第2讲进程管理之进程的概念

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1、第二讲进程管理之进程的基本概念还是基本概念一、前趋图(一)前趋图1、作用：为了描述进程之间执行的前后关系，我们常常采用前趋图方式。2、定义：前趋图是一个有向无循环图DAG(DirectedAcyclicGraph)。图中每个节点表示一条语句、一个程序段或进程。有向边表示在两节点之间存在的偏序或前趋关系，表示为“→”，描述为：→＝{(Pi,Pj)

2、在Pj开始前Pi必须完成}如果（Pi，Pj）∈→，也就是Pi和Pj存在偏序或前趋关系，那么可写成Pi→Pj，其中我们说Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继。每个节点有一个重量，也就是权值，表示节点所含

3、的程序量或者节点的执行时间。*从前趋图的概念我们可知，前趋图中一定没有循环。在该前趋图中：存在下面的前趋关系：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}={(P1,P2),(P1,P3),(P1,P4),(P2,P5),(P3,P5),(P4,P6),(P4,P7),(P5,P8),(P6,P8),(P7,P9),(P8,P9)}（二）程序的顺序执行程序在执行时，把一个程序分成若干个程序段，

4、它们必须按照某种先后次序顺序执行，也就是前一个操作完成，后面的操作才能执行。前趋图如下顺序执行前趋图说明：I:输入操作　C:计算操作　P:打印操作；在进行计算时，总是先输入用户的程序和数据，然后进行计算，最后将结果打印出来。语句的顺序执行：语句顺序执行说明：S1，S2，S3这三条语句顺序执行。这个我们经常见到。程序顺序执行的特征：顺序性：前一操作完成，后一操作才能进行。封闭性：程序在封闭的环境下运行，即程序运行时独占全部系统资源。可再现性：只要程序执行时的环境相同，程序每次运行结果相同。（三）程序并发执行概念：程序的并发执行：一组在逻辑上互相独立的

5、程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上相互重叠。现在来理解这个概念：从两点来理解。首先，程序段在逻辑上是没有关联的。例如一个是A程序的打印程序段，一个是B程序的计算程序段。其次，这几个不关联的程序段在执行时间上是重叠的。也就是一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的执行方式。例如A程序的打印程序段尚未执行完，B程序的计算程序段已经开始执行。★注意：并发和并行的区别：我们来仔细理解一下我们知道并发是宏观上同时，微观上分时。程序的并行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。是多道程序在同一时刻执行。一般要多硬件支持实现，并行执行不

6、等于时间上的重叠。看课本的例子讲一下，如下图说明：这里我们可以看到，第三个程序的输入I3和第二个程序的计算C2和第一个程序的打印P1，正在并发执行。并发执行的特征：1、间断性：是指程序在执行中一般是“执行—暂停执行—执行”，间断执行的。间断性产生的原因是，程序执行时的相互制约，这种制约是由于程序并发执行而产生的，因为程序在并发执行中可能会对共享资源或为同一项任务的执行而产生制约。是有点太抽象了那么看课本的例子。就明白了，程序A将使用打印机，可是它却被程序B占用。那么程序A就必须等待这个就是典型的因为共享资源而造成的间断。2、失去封闭性：封闭性是指程

7、序运行时独占资源，只有本程序能改变它。但是在并发执行时，各程序都可共享资源，因此失去封闭性。3、不可再现性：程序并发执行时，失去可再现性。例如当两个程序共享一个变量时，可能造成不可再现性。程序的并发执行破坏了程序的可再现性。见课本例子。4、通信性：对于相互合作的程序，为了更有效地协调运行，相互之间需要进行通信。5、独立性：并发程序在运行过程中，既然是作为一个独立的运行实体，它也必然具有作为一个单位去获得资源的独立性。程序并发执行条件（Bernstein条件）程序并发执行时的不可再现性是不允许的，因此必须采取措施保证其再现性。读集：R(Pi)={a1

8、,a2,...,am}，为程序Pi在执行期间所需参考的所有变量的集合写集：W(Pi)={b1,b2,...,bn}，为程序Pi在执行期间所要改变的所有变量的集合两个程序是否能并发执行，可根据Bernstein条件来判断，该条件是：R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={　}满足伯恩斯坦条件则能并发执行。例如：四条语句：S1：a:=x+yS2：b:=z+1　S3：c:=a-b　S4：w:=c+1读集和写集是：R(S1)={x,y}　R(S2)={z}　R(S3)={a,b}　R(S4)={c}W(S1)={a}W(S

9、2)={b}W(S3)={c}　W(S4)={w}可见，S1和S2可并发执行，因为满足Bernstein条件；S1和S3不