操作系统原理_庞丽萍_第四章并发处理

来源：网络收集时间：2026-03-26

导读：第四章并发处理 (一) 并发程序及特点 (二) 进程的基本概念 (三) 进程控制 (四) 进程互斥 (五) 进程同步 (六) 线程的基本概念1 (一) 并发程序及特点一. 顺序程序及特点 1. 什么是计算程序的一次执行过程称为一个计算，它由许多简单操作所组成。 2. 什么是

第四章

并发处理

(一) 并发程序及特点 (二) 进程的基本概念 (三) 进程控制 (四) 进程互斥 (五) 进程同步 (六) 线程的基本概念1

(一) 并发程序及特点一. 顺序程序及特点 1. 什么是计算程序的一次执行过程称为一个计算，它由许多简单操作所组成。 2. 什么是程序的顺序执行一个计算的若干操作必须按照严格的先后次序顺序地执行，这类计算过程就是程序的顺序执行过程。

2. 例：讨论单道系统的工作情况对用户作业的处理—— 首先输入用户的程序和数据然后进行计算

最后打印计算结果即有三个顺序执行的操作—— I:输入操作 C:计算操作 P:输出操作I1 C1

P23

3. 顺序程序的特点 (1) 顺序性处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。 (2) 封闭性

程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素的影响。独占资源 (3) 可再现性程序执行的结果与它的执行速度无关(即与时间无关), 而只与初始条件有关。

二. 并发程序及特点1. 例：讨论在多道批处理系统中，对大量作业的处理。对作业1、作业2、┅ 作业n的处理：作业1: I1 C1 P1

作业2: I2 C2┇

作业n: In Cn

用下图说明在多道批处理系统中，大量操作执行的先后次序。

讨论：C1

(1) 哪些程序段的执行必须是顺序的？为什么？P1

(2) 哪些程序段的执行是并行的？为什么？

2. 什么是程序的并发执行若干个程序段同时在系统中运行，这些程序段的执行在时间上是重叠的，一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，即使这种重叠是很小的一部分，也称这几个程序段是并发执行的。

例：三个并发执行的程序段。P Q R7

3. 并行语句记号

可以用语句  cobegin

S1;S2;┅ ;Sncoend 来表示语句S1,S2,┅,Sn可以并发执行。

三. 与时间有关的错误什么是与时间有关的错误程序并发执行时，若共享了公共变量，其执行结果与各并发程序的相对速度有关，即给定相同的初始条件，若不加以控制，也可能得到不同的结果，此为与时间有关的错误。8

四. 并发程序的特点1. 失去程序的封闭性和可再现性如果一个程序的执行可以改变另一个程序的变量，那么，后者的输出就可能有赖于各程序执行的相对速度，也就是失去了程序的封闭性特点。例：讨论共享公共变量的两个程序，它们执行时可能产生的不同结果。设：程序A每执行一次都要做n加1的操作，程序B每隔一定时间打印出n值，并将它重新置为零。

程序A

程序B ┆ print(n); n := 0;

┆ n := n+1; ┆

程序A的n :=n+1与程序B的两个语句的关系 n的赋值打印的结果

n的最终赋值

之前 10 110

之后 10 101

之间 10 100

(2) 程序与计算不再一一对应一个程序可以对应多个计算例1:I1 输入程序段 I2 C编译程序

例2:编译1 编译2

┆In

┆编译n

主机

终端 1

终端 2

终端 n

(3) 程序并发执行的相互制约直接的相互制约关系—公共变量间接的相互制约关系—资源共享12

(二) 进程的基本概念一. 进程定义

程序并发执行时，新的活动规律：执行暂停执行

1. 什么是进程所谓进程，就是一个程序在给定活动空间和初始环境下，在一个处理机上的执行过程。

2. 进程与程序的区别 (1) 程序是静态的概念；进程是动态的概念。 (2) 进程是一个独立运行的活动单位。 (3) 进程是竞争系统资源的基本单位。

(4) 一个程序可以对应多个进程；一个进程至少包含一个程序。

二. 进程状态1. 进程的基本状态 (1) 运行状态(running) 该进程已获得运行所必需的资源，它的程序正在处理机上执行。 (2) 等待状态(wait) 进程正等待着某一事件的发生而暂时停止执行。这时，即使给它CPU控制权，它也无法执行，则称该进程处于等待态。

(3) 就绪状态(ready)进程已获得除CPU之外的运行所必需的资源，一旦得到 CPU控制权，立即可以运行。15

2. 进程状态的变迁进程的状态随着自身的推进和外界条件的变化而发生变化。运行时间片到进程调度服务请求 (请求I/O等)

就绪服务完成/ 事件来到

等待

三. 进程描述当某程序和其他程序并发执行时，产生了动态特征，并由于并发程序之间的相互制约关系而造成了比较复杂的一个外界环境。 1. 什么是进程控制块描述进程与其他进程、系统资源的关系以及进程在各个不同时期所处的状态的数据结构，称为进程控制块 pcb(process control block)或称为进程描述器(process descriptor)。

2. 进程的组成程序与数据：进程描述进程本身所应完成的功能； PCB: 程序与数据进程的动态特征，该进程与其他进程和系统资源的关系。

控制块PCB

3. PCB的主要内容进程标识符进程当前状态

(1) 进程标识符：进程符号名或内部 id号。 (2) 进程当前状态：本进程目前处于何种状态 (运行、就绪、等待)。 (3) 当前队列指针next:

当前队列指针总链队列指针程序开始地址进程优先级 CPU现场保护区通信信息家族联系占有资源清单

该项登记了处于同一状态的下一个进程的 pcb地址。 (4) 总链队列指针all_q_next: 该项登记了在系统总链队列中，下一个进程的 pcb地址。19

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