汤小丹操作系统第二章

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1、第二章　进程管理2.1进程的基本概念2.2进程控制2.3进程同步2.4经典进程的同步问题2.5进程通信2.6线程2.1进程的基本概念2.1.1　程序的顺序执行及其特征1.程序的顺序执行通常可以把一个应用程序分成若干个程序段，在各程序段之间，必须按照某种先后次序顺序执行，仅当前一操作(程序段)执行完后，才能执行后继操作。例如，在进行计算时，总须先输入用户的程序和数据，然后进行计算，最后才能打印计算结果。这里，我们用结点(Node)代表各程序段的操作(在图2-1中用圆圈表示)，其中，I代表输入操作，C代表

2、计算操作，P为打印操作；另外，用箭头指示操作的先后次序。这样，上述的三个程序段的执行顺序可示于图2-1(a)中。对一个程序段中的多条语句来说，也有一个执行顺序问题，例如对于下述三条语句的程序段:S1:a:=x+y；S2:b:=a-5；S3:c:=b+1；其中，语句S2必须在语句S1之后(即a被赋值)才能执行；同样，语句S3也只能在b被赋值后才能执行。因此，这三条语句应按图2-1(b)所示的顺序执行。图2-1程序的顺序执行2.程序顺序执行时的特征(1)顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即

3、每一操作必须在上一个操作结束之后开始。(2)封闭性：程序是在封闭的环境下执行的，即程序运行时独占全机资源，资源的状态(除初始状态外)只有本程序才能改变它。程序一旦开始执行，其执行结果不受外界因素影响。(3)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。程序顺序执行时的特性，为程序员检测和校正程序的错误带来了很大的方便。2.1.2　前趋图前趋图(PrecedenceGraph)是一个有向无循环图，记为DAG(Di

4、rectedAcyclicGraph)，用于描述进程之间执行的前后关系。图中的每个结点可用于描述一个程序段或进程，乃至一条语句；结点间的有向边则用于表示两个结点之间存在的偏序(PartialOrder，亦称偏序关系)或前趋关系(PrecedenceRelation)“→”。→={(Pi，Pj)

5、PimustcompletebeforePjmaystart}，如果(Pi，Pj)∈→，可写成Pi→Pj，称Pi是Pj的直接前趋，而称Pj是Pi的直接后继。在前趋图中，把没有前趋的结点称为初始结点(Initia

6、lNode)，把没有后继的结点称为终止结点(FinalNode)。此外，每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点所含有的程序量或结点的执行时间。在图2-1(a)和2-1(b)中分别存在着这样的前趋关系：Ii→Ci→PiS1→S2→S3和对于图2-2(a)所示的前趋图，存在下述前趋关系：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}→={

7、(P1，P2)，(P1，P3)，(P1，P4)，(P2，P5)，(P3，P5)，(P4，P6)，(P4，P7)，(P5，P8)，(P6，P8)，(P7，P9)，(P8，P9)}应当注意，前趋图中必须不存在循环，但在图2-2(b)中却有着下述的前趋关系：S2→S3，S3→S2图2-2前趋图2.1.3　程序的并发执行及其特征1．程序的并发执行在图2-1中的输入程序、计算程序和打印程序三者之间，存在着Ii→Ci→Pi这样的前趋关系，以至对一个作业的输入、计算和打印三个操作，必须顺序执行，但并不存在Pi→Ii

8、+1的关系，因而在对一批程序进行处理时，可使它们并发执行。例如，输入程序在输入第一个程序后，在计算程序对该程序进行计算的同时，可由输入程序再输入第二个程序，从而使第一个程序的计算操作可与第二个程序的输入操作并发执行。一般来说，输入程序在输入第i+1个程序时，计算程序可能正在对第i个程序进行计算，而打印程序正在打印第i-1个程序的计算结果。图2-3示出了输入、计算和打印这三个程序对一批作业进行处理的情况。图2-3并发执行时的前趋图在该例中存在下述前趋关系：Ii→Ci，Ii→Ii+1，Ci→Pi，Ci→C

9、i+1，Pi→Pi+1而Ii+1和Ci及Pi-1是重迭的，亦即在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+2S2:b:=y+4S3:c:=a+bS4:d:=c+b图2-4四条语句的前趋关系2．程序并发执行时的特征1)间断性程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作，致使在这些并发执行的程序之间，形成了相互制约的关系。例如，图2-3中的I、C和P是三个相互合作的程序，当计算程序完