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操作系统(第四版)第5章课件

contents目录进程管理概述进程同步与通信死锁及处理策略线程、多线程编程及实现方式

contents目录进程调度算法及评价指标体系建立实例分析：Windows操作系统中进程管理技术应用

进程管理概述01

进程概念及特征进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，是程序的执行过程。进程具有动态性、并发性、独立性、异步性等特征。进程与程序的区别：程序是静态的，进程是动态的；程序是永久的，进程是暂时的；程序不占用系统资源，进程占用系统资源。

03引起进程状态转换的事件中断、异常、系统调用等。01进程的基本状态就绪状态、执行状态、阻塞状态。02进程状态的转换就绪→执行、执行→就绪、执行→阻塞、阻塞→就绪。进程状态与转换

PCB的组织方式线性方式、链接方式、索引方式。PCB的作用作为独立运行基本单位的标志；能实现间断性运行方式；提供进程管理所需要的信息；提供进程调度所需要的信息；实现与其他进程的同步与通信。进程控制块PCB

进程同步与通信02

临界区的定义同步机制的目标实现同步的硬件支持实现同步的软件方法临界区问题与同步机制多个进程并发执行时，访问共享资源的那部分程序称为临界区。原子操作、中断屏蔽、自旋锁等。确保各进程对共享资源的访问互斥进行，同时保证系统整体运行的高效性。信号量、管程、消息传递等。

信号量的定义PV操作的含义PV操作的实现信号量的应用信号量与PV操个整型变量，用于表示可用资源的数量或等待资源的进程数。P操作表示申请资源，V操作表示释放资源。通过原子操作或中断屏蔽保证PV操作的原子性。实现进程互斥、进程同步、资源计数等。

生产者-消费者问题使用信号量解决生产者和消费者之间的同步和互斥问题。哲学家进餐问题通过分配资源或设置条件避免死锁的发生。读者-写者问题保证读者和写者之间的互斥访问，同时提高资源的利用率。经典同步问题及其解法

通过创建管道实现进程间的数据传递，常用于父子进程间的通信。管道通信消息传递共享内存信号和信号量通过发送和接收消息实现进程间的通信，可分为直接通信和间接通信两种方式。在内存中开辟一块共享区域，多个进程可对该区域进行读写操作，实现数据共享和交换。通过发送信号或操作信号量实现进程间的同步和通信。进程间通信方式

死锁及处理策略03

在两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法向前推进。互斥条件、请求和保持条件、不剥夺条件、环路等待条件。死锁概念及产生条件产生条件死锁概念

通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个来防止发生死锁。死锁预防在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态，从而避免发生死锁。死锁避免银行家算法。常用的死锁避免算法死锁预防与避免方法

允许系统在运行过程中发生死锁，但可设置检测机构及时检测死锁的发生，并采取适当措施加以清除。死锁检测将系统从死锁状态中恢复过来，常用的实施方法有撤销进程和资源分配图化简两种。死锁恢复死锁检测与恢复技术

线程、多线程编程及实现方式04

线程定义线程是操作系统中进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。线程属性线程具有就绪、阻塞和运行三种基本状态，并具有就绪状态→运行状态，运行状态→阻塞状态，阻塞状态→就绪状态三种状态转换方式。线程与进程的关系线程是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。线程概念及属性

基于线程的并发编程01多线程编程是指在一个进程中创建多个线程，这些线程可以并发执行，共享进程的资源，从而提高程序的执行效率。线程同步与互斥02在多线程编程中，由于多个线程共享进程资源，因此需要采用同步机制来协调各个线程的执行顺序，以避免数据不一致或竞态条件等问题。常见的同步机制包括互斥锁、条件变量、信号量等。线程通信03多线程编程中，线程之间需要进行通信以协同完成任务。常见的线程通信方式包括管道、消息队列、信号等。多线程编程模型

用户级线程由用户程序实现，不依赖于操作系统内核，而内核级线程则由操作系统内核实现。用户级线程具有更好的可移植性和灵活性，但内核级线程具有更高的执行效率和更好的系统支持。轻量级进程是一种用户级线程的实现方式，它与内核级线程的主要区别在于是否依赖于操作系统内核。轻量级进程具有较小的开销和较快的上下文切换速度，但无法实现真正的并行执行。而重量级进程则是操作系统内核进行调度和管理的基本单位，具有更好的系统支持和更高的执行效率，但开销较大。不同的线程实现方式具有各自的优缺点。用户级线程具有更好的可移植性和灵活性，但无法实现真正的