《工學(xué)進(jìn)程管理》ppt課件

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1、第二章進(jìn)程管理1.1進(jìn)程的基本概念1.2進(jìn)程控制1.3進(jìn)程的同步與互斥1.4經(jīng)典的進(jìn)程同步問題1.5管程機(jī)制1.6進(jìn)程通信1.7線程第一節(jié)進(jìn)程的基本概念一、程序的順序執(zhí)行程序是一個(gè)在時(shí)間上有嚴(yán)格次序的指令序列。僅當(dāng)前一操作(程序段)執(zhí)行完后，才能執(zhí)行后繼操作。例如，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，總須先輸入用戶的程序和數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算，最后才能打印計(jì)算結(jié)果。圖2-1程序的順序執(zhí)行在單道系統(tǒng)中，程序執(zhí)行具有以下特征(P5)：(1)順序性(2)封閉性(3)可再現(xiàn)性其中最大特征就是程序的順序執(zhí)行。二、前趨圖前趨圖(PrecedenceGraph)是一個(gè)有向無循環(huán)圖，記

2、為DAG(DirectedAcyclicGraph)，用于描述進(jìn)程之間執(zhí)行的前后關(guān)系。圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)可用于描述一個(gè)程序段或進(jìn)程、一條語句；結(jié)點(diǎn)間的有向邊則用于表示兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在的偏序(PartialOrder)或前趨關(guān)系(PrecedenceRelation)“→”?！?{(Pi,Pj)

3、PimustcompletebeforePjmaystart},如果(Pi,Pj)∈→,可寫成Pi→Pj，稱Pi是Pj的直接前趨，而稱Pj是Pi的直接后繼。在前趨圖中，把沒有前趨的結(jié)點(diǎn)稱為初始結(jié)點(diǎn)(InitialNode)，把沒有后繼的結(jié)點(diǎn)稱為終止結(jié)點(diǎn)(Fin

4、alNode)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)還具有一個(gè)重量(Weight)，用于表示該結(jié)點(diǎn)所含有的程序量或結(jié)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間。圖2-2前趨圖對(duì)于圖2-2(a)所示的前趨圖，存在下述前趨關(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)}三、

5、程序的并發(fā)執(zhí)行1、什么是程序的并發(fā)執(zhí)行(回顧)程序的并發(fā)執(zhí)行可進(jìn)一步分為：①不同程序間的并發(fā)執(zhí)行；②同一程序中不同程序段的并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)程序的前趨圖：在該例中存在下述前趨關(guān)系：Ii→Ci，Ii→Ii+1,Ci→Pi,Ci→Ci+1，Pi→Pi+1而Ii+1和Ci及Pi-1是重迭的，亦即在Pi-1和Ci以及Ii+1之間，可以并發(fā)執(zhí)行。對(duì)于具有下述四條語句的程序段，前趨圖：S1:a∶=x+2S2:b∶=y+4S3:c∶=a+bS4:d∶=c+b2、程序并發(fā)執(zhí)行帶來的影響：程序運(yùn)行的間斷性；程序的執(zhí)行失去了封閉性和以此為基礎(chǔ)的可再現(xiàn)性；程序之間由于資源

6、共享與競爭，形成了相互制約。例如，有兩個(gè)循環(huán)程序A和B，它們共享一個(gè)變量N。程序A每執(zhí)行一次時(shí)，都要做N∶=N+1操作；程序B每執(zhí)行一次時(shí)，都要執(zhí)行Print(N)操作，然后再將N置成“0”。程序A和B以不同的速度運(yùn)行。(1)N∶=N+1在Print(N)和N∶=0之前，此時(shí)得到的N值分別為n+1,n+1,0。(2)N∶=N+1在Print(N)和N∶=0之后，此時(shí)得到的N值分別為n,0,1。(3)N∶=N+1在Print(N)和N∶=0之間，此時(shí)得到的N值分別為n,n+1,0。為了合理管理系統(tǒng)資源、協(xié)調(diào)各程序段在執(zhí)行時(shí)對(duì)資源的競爭，需要一個(gè)記錄

7、和描述程序執(zhí)行過程的基本單位，于是引進(jìn)了“進(jìn)程”這一概念。四、進(jìn)程的定義1、較典型的進(jìn)程定義有：(1)進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行。(2)進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。(3)進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的過程，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。四、進(jìn)程的定義2、進(jìn)程實(shí)體：程序段、相關(guān)數(shù)據(jù)、PCB(進(jìn)程控制塊)----管理進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3、進(jìn)程的特征(p19-22)：(1)結(jié)構(gòu)特征(2)動(dòng)態(tài)性(3)并發(fā)性(4)獨(dú)立性(5)異步性在引入了進(jìn)程實(shí)體的概念后，我們可以把傳統(tǒng)OS中的進(jìn)程定義為：“進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過程，是系統(tǒng)

8、進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位”五、進(jìn)程的三種基本狀態(tài)(p23-24)就緒狀態(tài)----就緒隊(duì)列執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)(等待狀態(tài))----等待隊(duì)列進(jìn)程基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖就緒執(zhí)行阻塞進(jìn)程調(diào)度時(shí)間片用完等待某個(gè)事件發(fā)生而阻塞因等待的事件已發(fā)生而被喚醒創(chuàng)建撤消圖2-7進(jìn)程的五種基本狀態(tài)及轉(zhuǎn)換p31-33六、掛起狀態(tài)在一般OS中，進(jìn)程只有以上三種基本狀態(tài)。而在一些有特殊要求的OS中，由于控制的需要，引入“掛起”狀態(tài)?！皰炱稹睜顟B(tài)有靜止就緒和靜止阻塞兩種?！皰炱稹本鸵馕吨鴷和?duì)該進(jìn)程分配CPU資源。六、掛起狀態(tài)引起“掛起”的原因(P26-27)：(1)終端用戶的請(qǐng)求

9、。(2)父進(jìn)程請(qǐng)求。(3)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要。(4)操作系統(tǒng)的需要。圖2-6具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)圖調(diào)度圖2-8具有創(chuàng)建、終止和掛起狀態(tài)的進(jìn)