第三章Operating_System进程管理.ppt

第三章 进程管理 3.1 进程(PROCESS)概念 3.2 进程描述 3.3 进程控制 3.4 线程(THREAD) 3.5 进程互斥和同步 3.6 进程间通信(IPC, INTER-PROCESS COMMUNICATION) 3.7 死锁问题(DEADLOCK) 3.8 对称多处理（SMP） 3.1 进程(PROCESS)概念 3.1.1 程序的顺序执行和并发执行 3.1.2 进程的定义和描述 3.1.3 进程的状态转换 3.1.1 程序的顺序执行和并发执行 程序的执行有两种方式：顺序执行和并发执行。 顺序执行是单道系统的执行方式：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。 现在的操作系统多为并发执行，即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，具有许多新的特征。 引入并发执行的目的是为了提高资源利用率。 顺序执行的特征 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环） 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控制逻辑所决定 可再现性：初始条件相同则结果相同。 并发执行的特征 间断(异步)性：“走走停停”，一个程序可能走到中途停下来,由其他程序执行； 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的不变特征。 失去可再现性：失去封闭性 －失去可再现性；外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。 3.1.2 进程的定义和描述 2. 进程的特征 动态性：进程是（程序）动态的执行过程； 独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段； 并发性：进程可以并发执行； 异步性：进程之间的执行速度是不确定的; 进程间可以相互作用; 3. 进程与程序的区别 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而程序通常对应着文件，是静态和可以复制的。 进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，动态地被创建，执行后消亡；程序可长久保存。 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。 进程具有并发特征（独立性和异步性） ；而程序没有。 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。 4.作业与进程的区别 作业是用户向计算机提交任务的实体，被提交后进入外存的作业等待队列。而进程是完成用户任务的执行实体，被创建后，总有相应部分常驻内存； 一个作业至少由一个进程来执行完成，反之不然； 作业的概念主要用于批处理操作系统；而进程的概念几乎用于所有的多道系统中。 5. 进程的组成 程序：描述进程要完成的功能。 数据：程序执行时需要的数据。 进程控制块（PCB）：存储有关进程的各种信息，操作系统根据它来控制和管理进程。 6 进程控制块(PCB, process control block) 是每个进程在OS中的登记表项（可能有总数目限制），OS据此对进程进行控制和管理； 处于核心段，通常不能由应用程序自身的代码来直接访问，而要通过系统调用等方式访问。 进程控制块的内容 进程描述信息： 进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数； 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一）； 用户标识符(user ID)； 进程家族关系 进程控制信息： 当前状态； 优先级(priority)； 代码执行入口地址； 程序的外存地址； 运行统计信息（执行时间、页面调度）； 进程间同步和通信信息；阻塞原因 资源管理信息：虚拟地址空间的现状、打开文件列表 CPU现场保护结构：寄存器值（通用、程序计数器PC、状态PSW） 7. 进程上下文 3.1.3 进程的状态转换 3.1.3.1 两状态进程模型 3.1.3.2 五状态进程模型 3.1.3.1 两状态进程模型 1. 状态 运行状态(Running)：占用处理机资源； 暂停状态(Not-Running)：等待进程调度分配处理机资源； 2. 转换 进程创建(Enter)：系统创建进程，形成PCB，分配所需资源，排入暂停进程表(可为一个队列)； 调度运行(Dispatch)：从暂停进程表中选择一个进程(要求已完成I/O操作)，进入运行状态； 暂停运行(Pause)：用完时间片或启动I/O操作后，放弃处理机，进入暂停进程表； 进程结束(Exit)：进程运行中止； 3.1.3.2 五状态进程模型 1. 状态 运行状态(Running)：占用处理机资源，正在执行；处于此状态的进程的数目小于等于CPU的数目。 在没有其他进程可以执行时（如所有进程都在阻塞状态），通常会自动执行系统的i