《进程和处理机管理》PPT课件

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1、第3章进程和处理机管理目录3．1进程的概念和定义3．2进程的状态和进程控制块3.3进程控制3．4进程的互斥与同步3.5进程通信3．6进程调度3．7死锁3．8线程3．1进程的概念和定义操作系统是一个动态系统，在持续的运动过程中完成各种使命、实现各项功能。因此，要了解操作系统各模块间的动态连接关系和相互制约关系就不能用静态的程序概念来刻画操作系统。因此引进一个新的观点——进程观点，以便钻进操作系统内部去观察操作系统各模块的动态变化情况。3．1．1为什么引入进程3．1．2进程的定义3．1．1为什么引入进程应该说，组织用户

2、使用计算机的机制是随着计算机操作系统的发展而进化的。在监督程序时代是以作业形势表示程序运行的。那时，作业以同步方式串行地运行每个作业步。当操作系统发展到分时系统时，为了开发同一个作业中不同作业步之间的并发，作业机制已不能满足需要，因而引进了进程机制，让进程来实现作业步的执行。但随着多处理机计算机的出现，用户希望一个作业步中的程序还能够同时在多个处理机上运行，因此进程的机制得到了进一步发展，让一个进程同时拥有多个线程，让多个线程在不同处理机上运行。1.算法我们可以把算法定义为：问题求解步骤的精确描述。算法具有如下性质

3、：解题算法是一个有穷动作序列；动作序列仅有一个初始动作；序列中每一个动作仅有一个后继动作；序列终止表示问题解决还是没有得到解决。2.程序程序是对一个复杂的计算（问题）用一种形式化的语言对其初始数据与操作进行形式化描述的一个算法。当一个程序在运行之际，可以区分出三个不同的实体。(1)用来描述过程的一组指令，即“过程”；(2)处理机，即执行该过程的机构；(3)环境，即处理机能够直接感知或能够加以改造的那个外部世界。“一切听从程序的指挥”。2.程序因此,程序的主要特点是：(1)按“过程”所规定的操作，以严格顺序来执行，每

4、一步都应在下一步开始之前完成（不存在并行）。这一特点就是我们所说的程序的顺序性。(2)环境处在“程序”的完全控制之下，它决不以任何方式变化，除非这种变化是程序所采取的步骤导致的结果。这个特点被称为程序的封闭性。(3)除了要求在合理的时间内获得结果外，任一操作所花费的时间对程序的运行而言是无关紧要的，即使在任一操作之间有一暂时间歇也没有关系。程序所产生的结果是其输入数据的函数而与时间无关。只要程序执行的初始条件相同，其结果是可以再现的。3.程序的并行执行和资源的共享为了合理地使用系统资源，充分发挥各种资源的作用，最大

5、限度地提高系统的效率，引进多道程序设计技术。又由于计算机技术的不断发展而出现了中断技术、分时处理和各种新型结构，如多CPU系统的出现，导致现代操作系统出现了许多诸如并发性、资源共享性等许多新的特征。（1）并行操作（2）资源共享4.程序并行执行的特征程序的并行执行虽然增加了系统的处理能力和机器的利用率，但也产生了与顺序程序不同的新特征。（1）失去了程序的封闭性（2）程序并行执行时的相互制约关系3．1．2进程的定义通过上述分析可知，程序在并行执行时已不能描述不封闭性和“执行-暂停-执行”活动规律，需要有一种新的概念工具

6、来描述下列特征：能描述“计算”这一现象；能描述“执行-暂停-再执行”这一活动规律；能为并行执行的“计算”的制约关系提供协调和共享资源的机构。这样的新概念称为进程或任务。2.进程与程序的主要区别(1)程序只是指令的有序集合，是静态的描述，没有运行的含义，所以程序是静止的；进程是程序的一次运行活动，是动态的概念。(2)进程是一个独立运行的单位，共享资源的实体，能与其他进程并发执行，而程序则不然。操作系统中以资源管理的中心思想来看，进程可以看成是资源的顾客和使用者。(3)一个程序可以对应多个进程，反过来，一个进程至少对应

7、一段程序。逻辑上，每个进程有自己的处理机和程序，实际上两个进程可以共享同一段程序或同一个处理机，所以进程不等价于程序，也不等价于处理机，它是执行期间的<处理机、程序>对。(4)静态地观察进程，其实体是由程序和数据两部分构成，与程序没有什么区别。3.进程的特征进程具有如下的特征：（1）动态特征进程的实质是并行程序的一次执行过程，因此，动态特征是进程的最基本的特征。其动态性表现在它可以由创建而产生、由调度而执行、由于得不到资源而暂停，由撤消而消亡。进程存在一个生命周期。（2）并行特征引入进程的目的是使程序能并行执行，以

8、提高资源的利用率。（3）独立特征进程是独立运行的单位，也是系统进行资源分配和调度的独立单位。（4）异步特征进程按照各自独立的，不可预知的速度向前推进，所以要求系统提供某种设施使进程间能协调操作和共享资源，保证它们协调运行。（5）结构特征进程是有结构的，体现在每个进程有一个记录进程当前信息的进程控制块（PCBProcessControlBlock）。每个进程都