计算机操作系统教程（第二版） 第3章 进程管理

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1、第3章进程管理3.1引言3.2进程的引入和定义3.3进程的状态和进程控制块3.4进程控制3.5线程的基本概念3.6进程调度3.7进程通信3.8死锁问题本章学习目标进程的概念进程的实体、状态及状态的演变进程的控制与调度进程之间的关系协调进程的通信死锁问题及解决3.1引言处理机管理是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的分配问题。也就是说把CPU（中央处理机）的使用权分给某个程序，通常把这个正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入内存后我们把它称为进程。处理机管理分为作业管理和进程管理两个阶段去实现处理机的分配，常常又把直接实行处理机时间分配的进程调度工作作为处理机管

2、理的主要内容。进程管理的主要功能是把处理机分配给进程以及协调各个进程之间的相互关系。它是由进程调度程序和进程控制（控制进程状态转换）程序这两部分内容组成的。返回首页3.2进程的引入和定义3.2.1进程的引入3.2.2进程的定义返回首页3.2.1进程的引入1．程序的顺序执行及其特性2．资源共享3．程序的并发执行及其特性1．程序的顺序执行及其特性图3.1表示每次仅能调度一个用户作业进行操作的先后次序。输入、计算和打印输出工作只能串行执行，我们可以把程序的执行过程看作是一系列状态转变过程，每执行一个操作，系统就从一种状态变成另一种状态。图中I表示输入操作，P表示处理操作，O表示输出操

3、作。图3.1顺序处理操作的先后次序由上述顺序程序的执行情况可以看出，一切顺序执行的程序都具有下列特性：（1）顺序性。程序在处理机上执行时，其操作只能严格地按照所规定的顺序执行，后继操作只有在前一操作执行完毕之后方能执行，否则就会发生程序逻辑错误。（2）资源独占。程序在执行过程中独占全部资源，资源状态的改变只与程序本身有关，而与外界环境无关。（3）结果的无关性。第一，指程序执行的结果与其执行速度无关。第二，是指只要程序的初始条件不变，当重复执行时，一定能得到相同的结果。2．资源共享操作系统是用来实现对计算机资源进行管理的一个大型系统程序，其基本特征之一就是资源共享。这里的资源就是

4、指计算机处理一个任务或一个作业时的所有硬设备（处理机、内存、外存、输入/输出设备等）和软设备（文件、程序、数据、信息等）的总称。所谓资源共享，就是指计算机中并发执行的多个程序交替使用计算机硬件和软件资源。操作系统提供了两种实现资源共享的方法。（1）由操作系统统一管理和分配。（2）由进程自行使用。I1P1O1I2P2O2I3P3O3作业1图3.2并行计算的先后次序3．程序的并发执行及其特性在大多数计算问题中，仅要求操作在时间上是部分有序的。有些操作必须在其他操作之后执行，另外有些操作却可以并行地执行。如图3.2所示，其先后次序是：I1先于P1和I2；P1先于O1、P2和I3；O1

5、先于O2，P3……部分有序使某些操作的并行执行成为可能，如I2和P1，I3，P2与O1等操作的执行可以在时间上互相重叠。通常，程序的制约方式有如下两种。（1）间接制约方式。（2）直接制约方式。无论是操作系统自身的程序还是用户程序，通常总是存在一些相对独立、但又能并发执行的程序段。为了合理利用系统资源，更好地发挥各种资源的效益，使各种物理设备之间的时间性限制条件减少到最低限度，最大限度地提高系统的效率，因而引出了多道程序方法。其实质是减少程序的顺序性，提高系统的并行性。返回本节3.2.2进程的定义。进程是现代操作系统的一个基本概念，是并发程序出现后出现的一个重要概念，它是指程序在

6、一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度运行的一个独立单位，有时也称为活动、路径或任务。进程，作为程序执行的过程，至少有两个方面的性质：一是它的活动性，即进程是动态变化的，且总有一个从创建到消亡的过程；二是它的并发性，即多道程序中每个进程的执行过程，总是与其他执行过程并发执行的。进程与程序的区别和相互关系：（1）动态性和静态性。（2）从结构上看每个进程的实体都是由程序段和相应的数据段两部分构成的，这一特征与程序的含义相近。（3）一个进程可以涉及到一个或几个程序的执行。（4）并发性。（5）进程具有创建其他进程的功能。（6）操作系统中的每一个程序都是在一个进程现场中运行的

7、。进程通常分为两类，一类是系统进程，另一类是用户进程。它们的区别是：（1）系统进程是操作系统用来管理系统资源并行活动的并发软件。（2）系统进程之间的关系由操作系统自己负责。（3）系统进程直接管理有关的软、硬设备的活动。（4）在进程调度中，系统进程的优先级高于用户进程。返回本节3.3进程的状态和进程控制块3.3.1进程的状态及状态变化图3.3.2进程的结构、进程控制块及组织方式返回首页3.3.1进程的状态及状态变化图（1）运行状态：进程正在处理机上运行的状态，该进程已获得必要的资源，也获得了处