操作系统——Linux篇 教学课件 作者 柳青　孔宪君 第3章.ppt

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1、第3章进程管理3.1进程的引入3.2进程的基本概念3.3进程的控制与调度3.4进程的同步与进程通信3.5经典进程同步问题3.6死锁3.7线程的概念3.8Linux中的进程管理3.1进程的引入3.1.1程序的顺序执行及其特点（1）顺序性。当顺序程序在处理机上执行时，处理机的操作严格按照程序规定的顺序执行，即每个操作都必须在前一操作结束后才能开始，程序和机器执行程序的活动严格一一对应。（2）封闭性。程序运行时独占系统的各种资源，这些资源的状态（除初始状态外）只有程序本身规定的操作才能改变。程序一旦开始运行，其执行结果不受外界

2、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，重复执行将获得相同的结果，程序的执行速度不会影响程序的执行结果。若每个程序均可分为输入（I）、计算（C）、输出（O）三个程序段，则多个程序的顺序执行如图3.1所示。图3.1程序的顺序执行3.1.2程序的并发执行及其特点1．程序的并发执行2．程序并发执行的特点程序的并发执行提高了系统吞吐量，也产生了一些与顺序执行不同的新特点。（1）制约性程序并发执行时，由于共享资源或为完成同一项任务而相互合作，致使并发程序之间形成了相互制约的关系。图3.2中，若输入程序尚未

3、完成I2的处理，或计算程序尚未完成C1的计算，则程序段C2得不到运行，不得不暂时等待。图3.2程序的并发执行因此，程序并发执行时，其前驱操作是否完成、是否获得了必要的资源等，都制约了程序的执行，也将导致程序的间断性执行。（2）失去封闭性程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去封闭性。这样，某程序执行时，尽管其各个步骤的执行顺序不变，但由于执行的非连续性，此程序必然受到其他程序的影响。（3）不可再现性程序并发执行时，由于失去了封闭性，程序在运行过程中会受到其他程序的

4、影响，其运算结果将与程序的执行速度有关，从而使程序失去了可再现性，即同一程序经过多次执行后，得到的结果可能各不相同。由于程序的并发执行产生了一系列新特点，为了能对并发程序的执行进行更进一步地描述，引入了进程的概念。3.2进程的基本概念3.2.1进程的定义和特征1．进程的定义与特征进程的概念在20世纪60年代初期提出，首先在MIT的Multics系统和IBM的TSS/360系统中引用。进程是操作系统中最基本、最重要的概念，人们曾对进程下过许多定义，但目前为止还没有一个统一的定义。以下是几种较容易理解又能反映进程实质的定义。

5、（1）进程是程序的一次执行。（2）进程是可以和别的计算并发执行的计算。（3）进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。（4）进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。尽管以上进程的定义各有侧重，但本质是相同的，主要想说明进程是一个动态的执行过程。进程具有以下几个基本特征。（1）动态性。进程是程序的一次执行过程，因此是动态的。动态性是进程的最基本特征。它还表现在进程由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，最后由撤销而消亡。（2）并发性。指多个进程能在一段时间

6、内同时运行。引入进程的目的就是为了使程序能与其他程序并发执行，以提高系统资源的利用率。（3）独立性。进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立调度的基本单位，未建立进程的程序都不能作为一个独立的单位参加运行。（4）异步性。进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，即进程按异步方式运行。由于进程之间的相互制约，使得各进程间断执行，其速度不可预知。（5）结构特征。为了描述和记录进程的运动变化过程，并使之独立正确运行，系统为每个进程配置了一个进程控制块（PCB）。从结构上看，进程由程序段、数据段和进程控制块三部分组成。2．进程和

7、程序的区别进程和程序是既有联系又有区别的两个概念。（1）进程是一个动态概念，程序则是一个静态概念。程序是指令的有序集合，没有任何执行的含义；进程指动态的指令执行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。（2）进程是程序的一次执行过程，因而有生命过程，是一个动态生存的暂存性资源；而程序是永久性的软件资源。（3）一个进程在工作中对应一个应用程序，当多个进程共享内存中的一个程序副本时，一个程序可以有多个进程在工作。（4）进程由操作系统核心在内部进行分配调度；程序在操作系统管理下，由系统调用执行。3.2.2进程的状态及其转换3.

8、2.3进程控制块3.3进程的控制与调度3.3.1进程的控制3.3.2进程的调度3.4进程的同步与进程通信3.4.1进程同步与互斥3.4.2进程通信3.5经典进程同步问题3.5.1生产者与消费者问题生产者与消费者问题（Produce&ConsumerProblem）是经典的同步问题，应用领域很广。生产者与消费者问题是一