《计算机操作系统-进程调度》课件.ppt

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1、计算机操作系统——进程调度摘要基础：进程调度策略：进程调度实现：互斥与同步-避免：死锁与饥饿-解决：几个经典问题（如生产者-消费者）-了解：进程通信单道程序与多道程序的执行单道程序执行的过程多道程序执行的过程课堂思考与练习设时刻0，在内存中有三个程序A、B、C，占用CPU的优先权为A最高，C最低；它们的计算和I/O操作时间如表所示。试画出单道运行和多道运行的时间关系图。什么叫进程？为什么要引入“进程”这一概念？为了提高系统资源的利用率，出现了多道程序设计技术，但多道程序的并发执行和资源共享带来了新的问题，破坏了程序的封闭性和可再现性，程序和机器执行程

2、序的活动不再一一对应，并发程序之间有可能存在相互制约关系。并发程序的独立性、并发性、动态性和相互制约反映了并发程序的本质，而程序的概念已不能反映程序并发执行的实质，因此，人们引入了进程的概念来描述并发程序的执行过程。进程：一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位。这里，程序指一组操作序列，而数据集则是接受程序规定操作的一组存储单元的内容。进程=程序的执行？进程和程序的区别和关系？进程和程序是两个既有联系又有区别的概念，它们的区别和关系可简述如下：(1)进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。程序是指令的有序集合，

3、没有任何执行的含义。而进程则强调执行过程，它动态地被创建，并被调度执行后消亡。(2)进程具有并行特征，而程序没有。由进程的定义可知，进程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也就是说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的，执行速度是异步的。显然，由于程序不反映执行过程，所以不具有并行特征。(3)进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受到系统自己的制约。这里，制约就是对进程独立性和异步性的限制。(4)不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。如何监控程序的执行？用各种数据结构来记录多个进程（PCB）用状态的变迁来

4、跟踪多个进程用进程调度来选择控制多个进程用并发控制来同步、协调多个进程进程的静态描述进程=程序+数据+进程控制块PCB程序描述进程所要完成的功能数据是对其进行操作的数据结构集，程序在执行时必不可少的工作区和操作对象。进程控制块包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是进程动态特征的集中反映。进程状态及转换进程控制进程控制，就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及完成进程各状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调、实现资源共享的目的。1.进程创建2.进程撤销3.进程阻塞4.进程唤醒5.进程切换：在某一时刻，一运行的进程被

5、迫中断，让出CPU给指定进程。一般在进行进程上下文切换时，不保留被切换的进程上下文的正文，但保留进程执行时所使用的寄存器。程序执行过程①单进程单一进程②多进程独立进程彼此独立③多进程协作进程彼此依赖在并发环境下不存在完全独立的进程！程序执行过程④多进程竞争进程共享互斥共享资源⑤多进程通信进程相互通信程序执行过程中的问题①②不存在资源竞争，只存在CPU调度③④⑤多个进程相互依赖、彼此竞争资源，既存在CPU调度，又存在同步协调，从而引入并发控制。并发控制的实施策略：临界资源与临界区机制：标志、信号量方法：加锁、P、V原语实现：互斥和同步进程互斥（1）临界

6、资源：一次仅允许一个进程使用的共享资源。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。对于临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码。临界区是由属于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的。间接制约：由共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约。即把这种由于共享某一公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象。进程互斥（2）互斥：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的单位执行。也就是说，不允许两个以上的共享该资源的并发进程

7、同时进入临界区称为互斥。进程互斥：一个进程正在访问临界资源，另一个要访问该资源的进程必须等待。当占用临界资源的进程退出临界区，才允许另一进程区访问此临界资源。为了禁止两个进程同时进入临界区，需采用一定的方法来协调它们。无论方法是什么都应遵循下述准则：空闲让出忙则等待让权等待有限等待进程互斥（3）互斥的加锁实现对临界区加锁以实现互斥：当某个进程进入临界区之后，它将锁上临界区，直到它退出临界区时为止。并发进程在申请进入临界区时，首先测试该临界区是否是上锁的。如果该临界区已被锁住，则该进程要等到该临界区开锁之后才有可能获得临界区。进程互斥（4）设临界区的类

8、名为Ｓ。为了保证每一次临界区中只能有一个程序段被执行，又设锁定位key［Ｓ］。key［Ｓ］表示该锁定位属于类