第2章进程管理

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1、第2章进程管理2.1现代操作系统中为什么要引入“进程”概念？它与程序有什么区别？答：正是凶为在这些可以并发执行的程序段之间，存在着某种相互制约的关系，所以每个程序段的运行都与运行环境密切相关，它不仅要受到其它程序段活动的制约，而且还要依赖当时系统资源的分配情况。因此，每个可以并发执行的程序段，都可能会因外界条件的限制而不能运行，被迫处于阻塞状态。这样，对于这些可以并发执行的程序段，只用“程序”这一概念就不能说明问题的本质。使用程序这一概念只能是简单、孤立、静止地研究分析它们，而不能深刻地揭示它们Z间的内在活动、相互联系及状态变化。因此，必须从

2、变化的和度，动态地分析研究这些可以并发执行的程序段，真实地反映出系统的独立性、并发性、动态性和相互制约性。为了准确地描述程序的执行过程，设计出高质量的操作系统，就不能再用静态的观点，而应该用动态的观点来刻画程序。为此，在操作系统中引入了“进程”的概念。在多道程序的环境下，程序的并发执行代替了程序的顺序执行，它破坏了程序的封闭性和可再现性，使得程序和计算不再一一对应，而•由于资源共享和程序的并发执行导致在各个程序活动Z间可能存在相互制约关系。总Z,程序活动不再处于一个封闭系统中，而出现了许多新的特征，W：独立性、并发性、动态性和相互制约性。在这

3、种情况下，程序这个静态概念已经不能如实地反映程序活动的这些特征。为此，20世纪60年代中期MUETICS系统的设计者和以E.W.Dijkstra为首的T.H.E系统的设计者开始广泛使用“进程”(process)这一新概念来描述系统和用户的程序活动。进程是可并发执行的程序在一个数据集介上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。2.2叙述进程的并发性和制约性。答：进程具有并发性。多个进程实体同存于内存中，在一段时间内可以同时运行。并发性是进程的重要特性，也是操作系统的重要特性。引入进程概念的口的，也正是为了描述和实现并发执行。系统屮各

4、个并发程序活动具有独立性的一面，但在两个并发程序活动之间有时也会有相互依赖和相互制约关系。程序之间的制约关系有两种：直接制约关系和问接制约关系。直接制约关系通常是在彼此之间有逻辑关系的两个并发执行的程序之间发生的，一般是山于各个程序段要求共享信息引起的。间接制约关系是山于两个并发程序段山于竞争使用同—•资源引起的，得到资源的程序段可以继续执行，得不到资源的程序段就只好暂停等待，直至获得可用资源时再继续运行。2.3进程的含义是什么？试简述进程的组成。答：迄今为止，对这一概念尚无一个非常确切的、令人满意的、统一的定义，不同的人，站在不同的角度，对

5、进稈进行了不同的描述，下血列举几个操作系统的权威人士对“进程”所下的定义：%1行为的一个规则叫做程序，程序在CPU上执行时所发生的活动称为进程(Dijkstra)o%1一个进程是一系列逐一执行的操作，而操作的确切含义则有赖于我们以何种详尽程度來描述进程(Brinch.Hanscn)。%1进程是这样的计算部分，它可以■别的进程并发执行(MadniekandDonovan)。%1顺序进程(有时称为任务)是一个稈序与其数据集一道顺序通过CPU的执行所发生的活动(AlanC.Shaw)。%1一个进程是由伪CPU执行的一个程序(J.H.Sahzer)。

6、上述这些从不同角度对进程所做的解释或所下的定义，有些是近似的，有些则侧重某一方血，这说明进程这一概念尚耒完全统一，但长期以来却巳广泛而成功地用于许多系统之中，成为构造操作系统的不可缺少的强有力的工具。为了强调进程的并发性和动态性，我们给进程作如下定义：进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。有了进程的概念，就可以用动态的观点分析进程的状态变化及相互制约关系。由于进程执行时的间断性，决定了进程可能具有多种状态。运行中的进程具有三种基本状态：运行、阻塞、就绪，这三种状态构成了最简单的进程生命周期模

7、型，进程在其生命周期内处于这三种状态0—，其状态将随着口身的推进和外界环境的变化血变化，市一种状态变迁到另-•种状态。2.4什么叫临界资源？什么叫临界区？答：系统中同时存在有许多进程，它们共亨各种资源，然而有许多资源在某一时刻只能允许一个进程使用。例如打印机、磁带机等硬件设备和变量、队列等数据结构，如果有多个进程同时去使用这类资源就会造成混乱。因此必须保护这些资源，避免两个或多个进程同时访问这类资源。我们把某段时间内只能允许一个进程使用的资源称为临界资源。儿个进程若共享同一临界资源，它们必须以互相排斥的方式使用这个临界资源，即当一个进程正在使

8、川某个临界资源且尚未使川完毕时，其它进程必须延迟对该资源的操作，当使川该资源的进程释放该资源时，其它进程才可使川该资源，任何进程不能从中插进去使用这个临界资源，否则