12 进程管理.ppt

进程管理(1) 1.进程概念 进程是具有独立功能的、可与其他程序并发执行的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位。 进程管理(2) 2. 进程与程序的区别 程序是静态的，进程是动态的; 进程更能真实地描述并发,而程序不能; 一个程序可对应多个进程，反之亦然; 进程有生命周期，有诞生有消亡，短暂的；而程序是相对长久的; 程序可作为软件资源长期保存，进程只是一次执行过程，是暂时的； 进程是系统分配调度的独立单位，能与其他进程并发执行; 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 进程管理(3) 3. 进程创建与中止 1）进程何时创建 提交一个批处理作业 用户登录 由OS创建，用以向一用户提供服务( 如：打印文件) 由已存在的一进程创建,一个用户程序可创建成多个进程. 2)进程何时中止 批处理作业发出暂停（Halt）指令 用户退出登录 进程执行一中止服务请求 出错及失败因素 进程管理(4) 进程管理(5) 1）进程三种基本状态 就绪态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源时，它便处于就绪状态，一旦获得CPU，便立即执行。 运行态（执行态）：已获得CPU的进程进入执行状态。 睡眠态（阻塞态、封锁态）：正在执行的进程，由于发生某个事件而暂时无法执行时，便放弃处理机而进入阻塞状态。 由于执行的进程变为阻塞状态后，调度程序立即把处理机分配给另一个就绪进程；因此，阻塞进程的事件消失后，进程不会立即恢复到执行状态，而转变为就绪状态，重新等待处理机。 进程管理(6) 2）进程状态转换条件 就绪 -- 运行 调度程序选择一个新的进程运行 运行 -- 就绪 运行进程用完了时间片 运行进程被中断，因为一高优先级进程处于就绪状态 运行 -- 睡眠 等待条件满足 睡眠 -- 就绪 所等待的事件发生时 进程管理(7) 5.进程的描述—进程控制块 为描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义一个数据结构—进程控制块PCB，进程完成，系统收回其PCB，PCB是进程存在的唯一标志。 1）进程控制块的内容 不同的操作系统，PCB内容略有不同，大致包括： 进程标识信息、进程当前状态、进程队列指针、程序开始地址、进程优先级、CPU现场保护区、通信信息、家族联系、占有资源清单等。 2）进程控制块的组织方式 按链接方式组织PCB (队列)： 不同状态进程分别组成队列(运行队列、就绪队列、等待队列)。 按索引方式组织PCB (表)：对具有相同状态的进程，分别设置PCB索引表，表明PCB在PCB表中的地址。 进程管理(8) 6.进程控制 进程控制是对系统中所有进程从产生、存在到消亡的全过程实行有效的管理和控制。进程控制一般是由操作系统的内核来实现，内核在执行操作时，往往是通过执行各种原语操作来实现的。 创建原语 撤消原语 睡眠原语 唤醒原语 进程管理(9) 7.进程调度 按照一定的原则（算法）把CPU分配给某一就绪进程，使其由就绪态转为运行态。 进程调度算法： 非剥夺式优先级法 剥夺式优先级法 剥夺与非剥夺式结合优先级法 时间片轮转法 进程管理(10) 【例】某系统设0~31个优先级，31级最高，0级最低，16~31级分配给实时进程，0~15级用于一般进程，若两个以上进程具有同一优先级，则排成队列。 实时进程严格按剥夺式优先级法调度。 若当前无实时进程，调度程序便在一般进程之间采用非剥夺式优先级法或时间片轮转法（不同优先级可分配不同的时间片）进行调度。 若优先级相同，按队列先后调度。 可见，几种算法结合，使操作系统既具有实时功能，又具有分时功能。 进程管理(11) 8.进程互斥与同步 临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源，如打印机、磁带机、共享数据等。 临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序。 互斥：多个进程必须互相排斥地使用临界资源，如磁带机使用、机座订购等问题。 同步：指对多个进程在执行次序上的协调，这些进程相互合作，有时需要互相等待或互通消息，如生产者—消费者问题。 互斥与同步的实现：P、V操作 进程管理(12) 互斥与同步例题分析： （1）机座订购问题：两个售票窗对应两个售票进程，必须互斥地访问“该机座是否售出公共变量”这个临界资源，否则重复出售。 （2）生产者—消费者问题：系统中有两个合作进程，共用一个单缓冲区，一个为数据采集进程，一个为计算进程，采集任务采集到一个数据后，当缓冲区为空时写入数据，否则等待缓冲区腾空，当缓冲区有数据时，计算进程才能从缓冲区中取出数据计算，否则也要等待。 进程管理(13) 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？