作P1进行 写操作而P2进行读操作 4.1程序的并发执行 程序特点3 相互独立又相互制约 并发程序要运行是作为独立的实体请求系统资源,它们相互独立。但是并发程序间还有一种合作关系,为有效的运行相互间又必须进行通讯,因此又相互制约 4.1程序的并发执行 操作系统的发展推动了并发程序的发展 单用户操作系统 分时操作系统 实时操作系统 4.1程序的并发执行 当前主流操作系统 DOS操作系统 Windows操作系统 Windows NT操作系统 OS/2操作系统 UNIX操作系统 MAC操作系统 嵌入式操作系统 4.2 任务和进程的管理 什么是进程? 4.2 任务和进程的管理 进程概念的引入 4.2 任务和进程的管理 4.2 任务和进程的管理 定义所表示的含义 进程是一个运行过程,具有动态性. 建立进程的程序是可并发执行的,具有并发性. 并发进程相互制约具有异步性. 在一个数据集合上,作为一个基本运行单元,具有独立性. 整个运行过程通过一组数据结构记录和表示,具有结构性 上述含义可以归纳为:动态性,并发性,异步性,独 立性,结构性 4.2 任务和进程的管理 引入进程的利弊 空间开销加大,在主存容量较小的情况下,它自身会变成一个包袱,影响主存空间的使用率,主存空间足够大,空间开销的影响就会降低 时间开销,系统为了管理和协调进程运行,要不断的跟踪进程运行过程,不断的更新相关的数据结构和保护现场,这些都需要占用处理器时间. 4.2 任务和进程的管理 进程的管理功能 是任何操作系统最基本的功能(例) 进程的控制 进程的协调 进程的通讯 进程的调度 进程的安全 4.2 任务和进程的管理 操作系统内核 内核的基本功能 中断处理 进程管理 系统基本操作(时钟、I/O管理、文件系统、 安全机制) 4.3 进程的结构 进程的实体 程序 进程通过三个部分被感知 数据集合 数据结构 4.3 进程的结构 进程控制块(PCB) 4.3 进程的结构 进程控制块的C语言描述 Struct pentry{ ;进程控制表结构 char pstate; ;进程状态 int pprio; ;进程优先级 int pid; ;进程标识符 int pregs[SIZE]; ;现场保护区大小(堆栈) int psem; ;进程协调信号量 int pmeg; ;进程通讯信息 int pname; ;进程名称 int pargs; ;进程所需参数 int paddr; ;进程的对应程序地址 }pcb[]; 4.3 进程的表示与状态 就绪状态:已经获得除CPU外的所有运行所需要的资源 运行状态:已经获得CPU和其它运行资源 阻塞状态:正在运行的进程,因某种原因而暂停运行,等待某个事件发生 4.3 进程的表示与状态 进程基本状态转换图 4

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