[教育]第2章 进程管理.ppt

为什么要谈进程 操作系统的四大基本特征是基于进程； 程序不能独立运行 2.1.1程序的顺序执行及特征 1. 基本概念 程序：一个在时间上按严格次序、顺序执行的操作序列。 程序的顺序执行：在OS中，一个具有独立功能的程序独占处理机，直至得到最终结果的过程 。 注意：在未配置OS的系统中，什么是程序的顺序执行 操作：数据处理的一种规则，一经启动就需要在有限时间内完成 。 计算：若干操作严格顺序执行的集合 。 2.程序的顺序执行 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。 通常一个程序可分成若干个程序段，它们必须按照某种先后次序执行，仅当前一操作执行后，才能执行后继操作。 例如：在进行计算时，总是先输入用户的程序和数据，然后进行计算，最后将结果打印出来。 I:输入操作　C:计算操作　P:打印操作。 3.语句的顺序执行 S1：a:=x+y S2：b:=a-5 S3：c:=b+1 如下图，语句S2必须在a被赋值后才能执行；S3也只能在b被赋值后才能执行。 4.程序的顺序执行的特征 顺序性：一个程序的各个部分的执行，严格地按照某种先后次序执行； 封闭性：程序在封闭的环境下运行，即程序运行时独占全部系统资源； 可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，不论它是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。 程序顺序执行的特性，为程序员检测和校正程序的错误带来很大方便。 2.1.2.前趋图 为了描述一个程序的各部分(程序段或语句)间的依赖关系，或者是一个大的计算的各个子任务间的因果关系，我们常常采用前趋图方式。 前趋图（续） 前趋图表示出： 有前趋关系—有时序要求—必顺序 无前趋关系—无时序要求—可并发 注意：前趋图中不能有循环。（否则出现时间上的死循环）  前趋图（续） P1为初始结点，P9为终止结点每个结点还具有一个重量(结点的执行时间、程序量)。 该前趋图，存在下面的前趋关系：　　P1→P2，P1→P3，P1→P4，P2→P5，P3→P5，P4→P6，P4→P7，P5→P8，P6→P8，P7→P9，P8→P9；或表示为： Ｐ={P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9}　={(P1,P2),(P1,P3),(P1,P4),　　(P2,P5),(P3,P5),(P4,P6),　　(P4,P7),(P5,P8),(P6,P8),　　(P7,P9),(P8,P9)} 2.1.3 程序并发执行及特征 1.并发环境： 在一定时间内物理机器上有两个或两个以上的程序同处于开始运行但尚未结束的状态，并且次序不是事先确定的 2. 程序的并发执行 在对一批程序进行处理时，可以并发执行。 例如，输入、计算、打印三个程序对一批作业进行处理时，存在以下的前趋关系： Ii→Ci，Ii→Ii+1，Ci→Pi，Ci→Ci+1，Pi→Pi+1 在Pi-1和Ci以及Ii+1之间，可以并发执行。 3.程序的并发执行的特征 间断性：程序并发执行时，由于它们共享资源或程序之间相互合作完成一项共同任务，因而使程序之间相互制约。 失去封闭性：并发时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，失去了封闭性 3.程序的并发执行的特征 不可再现性：由于程序的并发执行，打破了由另一程序独占系统资源的封闭性，因而破坏了可再现性。（N初始值为n） 例：两个循环的程序A、B,共享某变量N. A: N:=N+1 B：Print(N); N=0; N:=N+1在Print(N)和N:=0之前，N值?n+1，n+1， 0 N:=N+1在Print(N)和N:=0之后，N值? n， 0， 1 N:=N+1在Print(N)和N:=0之间， N值?n,n+1,0 并发执行的条件：达到封闭性和可再现性。 并发执行失去封闭性的的原因是共享资源的影响，去掉这种影响就行了。1966年，由Bernstein给出并发执行的条件。 将程序中任一语句或程序段Pi划分为两个变量的集合， R(pi)和 W(pi)。其中， R(pi)={a1,a2,…an}，程序pi在执行期间引用的（读的）变量集，称为“读集”。 W(pi)={b1,b2,…bm}，程序pi在执行期间改变的（写的）变量集，称为“写集”。 Bernstein条件: 如果对于语句p1、p2 ，如果同时满足以下三个条件： R(p1)∩W(p2)