[工学]西安交通大学操作系统原理课件第三章

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1、Chapter3:ProcessesProcessConceptProcessSchedulingOperationsonProcessesInterprocessCommunicationExamplesofIPCSystemsCommunicationinClient-ServerSystems3.1进程的引入Anoperatingsystemexecutesavarietyofprograms:操作系统执行各种程序Batchsystem–jobs批处理系统-作业Time-sharedsystems–userpr

2、ogramsortasks分时系统-用户程序或任务Allowmultipleprogramstoloadedintomemoryandtobeexecutedconcurrently.为了提高资源利用率,现在的操作系统多为并发执行，具有许多新的特征。3.1进程的引入OS基本特性是并发与共享，即在系统中（内存）同时存在几个相互独立的程序，他们交叉地运行，并共享资源，这就会引起诸如:资源的竞争程序之间的合作与协同程序之间的通信等问题。要解决这些问题，用程序的概念已经不能描述程序在内存中运行的状态，必须引入新的概念－－进程

3、程序的顺序执行顺序环境计算机系统只有一个程序在运行，该程序独占系统中所有资源，其执行不受外界影响程序顺序执行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。程序的并发执行并发环境: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。例：设系统中有n个作业，每个作业都有三个处理步骤，输入、处理、输出，即Ii,Ci,Pi(i=1,2,3,...,n)。I1、C1、

4、P1的执行必须严格按照I1，C1，P1的顺序，而P1与I2，C1与I2，I3与P1是可以同时执行的。Dijkstra给出了一种描述：CobeginS1;S2;...;SNCoend;其中：Si(i=1,2,3,...,n)，co是concurrent的头两个字符。表示这n个语句是可以并发执行，如图示：程序并发执行的描述程序并发执行的特点间断性；失去封闭性；不可再现性。程序并发执行的特点间断性：程序的并发执行因竞争资源，而呈现出“执行—暂停—执行”的间断性活动规律例如：2个并发程序都要使用打印机，其中1个就要等待。程序

5、并发执行的特点失去了封闭性：程序执行的结果不仅依赖于程序的初始条件，还依赖于程序执行时的相对速度。不可再现性：由于失去封闭性，初始条件相同，但是结果不一定相同。程序并发执行的特点例如：观察者/报告者，有两个循环程序A和B，它们共享一个变量N。程序A每执行一次时都要做N:＝N＋1操作；程序B每执行一次时，都要做print（N）操作，然后再将N置成“0”，程序A和B以不同的速度运行。可能出现多报或漏报。（假定某时刻变量N的值为n）多道程序设计对OS的要求如何描述并发程序的执行：引入进程，及其状态如何实现并发程序运行：进程

6、控制与调度如何处理资源的竞争与程序间的合作：并发控制与通信如何解决死锁：死锁策略……3.2ProcessConcept进程概念为了描述并发程序的执行情况，需要引入一个反映程序动态特征的概念----进程。进程的概念来自于麻省理工的MULTICS、IBM的TSS/360，在IBM的OS/360/370系统中也曾叫过任务（task)。3.2ProcessConcept进程概念Process–aprograminexecution;一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。Aprogramisapassi

7、veentity;aprocessisanactiveentity.Aprocessincludes:ProgramcounterStackDatasectionProcessinMemory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。进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，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，一个进程可对应多个程序。Processa

8、ndProgram进程的特征结构特征：进程实体=程序段+相关的数据段+PCB。动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，因此动态性是进程的最基本的特征。并发性：多个进程实体同存在于内存中，且能在一段时间内同时运行。是最重要的特征。独立性：指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度