操作系统第2章_进程管理1

第2章 进程管理

本章内容提要 什么是进程 进程的状态和组成 进程间的同步与互斥 进程通信 对进程的管理 线程和管程概念 死锁概念2

2.1 进程概念2.1.1 程序顺序执行的特征 ■顺序程序设计

■顺序程序活动特点●顺序性 ●封闭性 ●可再现性3

2.1.2程序并发执行及其特征

■程序并发执行概念▲非多道技术下作业执行过程

▲多道技术下作业执行过程

●作业吞吐量是指在给定时间间隔内所完成作业的数量5

■程序并发执行的特征

① 失去封闭性:多个程序共享系统中的各种资源， 因而这些程序都可改变系统资源的状态。因为 共享资源，程序在执行时可能会走走停停。(执 行—暂停执行—执行) ② 程序与计算不再一一对应：一个共享程序可 被多个用户作业调用，从而形成多个计算。 ③ 并发程序在执行期间相互制约：各程序活动 的工作状态与系统环境密切相关。如程序A使用 独占性质的打印机，则程序B就不能使用。6

2.1.3 进程概念的引入和定义 ■引入进程概念多道程序并发执行所引发的一系列新情况，必 须引入新的概念来描述程序动态执行过程的性质。

■进程概念定义 定义：程序在并发环境中的执行过程 ●进程最根本的属性是动态性和并发性“进程”是操作系统的最基本、最重要的概念之一。这 是对正在运行程序的一个抽象。但还没有形成统一的定义。7

★生活中事例——按菜谱做菜 ●进程和程序的区别动态性 并发性 非对应性 异步性

如何理解进程概念？进程与程序有何差别？

程序

阅读菜谱输入 运行

阅读洗衣机手册

程序

准备原料

准备衣服、洗衣粉

输入 运行

分时切换烹制菜肴 设定参数，洗衣服

输出

饭菜

干净衣服

输出

做饭进程

洗衣进程9

进程的特征动态性

1

并发性

2进程特征

5

结构性

调度性

3

4

异步性

进程的特征1)动态性：进程最基本的特征。进程由创建产生； 由调度执行；得不到资源而暂停；由撤消而消亡。进程是有一 定生命周期的。程序是指一组有序指令集合，是一个静态 的实体。 2)并发性：一段时间内，多个进程实体在内存中可同时 运行。引入进程的目的就是为了能并发。程序不能并发。 3)调度性：进程实体是一个能独立运行、独立获得资源、 独立调度的基本单位。程序不能做为一个独立单位。 4)异步性：进程是按各自独立、不可预知的速度前进， 该特性将导致程序执行的不可再现性。因此OS中必须采取 某种措施保证协调运行。11

进程的特征5)结构性：为能正确的执行并发，为每一个进程配置了 一个数据结构，称为进程控

制块(PCB)。则一个进程实 体就由数据段、程序段、控制结构(如PCB)等构成。

程序和进程不一定具有一一对应的关系。

2.2 进程状态描述及组织方式2.2.1 进程的状态及其转换 ■进程的状态三种基本状态 ●运行状态(Running) ●就绪状态(Ready) ●阻塞状态(Blocked)

基本状态转换

进程状态

进程的基本状态转换 中断 (时间片到)运行态

状态转换： 进程等待外 部事件，阻 塞

OS决定由哪个进 程占用CPU,进 程调度

?就绪态

阻塞态

进程就绪， 可以运行14

在很多系统中还增加了两种基本状态 进程的5种状态及其转换

2.2.2

进程的组成

1.进程映像进程活动: cpu上执行程序、操作对应数据--- 静 态部分 需要一个结构描述进程当前状态，对资 源的占用情况等----动态部分，即进 程控制块PCB 需要保存过程调用和相互传送参数的踪 迹—栈

进程映像模型16

2.进程控制块的组成 进程控制块(PCB)也称进程描述块(Process Descriptor),它是进程组成中最关键的部分， 其中含有进程的描述信息和控制信息，是进程 动态特性的集中反映，是系统对进程施行识别 和控制的依据。★进程控制块一般应包括如下内容： 进程名 特征信息 进程状态信息 调度优先权 通信信息 现场保护区 资源需求、分配和控制方面 的信息 进程实体信息 族系关系 其它信息

3.进程控制块的作用 每个进程有惟一的进程控制块 操作系统根据PCB对进程实施控制和管理 进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的 PCB是进程存在的唯一标识

2.2.3 进程组织方式在一个系统中，常常含有固定数目的PCB。对 它们要进行有效的组织与管理。

1.线性方式

PCB线性队列示意图19