操作系统(第四版)第02-1章概要.ppt

第二章 进程管理 2.1 进程的基本概念 2.1.1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） P1为初始结点，P9为终止结点。每个结点还具有一个重量。 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)} 前趋图（续） 前趋图中的每个结点可以表示一条语句、一个程序段或进程，结点间的有向边表示两个结点之间存在的偏序(Partial_Order)或前趋关系(Precedence_Relation)“→”＝{(Pi,Pj)|在Pj开始前Pi必须完成}如果(Pi,Pj)∈→，可写成Pi→Pj，Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继。前趋图中必须不存在循环，如下图不是前趋图。 2.1.2程序的顺序执行 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。(指令有序的集合） 程序的顺序执行：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 。 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：进行计算。I:输入操作　C:计算操作　P:打印操作。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。 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。 3.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；（程序一旦开始执行，其执行不受其他程序的影响） 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。 2.1.3 程序并发执行 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 在上例中存在下述前趋关系： 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。 对于具有下述四条语句的程序段： S1: a∶=x+2 S2: b∶=y+4 S3: c∶=a+b S4: d∶=c+b 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：程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。某程序在执行时，必然会受到其它程序的影响。 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。 2.2 进程的描述 2.2.1 进程的定义与特征 1、进程的定义 进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的一次运行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。 2. 进程的特征 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的，进程在其生命周期内，在三种基本状态之间转换。是进程最基本的特性。 并发性：任何进程都可以同其他进程一起向前推进。是进程的重要特征。 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位； 进程的特征（续） 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 结构特征：为了控制和管理进程，系统为每个进程设立一个进程控制块－PCB，即进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部