天大《操作系统原理》学习笔记二

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1、操作系统原理—学习笔记二主主主主题题题题：：：：《操作系统原理》学习笔记内内内内容容容容：：：：《《《操作系统原理《操作系统原理》》》学习笔记》学习笔记二二二二——进程管理处理机是计算机系统的核心资源。操作系统的功能之一就是处理机管理。计算机系统的效率主要是由处理机决定的。处理机管理是整个操作系统的核心。现代计算机系统多数是多道系统，且为单处理机系统。处理机要同时运行多个作业的程序。合理有效地管理和分配处理机资源，是操作系统的一个十分重要的任务。处理机管理就是按照一定策略对处理机进行合理调配、以满足

2、用户作业运行的需要。为了准确地描述系统内多个作业的运行情况，以及对系统资源的管理和分配的情况，在现代计算机系统中都采用进程的概念。现代计算机系统都是以进程作为分配资源和独立运行的基本单位。所以处理机管理实质上是进程管理。一一一、一、、、进程的基本概念进程的基本概念进程是操作系统中最重要的、最基本的概念。对操作系统的设计和研究都是以进程作为出发点。进程的概念是从程序中产生的，但它与程序有着本质的不同。1、程序的顺序执行程序是“一组有序的操作序列”。“操作”：机器指令、高级语言中的语句。“有序”：操作必

3、须按照严格的先后次序进行，必须在前一个操作完成后，才能执行下一个操作。一个复杂的程序也可以分为若干个程序段，各个程序段也是依照一定的次序逐个执行。程序本身具有的顺序执行的特点。在单道系统中程序执行时，具有顺序执行的特点，所以又把单道系统中的程序称为顺序程序。顺序程序具有如下特性：
顺序性、程序运行时处理机必须严格按照程序所规定的顺序执行有关操作。
可再现性、如果程序在不同的时间重复执行，只要执行时的初始条件相同，程序运行结果必然相同。操作系统原理—学习笔记二
封闭性、程序在运行时独占全部系统资源，这

4、些资源的状态只由程序本身确定，只有该程序的操作才能改变资源的状态。所以，程序在执行过程中不会受到外界因素的影响。
与时间无关性。程序的运行结果与它执行的速度无关。2、程序的并发执行由于通道技术和中断技术的不断完善，计算机系统出现了处理机与外部设备的并行工作方式，使得处理机可以同时运行多个用户的程序。这就是多道程序设计系统。在多道系统中，由于程序的运行环境发生了根本的变化,程序的执行方式有了本质的变化，它们从顺序执行成为并发执行。程序的并发执行是指一个程序的若干个程序段可以同时在系统中执行，它们在执行

5、时间是重叠的。执行时间上有重叠的几个程序称为并发程序。“同时”和“执行时间重叠”是一个宏观概念。从微观上看，处理机在任一时刻只能执行一个程序，并发程序是在处理机上交替运行的。由于程序的并发执行使得系统资源不再由一道程序独占，而是由多道程序共享。程序的并发执行和资源共享之间是相辅相成的。只有允许程序的并发执行，才存在资源共享的问题；只有有效地实现资源共享，才使得程序可以并发执行。多道系统中程序的并发执行和资源的共享，使得程序的运行环境有了根本的变化，并发执行的程序产生了与单道环境下顺序程序完全不同的特

6、性。并发程序具有以下特性：
并发性并发程序的若干程序段同时在系统中运行。这些程序段的执行在时间上是重叠的，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。
开放性由于系统中的并发程序共享系统资源，资源的状态不再由一个程序确定，而是由多个程序的执行过程共同决定的。而程序在执行中与资源状态等外部因素有关，所以程序不再具有封闭性。程序在两次运行中，即使初始条件相同，它的运行结果可能完全不同，并发程序失去了可再现性。beginintegerN;N:=0;cobeginprogramA:beginL1:

7、······;N:=N+1;操作系统原理—学习笔记二gotoL1;end;programB:beginL2:······;print(N);N:=0;gotoL2;end;coend;end;程序A和B是并发执行的，它们根据运行环境的情况按照各自独立的速度运行。由于它们共享一个变量N，而N的值是由这两个程序共同确定的。所以一个程序的执行结果，与它和另一个程序的相对执行速度有密切的关系。①A执行5次循环后，N的值是5。它第6次循环时，在执行N:=N+1语句前，系统把处理机分配给程序B使用。程序B在执行

8、print(N)时，打印N的值5。②A执行第6次循环时，在执行N:=N+1语句之后，处理机分配给程序B使用。程序B在执行print(N)时，打印N的值6。两次运行结果截然不同。
相互制约性有些并发程序同属于一个作业，它们需要共同协作完成某一任务，这些程序之间必定存在制约关系。并发程序由于在逻辑上或功能上存在的联系而产生的制约，称为直接制约。几个具有相对独立功能的并发程序，虽然它们在完成各自的功能方面不存在任何联系，但当它们竞争使用某一种共享资源时，将互相产生制约，获得