《操作系统》第2章进程管理

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1、操作系统原理PrinciplesofOperatingSystem1第2章进程管理2.1进程与任务处理机管理主要研究进程控制、进程和线程管理、提供进程同步机制和进程通信机制，进程调度和死锁等。我们可以把进程理解为操作系统的工作单元，进程是正在执行的程序，进程的执行需要一定的资源。操作系统主要研究进程与资源的关系。22.1.1前趋图为了描述一个程序的各部分(程序段或语句)间的依赖关系如图所示的前趋图中，P1为初始点，P7为终止点。前趋图存在下面的前趋关系：P1→P2，P1→P3，P1→P4，P2→P5，P3→P5，P3→P6，P4→P6，P5→P7，P6→P7。3前趋图中有两种元素：①节点。

2、用圆圈○表示，其内涵可以是一条语句、一个程序段或进程。②有向边。用箭头→表示，表示两个节点之间存在的偏序(Partial_Order)或前趋关系(Precedence_Relation)。Pi→Pj表示在Pj开始前Pi必须完成，即Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继，前趋图中不存在循环。42.1.2程序的顺序执行程序是指一个按严格次序执行的操作序列，执行的次序有顺序、分支和循环；操作是数据处理的一种规则，一经启动就需要在有限时间内完成。一个程序中包括三部分。I:输入操作，C:计算操作，P:打印操作。这样多个程序的顺序执行次序如图所示。5⒊顺序程序的特征如下:①顺序性：程序的执行是按照

3、程序结构所指定的次序进行的。②封闭性：程序在封闭的环境下执行，即程序执行时独占全部系统资源。程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响，计算机的状态完全由该程序的控制逻辑所决定。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，不论它是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走走”地执行，都将获得相同的结果。程序的结果与它的执行速度无关，只要给定相同的输入，一定会得到相同的结果。62.1.3程序的并发执行为提高系统资源的利用率和增强系统处理能力，在现代计算机中广泛采用并行操作技术和并发程序设计技巧。程序的并发执行是指两个或两个以上程序段在执行时间上的重叠。每个程序的输入操作、计算

4、操作和打印操作必须顺序执行。对一批程序进行同时处理时，不同程序的各项操作可以并发执行。7如图2-3所示，存在以下的前趋关系：Ii→Ci，Ci→Pi，Ii→Ii+1，Ci→Ci+1，Pi→Pi+1。故Pi-1和Ci以及Ii+1之间可以并发执行。8⒉程序的并发执行的特征：①间断性：程序并发执行时，处理机交替执行多个程序，每个程序都是以“停停走走”的方式执行，可能走到中途停下来，而且程序无法预知每次执行和暂停的时间长度，失去原有的时序关系。②失去封闭性：由于程序的并发执行，打破了由一程序独占系统资源的封闭性。多个程序共享一个计算机系统的多种资源，每个程序的执行都会受其他程序的影响。③失去可再现性

5、。程序并发执行时，由于失去了封闭性。由于程序每次执行的环境不同，程序执行的速度具有不可再现性。如果不采取制约措施，在不同执行环境下的程序的执行结果也将失去可再现特征。9程序执行是为了对输入信息进行处理，并得到相应的处理结果。为此，程序在并发执行时，必须保证程序执行结果可再现性。由于程序并发执行产生了一系列新特征，为了准确地描述并发程序的执行，必须引入进程的概念。102.1.4进程进程是指程序在并发环境下的一次运行过程。可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程传统进程的两个属性：进程是操作系统进行资源分配和处理机调度的基本单位。现代操作系统引进线程之后，进程的两个属性发生分离，进程仅是操作

6、系统进行资源分配基本单位，而线程是操作系统处理机调度的基本单位。11引入进程对操作系统的影响进程是计算机系统资源的使用主体，进程与处理机、存储器和外设等资源的分配和回收相对应。操作系统引入进程，可以实现多个进程的并发执行，提高了系统资源的利用率，提高了系统的吞吐量。但由于每个进程配备PCB，增加了内存的空间开销。进程之间的切换、同步等需付出时间开销，引入进程会带来额外的时空开销，增加了操作系统的复杂性。12⒉进程的特征①动态性②并发性③独立性④异步性⑤结构特征。13进程的程序段描述了进程所要完成的功能。如果一个程序能够被多个进程同时共享执行，那么，这个程序段就是纯代码(purecode)，

7、即可重入代码(reentrycode)形式编写的，它是指进程执行时不可修改的部分。数据段是指进程执行时用到的数据。用户程序在此数据集合上进行操作，得到相应的结果。进程控制块包含进程的描述信息和控制信息，不同的操作系统其进程控制块的内容及信息量也不相同。14⒊进程和程序的比较①程序是有序代码的集合，是一个静态的概念。进程是程序的一次执行过程，是一个动态概念。进程不可以在计算机之间迁移，而程序通常对应着文件，可以复制。②进程