进程概念、进程控制.ppt

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1、第三章进程管理OS的任务是使用户充分有效地利用系统资源，对于处理机而言则是如何把处理机分配给多任务用（处理机调度算法）。由于多数现代操作系统的设计都是基于进程的概念，处理机的分配对象也大都是进程，所以先介绍进程管理，再介绍处理机调度1采用进程的概念来描述计算机程序的执行过程和作为资源分配的基本单位，充分反映OS的执行并发、资源共享、用户随机的特点进程(process)是操作系统中最基本、重要的概念2第三章进程管理3.1进程的概念3.2进程的描述3.3进程状态及其转换3.4进程控制3.5进程互斥3.6进程同步3.7进程通信3.8死锁问题3.9线程的概念3.10线程分类与执行3第三章进程管理进程

2、(process)的引入43.1进程的概念1程序的顺序执行人们在使用计算机完成各自所要求的功能时，总是使用“程序”这个概念程序：是一个在时间上按严格次序前后相继的操作序列，是一个静态的概念程序的顺序执行：具有独立功能的程序独占处理机直至最终结束的过程5程序顺序执行的特点：顺序性：上一条指令的执行结束是下一条指令执行开始的充分必要条件；一个程序开始执行必须要等到前一个程序已执行完成封闭性：程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定，不受外界因素影响可再现性：程序的结果与它的执行速度、时间无关，只要给定相同的输入，一定会得到相同的结果程序顺序执行的特点：顺序性封闭性可再现性62程序的并发执行为了

3、增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所谓程序的并发执行是指：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序或程序段的执行尚未结束，另一个程序或程序段的执行已经开始会出现什么问题7程序并发执行的特点：充分利用了系统资源，提高了系统的处理能力由于资源有限，导致资源共享和竞争，从而改变程序的执行速度并发程序执行的结果与其执行的相对速度有关，是不确定的，失去程序的封闭性不可再现性举例(P41)8例：有两个循环程序A和B.A每执行一次时，都要作m＝m＋1操作。B每执行一次时，先执行print(m)操作，然后再将m置成“0”。可能出现以下三种情况（假定某时刻m

4、的值为m）m=m+1在print(m)和m＝0之前。此时得到的m值分别为m+1，m+1，0m=m+1在print(m)和m＝0之后。此时得到的m值分别为m，0，1m=m+1在print(m)和m＝0之间。此时得到的m值分别为m，m+1，09程序并发执行的条件任何并发执行都是不可再现的吗？定义：R(Pi)={a1,a2,…,am}表示程序Pi在执行期间需引用的变量的集合，称为“读集”W(Pi)={b1,b2,…,bn}表示程序Pi在执行期间要改变的变量的集合，称为“写集”10有如下两条语句：P1:c=a-bP2:w=c+1则它们的读集和写集分别是：R(P1)={a,b}W(p1)={c}R(P

5、2)={c}W(p2)={w}11若两个程序P1和P2能满足下述条件，它们便能并发执行，否则不能。此条件称伯恩斯坦条件（Bernstein，1966)R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={}。即P1读集与P2写集的交集，P2读集与P1写集的交集，P1写集和P2写集的交集，三者同时为空集12在一般情况下，系统要判断并发执行的各段程序段是否满足Bernstein条件是相当困难的，因此我们需要来解决程序并发执行所带来的问题13思考为什么要引入进程的概念？应该有一个描述各程序段执行过程和共享资源的基本单位，以采取某些措施来制约、控制各并发程序段，程序并不合适14操

6、作系统引入进程的概念从理论角度看，是对正在运行的程序过程的抽象；从实现角度看，是一种数据结构，目的在于清晰地刻划动态系统的内在规律，有效管理和调度进入计算机系统运行的程序153.1进程的概念进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统引入的。进程有很多各式各样的定义，如：进程是一个可以并行执行的计算部分进程是一个抽象实体，当它执行某个任务时，将要分配和释放各种资源进程是一个独立的可以调度的活动等等16进程的定义：进程Process进程是一个具有独立功能的程序对某个数据集合在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位程序指一组操作序列，数据集合则是

7、接受程序规定操作的一组存储单元的内容17进程的特征动态性：进程是程序的执行具有生命周期。由系统“创建”而诞生，因被“调度”而执行，因得不到资源而暂停，最后因被“撤消”而消亡并发性：多个进程可同存于内存中，能在一段时间内同时运行18进程的特征独立性：独立获得资源和调度的基本单位异步性：各进程按各自独立的不可预知的速度向前推进结构特征：由程序段、数据段、进程控制块三部分组成19进程和程序的区别：程序是指令的有序集