操作系统第2章 进程管理.ppt

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1、第二章进程管理2.1进程的基本概念2.2进程的控制2.3进程同步2.4经典进程的同步问题2.5进程通信2.6线程主要内容目的和要求通过本章的学习，使学生掌握并理解进程的概念，理解进程的基本状态及其转换的典型原因，掌握进程生命周期内的创建与撤消、阻塞与唤醒、挂起与激活等操作的执行过程，并理解和掌握进程的同步机制。重点和难点1、多道程序设计；2、进程和并发执行；3、进程的同步机制；4、线程的概念。2.1进程的基本概念2.1.1程序的顺序执行及其特征程序：一个在时间上按严格次序、顺序执行的操作序列程序的顺序执行：一个具有独立功能的程序独占处理机，直至得到最终结果的过程操作：数据处理

2、的一种规则，一经启动就需要在有限时间内完成计算：若干操作严格顺序执行的集合1.程序的顺序执行一个具有独立功能的程序独占处理机，直至得到最终结果的过程；通常一个程序可分为若干程序段，它们必须按照一定的顺序执行，仅当前趋操作执行后才能执行后继操作；如果用前趋图描述各程序段的执行顺序，则呈线性结构。顺序性一个程序的各个部分的执行，严格地按照某种先后序执行封闭性程序在封闭的环境下运行，即程序运行时独占全部系统资源，资源的状态只有本程序改变。2.顺序执行的特征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

3、的结果3.性能评价优点：程序的顺序执行为程序的调试带来很大方便缺点：资源利用率不高2.1.2前趋图1.定义前趋图是有向无环图，记为DAG前趋图中的每个结点可以表示一条语句、一个程序段或一个进程结点间的有向边表示两个结点之间存在的偏序或前趋关系→＝{(Pi,Pj)

4、在Pj开始前Pi必须完成}如果（Pi，Pj）∈→，可写成Pi→Pj，Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继2.说明前趋图中不能出现环路前趋图可用来表示语句、程序段或进程之间执行的先后顺序如果Pi→Pj，则Pi必须先于Pj执行如果PiPj，则Pi和Pj可以任意顺序执行2.1.3程序并发执行及其特征1.并发环境在一定

5、时间内物理机器上有两个或两个以上的程序同处于开始运行、但尚未结束的状态，并且起始时间、推进速度、结束时间均是不可预知的2.程序的并发执行是指多个程序的执行在时间上是重叠的如果不同程序的若干程序段使用的资源不同且不存在合作关系，则允许同时执行如果用前趋图描述多个程序的各程序段的执行顺序，则呈网状结构并发执行举例例1输入、计算、打印三个程序对一批作业进行处理时，存在以下的前趋关系：Ii→Ci，Ii→Ii+1，Ci→Pi，Ci→Ci+1，Pi→Pi+1在Pi-1和Ci以及Ii+1之间，可以并发执行I1I2I3I4C1C2C3C4P1P2P3P4例2对于具有下述四条语句的程序段：S1

6、:a=x+2S2:b=y+4S3:c=a+bS4:d=c+b3.并发执行的特征间断性程序并发执行时，由于它们共享资源或程序之间相互合作完成一项共同任务，因而使程序之间相互制约失去封闭性程序并发执行时，多个程序共享系统资源，资源的状态由多个程序改变，运行环境失去封闭性。不可再现性由于程序的并发执行，打破了由另一程序独占系统资源的封闭性，因而破坏了可再现性。例如：程序A和程序B共享变量NA：N=N+1;B：Print（N）；N=0；由于执行速度不同，导致执行结果各异４.性能评价优点：提高资源利用率和系统吞吐量缺点：容易出现与时间有关的错误不可再现性是不允许的！必须通过Berste

7、in条件的限制，保证程序在异步环境下的执行结果是确定的。读集R(Pi)：为程序Pi在执行期间所需参考的所有变量的集合写集W(Pi)：为程序Pi在执行期间所要改变的所有变量的集合程序P1和P2能够并发执行，应满足Bernstein条件：R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={}Berstein条件2.1.4进程的特征与状态1.进程的定义与特征【进程的定义】进程是程序的一次执行进程是程序在数据集合上的一次运行过程进程是进行资源分配和调度执行的独立单位；进程由程序段、数据段和PCB三部分组成【进程的特征】思考：进程与程序的区别?结构特征为了控制和管

8、理进程，系统为每个进程设置进程控制块—PCB，进程由PCB、程序段和数据段组成动态性进程的实质是程序的一次执行过程，因此，动态特征是进程最重要的特征并发性没有为之建立进程的程序是不能并发执行的，仅当为之建立一个进程后才能参加并发执行独立性进程是资源分配的基本单位，也是调度执行的独立单位异步性由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进作业是向计算机提交的任务实体，而进程是用户任务的执行实体一个作业可由多个进程组成，但必须至少由一个进程组成，反之不然作业的概念主