操作系统中的进程通信

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1、万方数据2007年第3期(总第103期)牡丹江教育学院学报JOURNALOFMUDANJIANGCOLLEGEOFEDUCATl0NNo．3，2007SerialNo．103操作系统中的进程通信谷立东(牡丹江教育学院，黑龙江牡丹江157005)[摘要]操作系统是计算机及其相关专业最重要的专业主干课程。而进程是操作系统中最重要、最基本的概念之一，所以有关进程的教学在计算机专业中的地位是十分重要的。笔者根据多年的教学体会，对操作系统中有关进程的教学方法进行了探讨。[关键词]操作系统；进程通信；同步；互斥[中图分类号]TP31[文献标识码]A[文章编号]1009—23

2、23(2007)03一0096一02操作系统是计算机及其相关专业最重要的专业主干课程。操作系统的重要特征是程序的并发执行，即在系统中能同时存在两个以上正在执行的程序，以提高计算机系统的资源利用率。进程概念的引入就是为了描述程序并发执行所产生的这些新特性。计算机的处理器是重要的系统资源，如何充分发挥处理器的功能是历来系统设计者要解决的问题。处理器的管理实际上被归结为进程的管理。一、进程及进程的状态转换进程(process)是操作系统中最重要、最基本的概念之一，它是系统分配资源的基本单位。进程概念的引入是为了描述系统中的各种并发活动。1．进程进程(process)是

3、一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。进程(process)具有动态性、并发性等特点。反映进程动态特性的是进程状态的变化。进程要经历创建、等待资源、就绪准备执行，以及执行和执行后释放资源、消亡等几个过程和状态。2．进程的表示与状态进程在其存在过程中，由于各进程并发执行相互制约，使它们的状态不断发生变化。操作系统中进程的状态有许多种，但最基本的是代表进程生命周期的三种状态：(1)就绪(Ready)状态：已经获得除CPU以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。(2)运行(Running)状态：已经获得CPU及其他运行资源，正在执行的进程处于运行状态

4、。(3)阻塞(Blocked)状态：正在运行的进程因某种原因而暂停运行，等待某个事件的发生，此时处于阻塞状态。3．进程的状态转换从进程本身来说，运行状态和就绪状态所具备的条件是一样的。如果有多个CPU，它们都可以运行。处在运行状态的进程，若系统根据某一调度算法，让其运行一定时间后，剥夺其处理机，那么它就转变成就绪状态。如果在运行过程中需要等待某一事件发生，则转变成阻塞状态。当引起阻塞的原因解除后，即回到就绪状态。对于进程状态的转换过程，在教学中我们要引导学生注意如下几点：(1)进程从阻塞态到运行态，必须经过就绪态而不能直接转换到运行态。(2)一个进程由运行态转换

5、为阻塞态一般是由运行进程自己主动提出的。(3)一个进程由阻塞态变为就绪态总是由外界事件引起的，而不是由该进程自己引起的。进程状态发生变化的原因和条件归根到底是由于进程之间的相互制约关系引起的，即进程之闯要求同步和相互通信，或是竞争共享资源。4．进程实体进程既然是一个数据集合上的运行过程，那么进程就不只是一个概念，而是相应地有个实体。进程实体由三部分组成：(1)程序。(2)数据集合。(3)进程控制块PCB(processControlBlock)。其中PCB是进程存在的唯一标志，它是记录进程生存期内状态变化的重要数据结构。系统通过PCB来控制、管理进程。二、进程通

6、信进程问的数据交换方式称为进程通信。在操作系统的支持下，系统中各个进程独立地、并发地执行。它们或者共享系统资源，或者合作完成某一项工作，因而它们不可能完全独立，它们之间往往存在某种彼此依赖或相互制约的关系。这种关系通常表现在两类问题上：互斥和同步。为了协调好进程之间的关系，使它们正确地向前推进，系统必须提供某种通信机制的相应的进程通信原语。1．原语用户以系统调用的方式来使用这些进程控制的接口程序，这些系统调用通常被称为原语。引用原语这个名词，在于强调它在执行中间不可打断的连续性，以与一般的系统调用相区别。在教学中可以绘学生把原语解释为原子操作(AtomicOpe

7、ratmn)，既一个不可分割的操作。2．临界资源与临界区我们把一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源[收稿日期]2007--01—15[作者简介]谷立东(1967一)，女，黑龙江牡丹江人，牡丹江教育学院讲师。·96·万方数据(CriticalResource)；把一个进程访问临界资源的那段程序代码称为临界区(CriticalSection)。操作系统对临界区的使用原则是：空闲让进，忙则等待，有限等待，让权等待。3．进程的互斥(mutualExclusion)就是两个进程不能同时进入访问同一临界资源的临界区。4．进程的同步(Synchronize)是指相互合作的

8、进程之间需要交换一定的信