第二章-进程(线程)管理

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1、重点回顾操作系统的四大特征并发行、共享性、虚拟性和异步性操作系统结构第二章进程(线程)管理本章内容2.1进程的基本概念2.2进程控制2.3进程同步2.4进程通信2.5线程2.1进程的基本概念2.1.1程序执行过程1．前趋图2.1进程的基本概念2．顺序执行及其特征程序顺序执行具有如下特征。（1）顺序性。处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行,每一操作必须在上一操作结束之后才能开始。（2）封闭性。程序在封闭环境下运行，独占系统所有资源。即程序一旦开始运行，其执行结果不受其它程序和外界因素影响。（3）可再现性。只要程序执行时的初始条件和执行环境相同,程序重复执行

2、时获得完全相同结果。2.1进程的基本概念3．并发执行及其特征2.1进程的基本概念并发执行的多个程序的特征：（1）间断性。程序在执行过程中，由于等待资源或与其它程序协作完成任务，每个程序的执行过程往往不是“一气呵成”，而是呈现出“执行－暂停－执行”的间断性活动规律。（2）失去封闭性。程序并发执行时,多个程序共享系统资源,系统资源的状态将由多个程序改变。即一个程序在运行时，其运行环境会受其它程序的影响，失去了顺序执行的封闭性。2.1进程的基本概念（3）相互作用和制约性。并发执行程序既有相互独立的一面，表现为每个程序为用户提供特定的功能，它们之间相互独立；也有时也

3、会直接或间接制约的一面。（4）不可再现性。程序并发执行时,由于失去了封闭性,导致其失去可再现性。即使初始条件相同，程序多次执行的结果也可能不同。2.1进程的基本概念例1：有两个循环程序A和B，它们共享一个变量N。程序A每执行一次时，都要做N∶=N+1操作；程序B每执行一次时，都要执行Print(N)操作，然后再将N置成“0”。程序A和B以不同的速度运行。(1)N∶=N+1在Print(N)和N∶=0之前，此时得到的N值分别为n+1,n+1,0。(2)N∶=N+1在Print(N)和N∶=0之后，此时得到的N值分别为n,0,1。(3)N∶=N+1在Print(

4、N)和N∶=0之间，此时得到的N值分别为n,n+1,0。2.1进程的基本概念例2：假设某飞机定票系统在t0时刻有A、B、C、D四个终端程序同时都要对机票库中的某航班当前剩余票数X进行操作。如果每个终端程序的当前定票需求为N，并对共享变量X进行如下操作：在机票数据库中取出当前剩余票数X；判断X>0（有票吗）？如果有，X≥N（票够吗）？如果够，则出票（打印票据）；X＝X－N（修改剩余票数）；将X回写到数据库中；2.1.2进程的定义和特征1.为何引入进程从程序并发执行角度和系统资源共享角度分析一下引入进程的必要性。（1）程序并发执行角度（2）系统资源共享角度2.1

5、.2进程的定义和特征2.进程的定义进程是一个可并发执行的具有独立功能的程序在某个数据集合的一次执行过程，它也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。为了更好的描述和管理并发执行的多个进程，操作系统中为每个进程配置了一个进程控制块PCB（ProcessControlBlock）。2.1.2进程的定义和特征3.进程的构成进程包括程序，数据和PCB2.1.2进程的定义和特征4.进程的上下文进程的物理实体和支持进程运行的环境合称为进程上下文（ProcessContext）。进程在进程上下文中执行。进程上下文包括用户级上下文、系统级上下文和寄存器上下文。当一个进程被系

6、统调度而占用处理机时，发生进程切换，切换的内容主要是进程上下文。2.1.2进程的定义和特征5.进程的特征进程具有如下特征：（1）动态性（2）共享性（3）并发性（4）独立性（5）异步性2.1.2进程的定义和特征6.进程和程序的区别①进程和程序的最大区别就是进程是程序的一次执行过程，它是一个动态概念。程序是一个静态概念。②进程能够并发执行。③进程是资源分配和独立运行的基本单位，而程序不是。④进程由含有代码和数据的用户地址空间、进程控制块和执行栈区等部分组成，而程序只是静态代码。⑤进程和程序之间是多对多的关系。一个程序可被多个进程共用，一个进程在其活动中又可调用若

7、干个程序。2.1.3进程状态和进程转换1.进程的3种基本状态进程执行时的间断性决定了进程可能具有多种状态。事实上，运行中的进程可能具有以下三种基本状态。2.1.3进程状态和进程转换1)就绪(Ready)状态当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。2)执行状态进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态；在多处理机系统中，则有多个进程处于执行状态。2.1.3进程状态和进程转换3)阻塞状态

8、正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便