计算机操作系统_第2章_进程管理

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1、计算机操作系统南京工业大学信息学院第二章进程管理★进程的基本概念★进程控制★进程同步★经典进程同步问题★进程通信★线程这一章介绍如下几个问题：2.1进程的基本概念(1)程序的顺序执行及其特征顺序执行包含两层含义：●对于多个用户程序来说，所有程序是依次执行的。（外部顺序性）●对于一个程序来说，它的所有指令是按序执行的。（内部顺序性）2.1进程的基本概念(2)程序顺序执行的特征（1）顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一操作必须在下一操作开始之前结束（或者说下一操作必须在当前操作结束后才能开始）。（2）封闭性

2、：程序是在封闭的环境下执行的。即●程序运行时独占全机资源，资源的状态（除初始态外）只有本程序才能改变它。●程序一旦开始执行，其执行结果不受外界影响。（3）可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。2.1进程的基本概念(3)程序的并发执行及其特征程序的并发执行包括两层含义：●对于一个程序来说，它的所有指令是按序执行的。（内部顺序性）●对于多个程序（进程）来说，所有进程是交叉执行的。（外部并发性）2.1进程的基本概念(4)程序并发执行时的特征1）间断性:程序在并发执行时，由于它们共享系

3、统资源，以及为完成同一任务而相互合作，致使这些并发执行的程序之间形成了相互制约的关系。（互斥关系、同步关系）相互制约导致并发执行的程序具有“执行——暂停——执行”这种间断性活动规律。2）失去封闭性：程序在并发执行时，由于多个程序共享系统资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。某程序的执行时，会受到其他程序的影响。2.1进程的基本概念(5)程序并发执行时的特征3）不可再现性——与时间有关的错误程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。例如：有两个循环程序A和B，它们共享一

4、个变量N。L1：N=N+1；gotoL1；L2：print(N)；N=0；gotoL2；程序A程序B程序A和B并发执行时，可能出现下述三种情况（设某时刻N的值为10）：（1）N=N+1在print(N)和N=0之前，此时得到的N值分别为11，11，0。（2）N=N+1在print(N)和N=0之后，此时得到的N值分别为10，0，1。（3）N=N+1在print(N)和N=0之间，此时得到的N值分别为10，11，0。计算结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序执行失去了可再现性。2.1进程的基本概念(6)进程的特征与状态1

5、．进程的定义和特征进程是程序在一个数据集上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。(传统OS的定义)定义1）结构特征：进程的特征程序段、相关的数据段、PCB三部分构成了进程实体。通常的程序是不能并发执行的，为使程序（含数据）能独立运行，应为之配置一进程控制块（即PCB）。在许多情况下所说的进程，实际上是指进程实体。如，所谓创建进程，……2）动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，故动态性是进程的最基本特征。3）并发性：这是指多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。2.1进程的基本概念(7)进程的

6、特征与状态4）独立性：进程的特征：在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。5）异步性：是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，或说进程实体按异步方式运行。2.1进程的基本概念(8)进程的特征与状态进程的三种基本状态：1）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有资源后，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。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（Running）状态:进程已获得CPU，其程

7、序正在执行。3）阻塞（Blocked）状态:正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，亦即进程的执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态（或等待状态）。使进程阻塞的典型事件：请求I/O，申请缓冲空间等等。2.1进程的基本概念(9)进程的特征与状态进程的三种基本状态的转换：进程调度：就绪态执行态时间片完：执行态就绪态请求I/O：执行态阻塞态I/O完成：阻塞态就绪态引起进程状态转换的典型事件：2.1进程的基本概念(10)进程的特征与状态挂起状态：有些系统除了进程的三种基本状态外，还有

8、挂起状态。1）引入挂起状态的原因：（1）终端用户的请求：（2）父进程请求：（3）负荷调节的需要：（4）操作系统的需要：当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，希望暂停执行。希望考察和修改子进程，或协调各子进程间的活动时实时系统中工作负荷较重时，系统可把一些不重要的进程挂起。操作系统有时希望挂起某