操作系统 第三章 进程管理-new.ppt

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1、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3.5进程互斥3.4进程控制第三章进程管理3.6进程同步3.7进程通信3.8死锁问题3.10线程分类与执行3.9线程的概念本章学习目标★处理机是计算机系统中最重要的资源。处理机管理包括作业管理和进程管理。★第2章已学习了作业管理，本章学习进程管理。★在现代计算机系统中，为了提高系统的资源利用率，CPU将不再为某一程序独占。通常采用多道程序设计技术，即允许多个程序同时进入计算机系统的内存并运行。★在多道环境下，程序不能独立运行，作为资源分配和

2、独立运行的基本单位是进程。操作系统所有的特征都是基于进程而体现的。本章学习目标：1.了解进程、线程与进程管理的基本概念。2.掌握进程通信的概念、通信的类型及原理和P、V操作的应用。3.掌握进程控制的基本概念、基本原理。4.掌握死锁的概念、产生死锁的必要条件和解决死锁的方法。3.1进程的概念3.1.1程序的并发执行3.1.2进程的定义3.1.1程序的并发执行1）程序★自计算机问世以来，人们广泛地使用“程序”这一概念。★在多道程序设计出现以前，每次只能一个程序进入内存并运行，程序是“一个在时间上严格的按前后次序

3、相继的进行的操作序列集合”。★把一个具有独立功能的程序独占CPU直到得到最终结果的过程称为：程序的顺序执行。★下面用一个简单例子来说明程序顺序执行时的某些重要特性。★假设有两个作业，每个作业i都由三个程序段组成：（1）Ii（从输入机上读入第i个作业的信息）；（2）Pi（处理第i个作业）；（3）Oi（输出第i个作业的结果到输出机上）。★在早期的计算机中，每个作业的这三个程序段只能是一个接一个地顺序执行，也就是：★输入、处理和输出三者串行工作；并且，前一个作业结束后，才能执行下一个作业。见图3.1所示。2）程序

4、的顺序执行I1P1O1I2P2O2作业1作业2作业执行顺序图3.1程序的顺序执行2）程序的顺序执行显然，程序的顺序执行具有如下三特点：（1）顺序性程序所规定的动作在机器上严格地按顺序执行。每个动作的执行都以前一个动作的结束为前提条件，即：程序和机器执行它的活动严格一一对应。（2）封闭性程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定，不受外界因素的影响。即：只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。2）程序的顺序执行（3）可再现性顺序执行的最终结果与程序运行的速度无关，只要输入的初始条件相同，则：无论何时重复执行

5、该程序，都会得到相同的结果，且：CPU在执行程序时，任意两个动作之间的停顿对程序的计算结果都不会产生影响。2）程序的顺序执行★在许多情况下，要求计算机能够同时处理多个具有独立功能的程序，以增强系统的处理能力和提高机器的利用率。★通常采用并行操作技术，使系统的各种硬件资源尽量做到并行工作，这就形成了多道程序系统，此时，允许多个程序同时进入内存并运行。★这样，程序执行环境具有下述3个特点：3）多道程序系统中程序执行环境的变化3.1.1程序的并发执行（1）独立性在多道程序环境下，执行的每道程序都是逻辑上独立的，且

6、执行速度与其它程序无关，执行的起止时间也是独立的。（2）随机性在多道程序环境下，程序和数据的输入与执行开始时间都是随机的。（3）资源共享性一般来说，多道程序环境下，执行程序的道数总是多于计算机系统中的CPU的个数，单CPU系统更是如此。显然，同时执行的各个程序只能共享系统中已有的CPU。同样，输入输出设备、内存、信息等资源都将被各个程序所共享。资源共享将导致对进程执行速度的制约。★所谓程序并发执行，是指：一组在逻辑上相互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，即在计算机系统中同处于已开始

7、执行且尚未结束的状态。★假设有3个作业，每个作业i都由3个程序段组成：（1）Ii（从输入机上读入第i个作业的信息）；（2）Pi（处理第i个作业）；（3）Oi（输出第i个作业的结果到输出机上）。★则在多道程序环境下，它们可以如图3.2所示方式执行。4）程序的并发执行作业1作业2作业3I1P1O1I2P2O2t图3.2程序的并发执行I3P3O34）程序的并发执行★对于任何一个作业i，其输入Ii、处理Pi、输出Oi这三个操作必须顺序执行；★但对于这三个作业而言，则有可能并发执行。例如，输入程序在输入完第i个作业程

8、序后，处理程序在对第i个作业进行处理的同时，再启动输入程序，输入第i+1个作业程序，这就使得第i个作业的输入和第i+1个作业的处理能并发执行。★并发执行不同于并行执行。程序的并行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。4）程序的并发执行★在图3.2中：I1先于P1和I2；P1先于O1和P2；O1先于O2；……说明了有些程序段必须在其它程序段之前完成；★此外可以看出：P1和I2；O1和P2、I3；O2和P3；是时