计算机操作系统第二章精选.ppt

程序的顺序执行和并发执行 程序的执行有两种方式：顺序执行和并发执行。 顺序执行是单道批处理系统的执行方式，也用于简单的单片机系统； 现在的操作系统多为并发执行，具有许多新的特征。引入并发执行的目的是为了提高资源利用率。 在多道程序环境下，程序不能独立运行。作为资源分配和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 为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享，我们需要一个描述程序执行时动态特征的概念，这就是进程。 通常把这个正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入内存后我们把它称为进程。 进程通常具有三种状态：运行状态（正在使用CPU）、阻塞状态（等待输入/输出）和就绪状态（等待分配CPU）。 进程的特征 动态性：进程具有动态的地址空间（数量和内容），地址空间上包括： 代码（指令执行和CPU状态的改变） 数据（变量的生成和赋值） 系统控制信息（进程控制块的生成和删除） 独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段； 并发性、异步性：虚拟 结构化：代码段、数据段和核心段（在地址空间中）；程序文件中通常也划分了代码段和数据段，而核心段通常就是OS核心（由各个进程共享，包括各进程的PCB） 程序顺序执行的特征 ： 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环） 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控制逻辑所决定 可再现性：初始条件相同则结果相同。如：可通过空指令控制时间关系。 2.1.3 程序的并发执行及其特征 并发执行的特征 间断异步性：走走停停，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系； 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的不变特征。 失去可再现性：失去封闭性 －失去可再现性；外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。 行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra。 进程是这样的计算部分，它是可以和其它计算并行的一个计算。Donovan 进程（有时称为任务）是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动。（Alan.C. Shaw 进程是执行中的程序。（Ken Thompson and Dennis Ritchie 教材上给出的进程的定义： 进程，即是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次活动。 程序与进程 联系：程序是构成进程的组成部分之一。一个进程的运行目标就是执行它所对应的程序，如果没有程序，进程就失去了其实际存在的意义。从静态的角度看，进程是由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。? 区别：程序是静态的，而进程是动态的；程序的存在是永久的，进程的存在是暂时的，动态的产生和消亡；一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序亦可以构成多个进程；进程具有创建其它进程的功能。 （1）运行状态：进程正在处理机上运行的状态，该进程已获得必要的资源，也获得了处理机，用户程序正在处理机上运行。 （2）阻塞状态：进程等待某种事件完成（例如，等待输入/输出操作的完成）而暂时不能运行的状态，处于该状态的进程不能参加竞争处理机，此时，即使分配给它处理机，它也不能运行。 （3）就绪状态：该进程运行所需的一切条件都得到满足，但因处理机资源个数少于进程个数，所以该进程不能运行，而必须等待分配处理机资源，一旦获得处理机就立即投入运行。 进程控制块 为了刻画进程的动态变化，通常把进程表示为由程序段、私有数据块和进程控制块组成，如图3.4（a）所示。程序部分描述进程本身所要完成的功能，而“私有数据块”是接受程序规定操作的一组存储单元的内容，是操作的对象。进程控制块是在进程创建时产生的，当进程存在于系统时（运行），进程控制块就标识了这个进程。如图3.4（b）所示。 Loik,,,,,,, 家族联系 process family 有的系统允许一个进程可创建自已的子进程，子进程还可以创建，一个进程往往处在一个家族之中，就需要记录进程在家族中位置的信息。 2.2 进 程 控 制 进程是有生命周期的，产生、运行、暂停、终止，对进程的这些操作叫进程控制。 进程控制的职责是对系统中全部进程实施有效的管理，它是处理机管理的部分（另一部分是进程调度），当系统允许多进程并发执行时，为了实现共享、协调并发进程的关系，处理机管理必须提供对进程实行有效的管理。 进程控制 进程控制的概念 进程控制包括：进程创建、进程撤消、进程阻塞、进程唤醒。 这些操作都要对应地执行一个特殊的程序段（操作系统核心程序），同时系统也通过系统调用给用户提供进程控制的功能。教材上叫原语（一种特殊的系统调用）。 运行状态等待状态进程阻塞