操作系統(tǒng)-進(jìn)程管理

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1、第二章???進(jìn)程管理2.1多道程序設(shè)計(jì)2.1.1程序的順序執(zhí)行及特征1.基本概念o程序：一個(gè)在時(shí)間上按嚴(yán)格次序、順序執(zhí)行的指令或語句序列，它體現(xiàn)了某種算法。o順序環(huán)境：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中只有一個(gè)程序在運(yùn)行，這個(gè)程序獨(dú)占系統(tǒng)中所有資源，其執(zhí)行不受外界影響。2.程序的順序執(zhí)行o通常一個(gè)程序可分成若干個(gè)程序段，它們必須按照某種先后次序執(zhí)行，僅當(dāng)前一操作執(zhí)行后，才能執(zhí)行后繼操作。例如：進(jìn)行計(jì)算。I:輸入操作　C:計(jì)算操作　P:打印操作。3.語句的順序執(zhí)行S1：a:=x+yS2：b:=a-5S3：c:=b+14.程序順序執(zhí)行的特征o順序性：一個(gè)程序的各

2、個(gè)部分的執(zhí)行，嚴(yán)格地按照某種先后次序執(zhí)行；o封閉性：程序運(yùn)行時(shí)獨(dú)占全部系統(tǒng)資源，執(zhí)行過程中不受外界影響；o可再現(xiàn)性：程序運(yùn)行結(jié)果與程序執(zhí)行速度無關(guān)，只要初始狀態(tài)相同，結(jié)果應(yīng)相同。2.1.2.前趨圖o為了描述一個(gè)程序的各部分(程序段或語句)間的依賴關(guān)系，或者是一個(gè)大的計(jì)算的各個(gè)子任務(wù)間的因果關(guān)系，常常采用前趨圖的方式。oP1為初始結(jié)點(diǎn)，P9為終止結(jié)點(diǎn)每個(gè)結(jié)點(diǎn)還具有一個(gè)重量。o該前趨圖，存在下面的前趨關(guān)系：　　P1→P2，P1→P3，P1→P4，P2→P5，P3→P5，P4→P6，P4→P7，P5→P8，P6→P8，P7→P9，P8→P9；或

3、表示為：P={P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9}={(P1,P2),(P1,P3),(P1,P4),(P2,P5),(P3,P5),(P4,P6),(P4,P7),(P5,P8),(P6,P8),(P7,P9),(P8,P9)}2.1.3程序并發(fā)執(zhí)行及特征1.并發(fā)環(huán)境：在一定時(shí)間內(nèi)物理機(jī)器上有兩個(gè)或兩個(gè)以上的程序同處于開始運(yùn)行但尚未結(jié)束的狀態(tài)，并且次序不是事先確定的2.程序的并發(fā)執(zhí)行o在對(duì)一批程序進(jìn)行處理時(shí)，可以并發(fā)執(zhí)行。o例如，輸入、計(jì)算、打印三個(gè)程序?qū)σ慌鳂I(yè)進(jìn)行處理時(shí)，存在以下的前趨關(guān)系：Ii→Ci，Ii→Ii+

4、1，Ci→Pi，Ci→Ci+1，Pi→Pi+1133.程序的并發(fā)執(zhí)行的特征o失去封閉性和可再現(xiàn)性o間斷性：程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享資源或程序之間相互合作完成一項(xiàng)共同任務(wù)，因而使程序之間相互制約，導(dǎo)致在執(zhí)行活動(dòng)上具有“執(zhí)行－暫停－執(zhí)行”的現(xiàn)象。o通信性：對(duì)于相互合作的程序，為了更有效地協(xié)調(diào)運(yùn)行，相互之間進(jìn)行通信。o獨(dú)立性：并發(fā)程序在運(yùn)行過程中，既然是作為一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行實(shí)體，它也必然具有作為一個(gè)單位去獲得資源的獨(dú)立性。4.引入并發(fā)的目的提高資源利用率，從而提高系統(tǒng)效率。例：在順序環(huán)境下CPU利用率=40/80=50%DEV1利用率=18.

5、75%DEV2利用率=31.25%例：在并發(fā)環(huán)境下CPU利用=89%DEV1并發(fā)環(huán)境下利用=33%DEV2并發(fā)環(huán)境下利用=66%5.多道程序設(shè)計(jì)定義：Multiprogramming多道程序設(shè)計(jì)是指允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行（引入目的是為了提高系統(tǒng)效率）與并發(fā)不完全是一個(gè)概念，但效果相似考慮因素：o在多道程序環(huán)境下如何向用戶提供服務(wù)o在并發(fā)程序之間如何正確傳遞消息（通訊）o如何對(duì)CPU進(jìn)行調(diào)度，保證每個(gè)用戶相對(duì)公平地得到CPU132.2進(jìn)程的基本概念OS對(duì)進(jìn)程的要求oOS必須交替執(zhí)行多個(gè)進(jìn)程，以便最大程度的使用CPU，同時(shí)提供合理的響

6、應(yīng)時(shí)間oOS必須將資源分配給進(jìn)程，避免因資源競爭產(chǎn)生錯(cuò)誤oOS必須支持進(jìn)程間通信以及用戶進(jìn)程創(chuàng)建2.2.1進(jìn)程1.進(jìn)程的概念?進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位?進(jìn)程是可與其他程序并發(fā)執(zhí)行的程序，在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程。它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。2.進(jìn)程的特征o動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是程序的一次執(zhí)行過程，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生，動(dòng)態(tài)消亡的，進(jìn)程在其生命周期內(nèi)，在三種基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換o并發(fā)性：任何進(jìn)程都可以同其他進(jìn)程一起向前推進(jìn)o獨(dú)立性：進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，同時(shí)也

7、是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度的獨(dú)立單位；o異步性：由于進(jìn)程間的相互制約，使進(jìn)程具有執(zhí)行的間斷性，即進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)o結(jié)構(gòu)特征：為了控制和管理進(jìn)程，系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程設(shè)立一個(gè)進(jìn)程控制塊－PCB。3.進(jìn)程與程序的區(qū)別o程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的;o程序可作為軟件資源長期保存，進(jìn)程只是一次執(zhí)行過程，是暫時(shí)的；o進(jìn)程更能真實(shí)地描述并發(fā)，而程序不能;o一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程，反之亦然;o進(jìn)程有生命周期，有誕生有消亡，短暫的；而程序是相對(duì)長久的;o進(jìn)程是系統(tǒng)分配調(diào)度的獨(dú)立單位；o進(jìn)程具有創(chuàng)建其他進(jìn)程的功能，而程序沒有；4.進(jìn)程創(chuàng)建與中止1

8、）進(jìn)程何時(shí)創(chuàng)建o提交一個(gè)批處理作業(yè)o用戶登錄o由OS創(chuàng)建，用以向一用戶提供服務(wù)(如：打印文件)o由已存在的一進(jìn)程創(chuàng)建（父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程）一個(gè)用戶程序可創(chuàng)建成多個(gè)進(jìn)程2）進(jìn)程何時(shí)中止o批處理作業(yè)