计算机操作系统考研讲义(6)

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1、第6章进程及处理机管理现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统用户随机地使用系统。采用一个什么样的概念，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才能充分反映操作系统的执行并发、资源共享及用户随机的特点呢？这个概念就是进程。6．1概述6．1．1操作系统核心的功能和特点1．进程与操作系统的关系：五大功能之一（1）高级（宏）处理机管理即作业调度，确定系统中哪些作业将获得CPU；（2）低级（微）处理机管理即进程调度，确定系统中哪个作业中的哪个进程将获得CPU。2．什么是进程？（1）进程的定义进程是一个具有

2、一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。进程是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统设计中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。（2）进程划分的原则进程大小的“分割”设计，因不同的操作系统设计者而异。进程分得太大，极端情况就变成顺序执行的计算机，也就失去了并发性，也就降低了系统资源；但另一极端，进程分得太小，CPU为多个用户或一个用户的多个任务服务时，开销急剧增大。因为，在进程间的时空转换及工作量将大大增加。3．操作系统核心功能（1）调度进程，决定哪个进程运行、挂起、交换等；（2）分配内存，哪个进程得到内存；（3）管

3、理和控制文件系统；检查“许可证”、修改目录、路径等；（4）处理系统调用：由用户的进程发“请求”，系统根据资源的充分利用，统筹安排；（5）处理输入输出的请求和工作。总之，操作系统的五大功能都必须由核心负责协调工作。4．操作系统核心的形式（1）常驻内存：计算机启动后，操作系统核心常驻在内存（2）操作系统核心是一组服务功能程序的集合，它由许多可执行的工作模块装配而成。操作系统中大量使用表格数据结构。通过大量内部表格内容的组合并发协调执行，大量工作是查表、修改和维护表格；更多免费资料下载请进：http://share.yoao.com中国最大的

4、免费课件资料库（1）操作系统设计有两种观点，即用户观点和资源观点。工作时有两大类表格：系统态和用户态。一类面对用户的“订单”，另一类由系统内部管理分工决定。6．1．1为什么要引进进程概念引入进程的概念，关键是共享资源引起的。在顺序执行模块的程序中，有如下特点：（1）封闭性（closureproperty）；（2）可再现性（re-appearable）；（3）调试容易；（4）设备利用率不高。6．1．2顺序执行与并发执行引入进程的关键是资源共享，而从资源的观点看，有效管理共享资源是计算机操作系统的最重要内容。顺序执行与并发执行见表6-1。顺

5、序执行并发（共行）执行程序顺序执行程序具有封闭性独享资源具有可再现性间断执行，多个程序各自在“走走停停”中进行程序失去封闭性共享资源失去可再现性有直接和间接的相互制约表6-1顺序执行与并发执行比较6．2进程的定义和特征在任务执行过程中切割成独立的单元涉及到进程(process)的组成内容、任务激活（active）以及线程（thread）。线程是近年来由进程发展而来，一般定义为程序执行中单个顺序的流控制，比进程优越之处是执行中占有相同的内存空间。6．2．1程序与进程1．程序与进程的对比程序与进程的对比见表6-2程序进程静态的指令序列描述永

6、久性软件资源工作时一个程序可以由多个进程在工作操作系统管理下，经用户态由系统态系统调用执行动态的程序执行过程动态生存的暂存性资源一个进程在工作至少对应有一个程序由操作系统核心在内部进行分配调度更多免费资料下载请进：http://share.yoao.com中国最大的免费课件资料库表6-2程序与进程的对比表2．程序与进程的类比程序进程唱歌的曲谱或音乐乐器的乐谱演出或演奏剧本演出菜谱烹调表6-3程序与进程的类比6．2．2进程的五个基本特征（1）动态性进程是程序在并发系统的一次执行，一个进程有一个从产生到消失的生命期；（2）并发性正是为了描述

7、程序在并发系统内执行的动态特征才引入了进程，没有并发就没有进程；（3）独立性每个进程的程序都是相对独立的顺序程序，可以按自己的方向和速度独立地向前推进；（4）制约性进程之间的相互制约，主要表现在互斥地使用资源和相关进程之间必要的同步和通讯；（5）结构性进程=PCB（进程控制块）+程序+数据集合。6．2．3进程与线程1．线程的定义简单地讲，进程就是程序的一次执行过程。而线程是由进程派生出来的一组代码（指令组）的执行过程。2．线程的特点线程是由进程派生出来的，一个进程可以产生多个线程，线程的特点是共享进程的内存空间，它们可以并发、异步地执行

8、。1．采用线程的优点（1）使同一个程序能有几个并发执行的路径，提高了执行速度；（2）线程需要的开销比进程小。4．Windows的多任务调度（1）Windows3.x采用协作式多任务在Windows3.x更多