第二章 处理机管理

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1、操作系统原理教程第2章处理器管理本章主要内容程序、作业、进程的概念程序和进程的区别和联系程序的顺序执行与并发执行前趋图Bernstein条件利用前趋图和Bernstein条件判断两个语句或程序段或进程是否能并发执行进程的特征进程的状态与转换程序、作业、进程的概念程序：用户角度的提法，处于提交系统之前的阶段。程序是存储在外存储器、静态的为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列的集合。作业：批处理角度的提法，处于提交、存储在外存等待装入内存之前或退出内存之后的阶段。作业按照规定的格式、用作业控制语言组织的用户程序和数据。即使被

2、调入内存，他将一直存在于外存中。进程：系统运行角度的提法，处于在内存阶段。是程序运行时，调入内存运行的形态，是一个正在执行的程序。具有生命周期和动态性。程序和进程的区别和联系进程是动态的，程序是静态的。程序是一组有序的指令集合，是一个静态的概念；进程则是程序及其数据在计算机上的一次执行，是一个动态的集合。离开了程序，进程就失去了存在的意义，但同一程序在计算机上的每次运行将构成不同的进程。程序可看作是电影的胶片，进程可以看作电影院放电影的过程。一个进程可以执行多个程序，如同一个电影院的一场电影可放映多部影片。一个程序可被多个进程执行，如同多

3、个影院同时利用一个电影的胶片放映同一部电影。程序可以长期保存，进程只能存在于一段时间。程序是永久存在的，而进程有从被创建到消亡的生命周期。程序的执行程序的顺序执行程序的并发执行程序的顺序执行概念：程序在执行时，必须按某种先后次序逐个执行操作，只有当前一个操作执行完后，才能执行后一个操作。特征：顺序性封闭性可再现性程序的并发执行概念：是指在一个时间段内执行多个程序。特征：间断性失去封闭性不可再现性（举例）程序并发执行的判断方法：Bernstein条件利用前趋图前趋图概念：前趋图是一个有向无循环图。要求每个结点可用于表示一条语句、一个程序段等

4、结点间的有向边表示在两个结点之间存在的前趋关系例如：S1：a=5-x；S2：b=a*x；S3：c=4*x；S4：d=b+c；S5：e=d+3画出以上语句的前趋图Bernstein条件原理：不同运算（或程序）的读集与写集的交集和写集与写集的交集的并集为空集时，这几个运算（或程序）可以并发执行。R(S1)∩W(S2)∪W(S1)∩R(S2)∪W(S1)∩W(S2)={}。解释：运算的读集是指在运算执行期间引用的所有变量的集合；运算的写集是指在运算执行期间要改变的所有变量的集合。S1：a=5-x；S2：b=a*x；S3：c=4*x；S4：d=b

5、+c；S5：e=d+3使用Bernstein条件证明S2和S3可以并发执行，而S3和S4语句是不能并发执行的。进程的特征动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位；异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。进程的状态进程的三种基本状态进程的其它两种状态进程状态间的转换进程的三种基本状态就绪状态

6、当进程以分配到除处理器（CPU）以外的所有必要资源后，只要再获得处理器就可以立即执行，这时进程的状态称为就绪状态。执行状态处于就绪状态的进程一旦获得了处理器，就可以运行，进程状态也就处于执行状态。阻塞状态正在执行的进程因为发生某些事件（如请求输入/输出、申请额外空间等）而暂停运行，这种受阻暂停的状态称为阻塞状态，也可以称为等待状态。运行就绪等待进程的状态及其转换进程的其它两种状态新状态当一个新进程刚刚建立，还未将其放入就绪队列时的状态，称为新状态。终止状态当一个进程已经正常结束或异常结束，操作系统已将其从系统队列中移出，但尚未撤消

7、，这时称为终止状态。进程状态间的转换新状态→就绪状态就绪状态→执行状态执行状态→阻塞状态执行状态→就绪状态阻塞状态→就绪状态执行状态→终止状态如图2-5所示进程的挂起状态引入挂起状态主要原因：用户的需求父进程的需求操作系统的需求对换的需求引入挂起状态后的进程状态转换执行状态→静止就绪活动就绪→静止就绪静止就绪→活动就绪活动阻塞→静止阻塞静止阻塞→活动阻塞静止阻塞→静止就绪活动挂起事件发生事件发生等待事件挂起调度超时释放活动挂起进程控制进程控制块PCB进程的创建与撤消进程的阻塞与唤醒进程控制块PCB进程控制块的作用进程控制块的内容进程控制块

8、的组织方式进程控制原语进程控制块的作用概念进程控制块是进程实体的重要组成部分，是操作系统中最重要的记录型数据，在进程控制块PCB（ProgramContralBlock）中记录了操作系统所需要