计算机操作系统入门第二章

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1、第3课进程管理本次课学习如下知识：•进程的概念•程序的并发执行•进程及其特征•进程的状态•进程控制块FCB•进程调度•进程控制•进程协作•进程间的通信•线程第2章进程管理处理机是计算机系统中最重要的资源之一，操作系统对处理机的管理是最重要的功能之一。操作系统负责如下活动和进程管理：创建、删除用户进程和系统进程，进程调度，进程同步，进程通信，以及进程死锁的处理。本章将讨论如下几个方面的知识：1．进程的概念：进程的状态、进程的调度、进程操作与协作、进程的通讯、进程的特征。2．进程的同步：同步的概念、同步的实现。3．处理机调度：调度标准、调度算法、多处理机调度、实时

2、调度、算法评估。4．死锁：死锁的定义、死锁的特点、死锁的处理、死锁的预防、死锁避免、死锁检测、死锁的恢复。2.1进程的概念2.1.1程序的并发执行1．程序的顺序执行的特点•顺序性：•封闭性：•可再现性：2．程序的并行执行•并发程序比起顺序程序具有高得多的复杂性。•程序与计算不再一一对应。•计算之间存在复杂的相互制约关系。2.1.3进程的状态进程包含以下几个状态：•运行状态：•就绪状态：•阻塞状态：进程的三种关系是可以转换的，它们之间的转换关系如下图所示进程状态的转换2.1.4进程控制块PCB•进程控制块是用于对当前系统中的进程进行控制和管理。•进程控制块描述和

3、记录了进程在整个生命周期内动态变化的数据结构特征。•PCB是进程存在的惟一标志。1．进程控制块中的信息•进程标识：•进程状态：•程序计数器：•CPU调度信息：•CPU寄存器：•内存管理信息：•输入/输出状态信息：2．PCB的组织方式•链接方式：•索引方式：2.1.5进程调度1.调度队列•进程的作业队列：•进程的就绪队列：由一个链表组成，链表的头包含着指向第一个进程PCB的指针和指向最后一个进程PCB的指针。•进程的等待队列：2.进程调度程序•进程调度•作业调度程序3.进程切换系统要储存老进程的状态信息，同时还要装入新进程的状态信息。2.1.6进程控制操作系统的

4、进程创建和撤消机制。1．进程创建•子进程，父进程。•导致一个进程去创建另一个进程的典型事件：用户登录、作业调度、提供服务。2.进程撤消•进程的删除。•进程的终止。•引起进程终止的事件：正常结束、异常结束、外界干预。2.1.7进程协作•独立进程与是协作进程。•允许进程协作的原因：⑴信息共享：⑵加快运算速度：⑶模块化：⑷方便：2.1.8进程间的通信•协作进程通过共享内存实现它们之间的通信。•操作系统提供的进程通信设施IPC实现进程之间的通信。•IPC的最佳方案是消息传递系统。1.消息传递系统⑴直接通信：模式1：对称地址形式。在直接通信方式中每一个要通信的进程必须显

5、示接收信息进程名和发送信息进程名。其定义形式为：Send(P,Message)—给进程P发送信息。Receive(Q,Message)—从进程Q接收信息。模式2：非对称地址形式。由发送进程指定通信进程名，而接收进程则不要求。其格式为：Send(P,Message)—给进程P发送信息。Receive(ID，Message)—从任何进程接收信息。其中：变量ID将会被进程名所代替。⑵间接通信对于间接通信，发送和接收的消息都是放在信箱中，每个信箱都有惟一的标识。其Send和Receive可定义如下：Send(A,Message)—将信息发送至A信箱。Receive(A

6、,Message)—从A信箱接收信息。这种模式下，其通信链有如下特点：①仅仅当一对进程具有共享信箱时，他们之间可建立连接。②一个连接也可能与两个以上的进程有关。③每一对通信进程之间，可能有许多不同的连接，而每一个连接对应一个信箱。•如果信箱属于一个进程（也就是信箱是进程的地址空间的一部分），则当这个进程终止时，它的信箱也就随之消失。•如果一个信箱属于操作系统，则它是独立的而不属于任何进程，因此操作系统提供了一种机制而允许进程作如下操作：创建新信箱、通过信箱发送和接收信息、删除信箱。2．缓冲区无论通信是直接还是间接，进程间的信息交换都驻留在缓冲区中的临时队列中。

7、这种队列有三种实现方法：•零容量：•有界容量：•无界容量：2.1.9线程为了减少系统的开销，提高程序的并发执行效率，而产生了线程的概念。1.线程简介•轻量级进程：是被系统独立调度和CPU的基本运行单位。•多线程：2．多线程的优点多线程编程的优点可有以下四点：•响应：•资源共享：•经济：•多处理器结构的应用：3．用户线程和内核线程•线程的实现方式：用户线程、内核线程。•用户线程•内核线程小结进程的概念是操作系统最重要的概念。处理机的管理主要是进程的管理。学习本章时，首先要理解进程的概念、处理机调度的概念、死锁的概念。重点知识是：一是与进程管理有关的的知识，包括进

8、程状态、进程调度、进程协作、进程通讯、