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第三章 进程管理;采用进程的概念来描述计算机程序的执行过程和作为资源分配的基本单位,充分反映OS的执行并发、资源共享、用户随机的特点
进程(process)是操作系统中最基本、重要的概念;第三章 进程管理;第三章 进程管理;3.1 进程的概念;程序顺序执行的特点:
顺序性:上一条指令的执行结束是下一条指令执行开始的充分必要条件;一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成
封闭性:程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定,不受外界因素影响
可再现性:程序的结果与它的执行速度、时间无关,只要给定相同的输入,一定会得到相同的结果;2 程序的并发执行
为了增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率
所谓程序的并发执行是指:一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中,其执行时间在客观上互相重叠,即一个程序或程序段的执行尚未结束,另一个程序或程序段的执行已经开始;程序并发执行的特点:
充分利用了系统资源,提高了系统的处理能力
由于资源有限 ,导致资源共享和竞争,从而改变程序的执行速度
并发程序执行的结果与其执行的相对速度有关,是不确定的,失去程序的封闭性
不可再现性
举例(P41);例:有两个循环程序A和B.A每执行一次时,都要作m=m+1操作。B每执行一次时,先执行print(m)操作,然后再将m置成“0”。可能出现以下三种情况(假定某时刻m的值为m);程序并发执行的条件;有如下两条语句:
P1: c=a-b
P2: w=c+1
则它们的读集和写集分别是:
R(P1)={a,b} W(p1)={c}
R(P2)={c} W(p2)={w};若两个程序P1和P2能满足下述条件,它们便能并发执行,否则不能。此条件称伯恩斯坦条件(Bernstein,1966)
R(P1) ∩ W(P2) ∪ R(P2) ∩ W(P1) ∪ W(P1) ∩ W(P2)={ }。即P1读集与P2写集的交集,P2读集与P1写集的交集,P1写集和P2写集的交集,三者同时为空集;在一般情况下,系统要判断并发执行的各段程序段是否满足Bernstein条件是相当困难的,因此我们需要来解决程序并发执行所带来的问题;思考为什么要引入进程的概念? ; 操作系统引入进程的概念
从理论角度看,是对正在运行的程序过程的抽象;
从实现角度看,是一种数据结构,目的在于清晰地刻划动态系统的内在规律,有效管理和调度进入计算机系统运行的程序
;3.1 进程的概念; 进程的定义:进程Process
进程是一个具有独立功能的程序对某个数据集合在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位
程序指一组操作序列,数据集合则是接受程序规定操作的一组存储单元的内容;进程的特征;进程的特征; 进程和程序的区别:
程序是指令的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程,它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在,而进程是有一定生命期的。程序是永久的,进程是暂时的。
进程更能真实地描述并发,而程序不能; 进程和程序的联系:
同一程序同时运行于若干个数据集合上,它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程; 进程和作业的关系:
作业是用户向计算机提交的任务实体,进程则是完成用户任务的执行实体
一个作业可由多个进程组成
作业的概念主要用在批处理系统中,进程的概念用在几乎所有的多道、并发技术的操作系统中;3.2 进程的描述;3.2.1进程控制块PCB Process Control Block;PCB是进程存在的标志,当系统或父进程创建一个进程时,实际上就是为其建立一个进程控制块
PCB既能标识进程的存在,又能刻画出进程的动态特征,它是一个进程仅有的被系统真正感知的部分
对操作系统而言,所有进程控制块将构成并发执行控制和维护系统工作的依据;PCB的内容 (不同系统不尽相同);PCB的内容;3.资源管理信息:
有关存储器的信息
使用输入输出设备的信息
有关文件系统的信息等
4.CPU现场保护信息:
存储退出执行时的进程现场数据,当该进程重新恢复运行时恢复处理器现场。
?包括通用寄存器内容、控制寄存器内容、用户堆栈指针、系统堆栈指针等。;PCB是系统中最重要也是被频繁访问的数据结构,系统中的许多模块,如调度程序、资源分配程序、中断处理程序以及监督和分析程序等,特别是运行频率很高的进程分派程序,都要对它进行读或写操作,所以PCB常驻内存的系统区中,系统将所有的PCB组织成若干个链表(或队列),存放在操作系统中专门开辟的PCB区内 ;PCB表:系统把所有PCB组织在一起,并把它们放在内存的固定区域,就构成了PCB表
PCB表的大小决定了系统中最多可同时存在的进程个数,称为系
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