操作系统第二章学习纲要

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1、第2章进程管理辅导与自测2.1本章知识点进程是操作系统中最基本、最重要的概念之一，在计算机系统中，进程不仅是最基本的并发执行的单位，而且也是分配资源的基本单位。引入进程这个概念，对于我们理解、描述和设计操作系统具有重要意义。本章的主要知识点为：（1）进程的概念进程是程序在并发环境中的执行过程。进程最根本的属性是动态性和并发性。要注意进程与程序的区别。进程的五个基本特征是：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性。一个进程实体通常由程序、数据、栈和进程控制块（PCB）这四部分组成。进程控制块是进程组成中最关键的部分。每个进程有唯一的进程控制块。操作系统根据PCB对进程实施控制和管理。进程的动态

2、、并发等特征是利用PCB表现出来的。为了对所有进程进行有效地管理，常将各进程的PCB用适当的方式组织起来。一般说来，进程队列有以下几种方式：线性方式、链接方式和索引方式。进程有三个基本状态：运行态、就绪态和阻塞态。在一定的条件下，进程的状态将发生转换。下图所示为进程的状态及其转换。运行态分配到CPU时间片到等待某事件发生所等待的事件发生阻塞态就绪态图进程状态及其转换（2）进程管理就如同人类的族系一样，系统中众多的进程也存在族系关系：由父进程创建子进程，子进程再创建子进程，从而构成一棵树形的进程族系图。进程作为有“生命期”的动态过程，对它们的实施管理主要包括：创建进程、撤消进程、挂起进程、恢

3、复进程、改变进程优先级、封锁进程、唤醒进程、调度进程等。在Linux系统中，进程有5种状态。进程分为系统进程和用户进程。其中，系统进程只运行在内核模式下；用户进程既可以在用户模式下运行，也可以通过系统调用等运行在内核模式下。Linux的task_struct结构相当于其进程控制块。Linux系统对进程的操作常用命令有：ps、kill、sleep等。常用的系统调用有：fork，exec，wait，exit，getpid，sleep，nice等。（3）进程通信进程通信是指进程间的信息交换。根据进程间交换信息量的多少，分为高级进程通信和低级进程通信。进程的同步与互斥是指进程在推进时的相互制约关系

4、，属于低级进程通信。一般来说同步反映了进程之间的协作关系17，往往指有几个进程共同完成一个任务时在时间次序上的某种限制，进程相互之间各自的存在及作用，通过交换信息完成通信。如接力比赛中一组队员使用接力棒等。进程互斥体现了进程之间对资源的竞争关系，这时进程相互之间不一定清楚其它进程的情况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约，因而使用更广泛。如打篮球时双方挣抢篮板球等。我们用信号量（Semaphore）及P，V操作来实现进程的同步和互斥。生产者-消费者问题是经典的进程同步和互斥问题。（4）死锁死锁是指多个进程循环等待他方占有的资源而无限期地僵持下去的局面。计算机系统产生死锁的根本原因就是资源有

5、限且操作不当。一种原因是竞争资源引起的死锁，另一种原因是由于进程推进顺序不合适引发的死锁。产生死锁的四个必要条件是：互斥条件，不可抢占条件，占有且申请条件，循环等待条件。如果在计算机系统中同时具备这四个必要条件时，那么会发生死锁。一般地，解决死锁的方法分为死锁的预防、避免、检测与恢复三种。《进程管理》学习重点和要求　　考核学生对进程定义、进程的状态及其转换、进程的组成、竞争条件和临界区、进程的同步与互斥、信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用、死锁的概念和产生死锁的必要条件等的内容学习情况。　　【掌握】　　1.进程的定义：进程是程序在并发环境中的执行过程。　　进程与程序的主要区别。进程最基本的属性

6、是动态性和并发性。　　2.进程的状态及其转换　　进程的3种基本状态是：运行态、就绪态和阻塞态。掌握教材33页的进程状态及其转换图。　　3.进程的同步与互斥的概念。可以简单理解为：同步是协作，互斥是竞争。　　4.信号量和Ｐ、Ｖ操作及其一般应用。　　运用信号量机制和Ｐ、Ｖ操作，解决并发进程一般的互斥和同步问题。解决此类问题的一般方式：17　　(1)根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类；　　(2)确定进程间的制约关系——是互斥，还是同步；　　(3)各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值；　　(4)用P、V操作写出相应的代码段；　　(5)验证代码的正确性：设以不同的次

7、序运行各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。　　【理解】　　1.多道程序设计概念及其优点。　　2.进程的一般组成，应深入理解进程控制块的作用。每个进程有惟一的进程控制块。　　3.Linux进程管理的基本命令：ps、kill、sleep。　　4.理解进程临界资源和临界区的概念，进程进入临界区的调度原则。信号量概念，P、V操作执行的动作。　　5.死锁的概念；死锁的4个必要条件：互斥条件、不可抢占条件、占