第7讲 第三章 进程管理(二).ppt

第三章 进程的描述与控制 河北科技师范学院大专课程 操 作 系 统 第七讲 主讲人：曾晓宁 3.1 进程的引入 3.2 进程结构 3.3 进程控制 3.4 进程的同步与互斥 3.5 进程间通信 3.6 进程调度 3.7 死锁 3.8 线程 计算机系统中，最宝贵的资源是CPU。为了提高它的利用率，需要引入多道程序设计的概念。当内存储器中同时有多个程序存在时，如果不对人们熟悉的“程序”概念加以扩充，就无法刻画多个程序共同运行时系统呈现出的特征。因此，在本章将给出操作系统中的重要概念：“进程”。它将是在多道程序运行环境下，系统资源分配和独立运行的基本单位。 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。 1、程序的顺序执行 在早期的单道程序系统中，编制一个程序时，通常是按顺序进行设计： 先安排输入语句，然后是对输入数据进行处理的语句，最后安排数据处理结果的输出语句。这就是人们所习惯的传统的顺序程序设计方法。程序在执行时也是按顺序依次执行各条语句，而不必考虑其他的用户程序。 程序的顺序执行的特征 顺序性 封闭性 可再现性 顺序性： 处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成。 绝对不可能出现在一个程序运行过程中，又夹杂进另一个程序执行的现象存在。 封闭性： 程序一旦开始执行，就在封闭的环境下执行，其计算结果不受外界因素影响。 任何时候，位于内存中的程序可以使用系统中的一切资源，不可能有其他程序与之竞争。 可再现性： 程序的结果与它的执行速度无关（即与时间无关），只要执行环境和初始条件相同，当多次重复执行一个程序时，无论不停的执行还是“走走停停”，一定会得到相同的结果。 2、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。 一个有四条语句的程序段： S1：a:=x+2； S2：b:=y+4； S3：c:=a+b； S4: d:=c+b; 程序的并发执行 失去了程序的封闭性： 系统资源不再由单个程序独占，因此资源的状态由多道程序的活动共同决定。程序在执行的过程中必然会受到其他程序的影响。 不可再现性： 在多道环境中，即使初始条件相同，同一个程序多次执行的结果也可能不同 。 实例 两个并发执行的程序A和B，它们共享一个公共变量n, A:n=7; 程序A和B并发执行，可以出现以下3种情况： ① print(n)在n=2和n=7之间执行，则打印结果为2； ② print(n)在n=2和n=7之后执行，则打印结果为7； ③ print(n)在n=7和n=2之后执行，则打印结果为2； 3.1.2 进程的定义及特性 进程的定义 进程与程序的区别 进程的特性 进程的定义 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，是系统资源分配和调度的基本单位。 2、进程的特征 动态性 并发性 独立性 异步性 结构性 （1）动态性：（最基本特征） 进程的实质是程序关于某个数据集合的一次执行过程，因此动态性是进程的一个重要特征。 进程有一定的生命周期，主要表现为它是由“创建”而产生，由系统“调度”运行，最后由系统“撤消”而消亡。 （2）并发性： 多个进程同在内存中，且能在一段时间内同时运行；这些进程轮流占用CPU和各种系统资源，同时在系统中运行。没有建立进程的程序是无法并发运行的。 （4）异步性： 由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的不可预知的速度向前推进。因此，系统必须提供某些设施，来保证程序之间能协调操作和共享资源。 （5）结构特征： 从结构上看，一个进程都是由程序、数据和进程控制块PCB三部分组成。进程控制块PCB是系统专门为进程设立的数据结构，用来记录进程的状态变化。 3.1.3 进程的状态及转换 进程间由于共同协作和共享资源，导致生命期中的状态不断发生变化。 比如一个正在运行的进程如果要等待输入/输出的完成，这时它就不能继续运行。 另一种情形是一个进程是可以运行的，但由于操作系统把处理机分配给了别的进程使用，于是它也只能处于等待。只有当前占有CPU的进程，才真正在处于运行。 从创建到撤消的过程中，具有