進(jìn)程 進(jìn)程控制處理機(jī)調(diào)度 進(jìn)程的同步與通信.doc

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1、3.2進(jìn)程、進(jìn)程控制和處理機(jī)調(diào)度3.3進(jìn)程的同步與通信一、單道程序工作環(huán)境下程序的順序執(zhí)行與特征1．程序的順序執(zhí)行：一個(gè)程序通?？煞殖扇舾蓚€(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)行完后，才能執(zhí)行后繼操作。2、特征：（1）順序性（2）封閉性（3）可再現(xiàn)性二、多道程序工作環(huán)境下程序的并發(fā)執(zhí)行與特征1、程序的并發(fā)執(zhí)行：多個(gè)程序交替執(zhí)行2、特征：（1）間斷性（2）非封閉性：機(jī)內(nèi)狀況有多個(gè)程序改變（3）不可再現(xiàn)性：運(yùn)行結(jié)果與速度有關(guān)三、進(jìn)程概念：可并發(fā)執(zhí)行的有獨(dú)立功能的程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程1、進(jìn)程與程序的區(qū)別：程序是靜態(tài)的永久的，進(jìn)

2、程是動(dòng)態(tài)的暫時(shí)的進(jìn)程與程序的聯(lián)系：一個(gè)進(jìn)程可執(zhí)行多個(gè)程序一個(gè)程序可構(gòu)成多個(gè)進(jìn)程2、進(jìn)程的特征：①動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是程序的一次執(zhí)行過程，有生命周期②并發(fā)性：多個(gè)進(jìn)程能在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)運(yùn)行，資源共享③獨(dú)立性：進(jìn)程是系統(tǒng)分配資源的獨(dú)立單位，各進(jìn)程獨(dú)立運(yùn)行（它們的地址空間相互獨(dú)立）。注意：凡未建立進(jìn)程的程序，都不能作為一個(gè)獨(dú)立的單位參加運(yùn)行。進(jìn)程是分配資源的單位，線程是分配CPU的單位④異步性：由于進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行相互制約，所以各自按獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。⑤結(jié)構(gòu)性：PCB（進(jìn)程控制塊）組成程序段數(shù)據(jù)段PCB3、進(jìn)程的分類：系統(tǒng)進(jìn)程、用戶進(jìn)程4、進(jìn)

3、程的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換進(jìn)程的3種基本狀態(tài)：活動(dòng)狀態(tài)①就緒（準(zhǔn)備）狀態(tài)當(dāng)進(jìn)程已分配到除CPU以外的所有必要的資源后，只要能再獲得處理機(jī)，便能立即執(zhí)行。在一個(gè)系統(tǒng)中，可以有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)處于就緒狀態(tài)，通常把它們排成一個(gè)隊(duì)列，稱為就緒隊(duì)列。②執(zhí)行狀態(tài)指進(jìn)程已獲得處理機(jī)，其程序正在執(zhí)行。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，最多只能有一個(gè)進(jìn)程處于正在執(zhí)行狀態(tài)。③阻塞（等待、睡眠）狀態(tài)進(jìn)程因發(fā)生某事件（等待某事件的發(fā)生，如請求I/O、申請緩沖空間等）不具備運(yùn)行條件，而暫停執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)，亦即進(jìn)程的執(zhí)行受到阻塞。通常將處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程排成一個(gè)隊(duì)列，稱為阻塞隊(duì)列。一般還增加兩個(gè)基本狀態(tài)：④

4、新建狀態(tài)：剛剛被創(chuàng)建，但未提交進(jìn)入就緒隊(duì)列尾部時(shí)的狀態(tài)11/11①退出狀態(tài)：已被系統(tǒng)或進(jìn)程終止，等待善后處理后退出掛起狀態(tài)（靜止）:暫不接受調(diào)度，并釋放部分系統(tǒng)資源，從內(nèi)存轉(zhuǎn)移到外存①就掛②等掛轉(zhuǎn)換類型及原因：就緒執(zhí)行等待退出新建就掛等掛進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換注意：活動(dòng)狀態(tài)有兩個(gè)不可轉(zhuǎn)換兩個(gè)激活三個(gè)掛起兩個(gè)（新建后）提交4、進(jìn)程控制塊PCB（1）作用：創(chuàng)建時(shí)設(shè)置是進(jìn)程存在與否的唯一標(biāo)記OS依據(jù)PCB才能感知、管理、控制進(jìn)程（2）PCB內(nèi)容：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符、進(jìn)程調(diào)度信息、處理機(jī)狀態(tài)信息、進(jìn)程控制信息下圖示出了PCB的內(nèi)容。主要有：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符現(xiàn)行狀態(tài)現(xiàn)場保留

5、區(qū)程序與數(shù)據(jù)地址互斥與同步機(jī)構(gòu)進(jìn)程通信機(jī)構(gòu)進(jìn)程優(yōu)先數(shù)資源清單鏈接字（隊(duì)列指針）家族聯(lián)系11/11①進(jìn)程標(biāo)識(shí)符用于唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程②家族關(guān)系用于說明本進(jìn)程與其它家族成員之間的關(guān)系③現(xiàn)行狀態(tài)：說明進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，以作為調(diào)度程序分配處理機(jī)的依據(jù)。當(dāng)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)時(shí)，要在ＰＣＢ中說明阻塞的原因； ④現(xiàn)場保留區(qū)：用于保存進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)時(shí)的CPU現(xiàn)場信息。⑤程序和數(shù)據(jù)地址：該進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存或外存中的地址。用以把進(jìn)程控制塊與其程序和數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。⑥進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)表示進(jìn)程使用ＣＰＵ時(shí)優(yōu)先級(jí)別的一個(gè)整數(shù)。優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程可優(yōu)先獲得處理機(jī)；⑦

6、互斥與同步機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的互斥與同步時(shí)所必須的機(jī)構(gòu)。例如，信號(hào)量或鎖等；⑧資源清單它列出了進(jìn)程所需資源及當(dāng)前已分配到的資源；⑨鏈接字也稱為進(jìn)程隊(duì)列指針進(jìn)程的組織方式：通過鏈接（或索引）等方式形成就緒隊(duì)列（索引表）、等待隊(duì)列（索引表），便于對進(jìn)程進(jìn)行有效管理。一、進(jìn)程控制：定義——建立、撤消、狀態(tài)轉(zhuǎn)化1、幾個(gè)概念（1）原語（primitive）定義：完成某一特定功能的程序段，其執(zhí)行是不可分割的。換言之，在一個(gè)操作中的所有動(dòng)作，要么全做，要么全不做。特點(diǎn)：不允許中斷，不允許并發(fā)（2）OS內(nèi)核：OS常駐內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)（3）內(nèi)核基本功能：由原語完成——

7、中斷處理進(jìn)程控制：建立、撤消、狀態(tài)轉(zhuǎn)化資源管理:時(shí)鐘、I/0設(shè)備、文件系統(tǒng)2、進(jìn)程創(chuàng)建和撤消原語（1）創(chuàng)建原語一個(gè)進(jìn)程可借助于創(chuàng)建原語來創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程（父進(jìn)程，子進(jìn)程，進(jìn)程樹）。子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的所有資源。創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程的主要工作是：申請一空閑PCB→無空閑PCB，則創(chuàng)建失敗；否則產(chǎn)生PID（進(jìn)程標(biāo)識(shí)）→申請必要的資源→初始化PCB→插入就緒隊(duì)列尾部(2)撤消進(jìn)程原語找出被撤消進(jìn)程的PCB→該進(jìn)程若正在執(zhí)行，則終止該進(jìn)程的執(zhí)行→該進(jìn)程若有子進(jìn)程，則撤消其所有子進(jìn)程→將該進(jìn)程所擁有的全部資源，歸還給父進(jìn)程或系統(tǒng)→11/11將被撤消進(jìn)程的PCB從所在

8、隊(duì)列（或鏈表）中清除，放回到空閑PCB隊(duì)列。（1）進(jìn)程的阻塞原語①進(jìn)程的阻塞是進(jìn)程自身的一種主動(dòng)行為：正在執(zhí)行的進(jìn)程，當(dāng)出現(xiàn)請求操作系統(tǒng)