課程名計算機網(wǎng)絡

1、課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)第二章進程管理第二章進程管理開放教育計算機應用專業(yè)開放教育計算機應用專業(yè)課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的概念進程的概念 進程是操作系統(tǒng)最基本的概念之一，引入這進程是操作系統(tǒng)最基本的概念之一，引入這個概念，對于我們理解、描述和設計操作系個概念，對于我們理解、描述和設計操作系統(tǒng)具有重要意義。這里我們把進程定義為：統(tǒng)具有重要意義。這里我們把進程定義為：程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。這里要注意程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。這里要注意進程與程序的關系，認識到它們是完全不同進程與程序的關系，認識到它們是完全不同的概念，同時又有密切的聯(lián)系。進程基本的的概念，同時又有

2、密切的聯(lián)系。進程基本的五大特征是五大特征是動態(tài)性、并發(fā)性、調度性、異步動態(tài)性、并發(fā)性、調度性、異步性和結構性性和結構性。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的狀態(tài)及其轉換進程的狀態(tài)及其轉換 進程執(zhí)行時的間斷性決定了進程可能具有多種狀態(tài)，事實上，運行的進程有進程執(zhí)行時的間斷性決定了進程可能具有多種狀態(tài)，事實上，運行的進程有三種基本狀態(tài)：三種基本狀態(tài)：運行態(tài)：進程分配到必要的資源，在處理機上執(zhí)行時的狀態(tài)。運行

3、態(tài)：進程分配到必要的資源，在處理機上執(zhí)行時的狀態(tài)。就緒態(tài)：進程分配到必要的資源，還沒有獲得在處理機上執(zhí)行的狀態(tài)。就緒態(tài)：進程分配到必要的資源，還沒有獲得在處理機上執(zhí)行的狀態(tài)。阻塞態(tài)：或稱等待態(tài)，進程的執(zhí)行受到了阻塞而處于暫停狀態(tài)。阻塞態(tài)：或稱等待態(tài)，進程的執(zhí)行受到了阻塞而處于暫停狀態(tài)。進程的動態(tài)性質決定了進程的狀態(tài)不是固定的，它隨著自身的推進和外界條進程的動態(tài)性質決定了進程的狀態(tài)不是固定的，它隨著自身的推進和外界條件的變化而不斷變化。進程狀態(tài)之間的轉換主要體現(xiàn)為：就緒進程被調度進件的變化而不斷變化。進程狀態(tài)之間的轉換主要體現(xiàn)為：就緒進程被調度進入運行態(tài)，運行狀態(tài)受阻塞轉入阻塞狀態(tài)，阻塞狀態(tài)在阻

4、塞消除后進入就緒入運行態(tài)，運行狀態(tài)受阻塞轉入阻塞狀態(tài)，阻塞狀態(tài)在阻塞消除后進入就緒狀態(tài)等待調度，不能直接返回運行狀態(tài)。在分時系統(tǒng)中，當時間片到期，正狀態(tài)等待調度，不能直接返回運行狀態(tài)。在分時系統(tǒng)中，當時間片到期，正在執(zhí)行的進程返回到就緒狀態(tài)等待下一次調度。進程狀態(tài)及其轉換圖見教材在執(zhí)行的進程返回到就緒狀態(tài)等待下一次調度。進程狀態(tài)及其轉換圖見教材44頁圖頁圖2-6。 課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的同步與互斥進程的同步與互斥 進程的同步與互斥是指進程在推進時的相進程的同步與互斥是指進程在推進時的相互制約關系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資互制約關系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資源共享與進程合作，這種進程

5、間的制約稱源共享與進程合作，這種進程間的制約稱為可能。為了保證進程的正確運行以及相為可能。為了保證進程的正確運行以及相互合作的進程之間交換信息，需要進程之互合作的進程之間交換信息，需要進程之間的通信。間的通信。 進程之間的制約關系體現(xiàn)為：進程的同步進程之間的制約關系體現(xiàn)為：進程的同步和互斥。和互斥。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的同步與互斥進程的同步與互斥 進程同步：它主要源于進程合作，是進程間共同進程同步：它主要源于進程合作，是進程間共同完成一項任務時直接發(fā)生相互作用的關系。為進完成一項任務時直接發(fā)生相互作用的關系。為進程之間的直接制約關系。在多道環(huán)境下，這種進程之間的直接制約關系。在多道

6、環(huán)境下，這種進程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調是必不可少的。程間在執(zhí)行次序上的協(xié)調是必不可少的。 進程互斥：它主要源于資源共享，是進程之間的進程互斥：它主要源于資源共享，是進程之間的間接制約關系。在多道系統(tǒng)中，每次只允許一個間接制約關系。在多道系統(tǒng)中，每次只允許一個進程訪問的資源稱為臨界資源，進程互斥就是保進程訪問的資源稱為臨界資源，進程互斥就是保證每次只有一個進程使用臨界資源。證每次只有一個進程使用臨界資源。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的同步與互斥進程的同步與互斥 臨界資源和臨界區(qū)臨界資源和臨界區(qū)：一次只允許一個進程：一次只允許一個進程使用的共享資源稱為臨界資源，如打印機、使用的共享資源稱為臨界資

7、源，如打印機、公共變量等；而在每個進程中訪問臨界資公共變量等；而在每個進程中訪問臨界資源的程序段稱為臨界區(qū)。進程進入臨界區(qū)源的程序段稱為臨界區(qū)。進程進入臨界區(qū)要滿足一定的條件，以保證臨界資源的安要滿足一定的條件，以保證臨界資源的安全使用，系統(tǒng)的正常運行。全使用，系統(tǒng)的正常運行。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清多道程序設計多道程序設計 進程之間的制約關系是由于多道程序設計帶來的，進程之間的制約關系是由于多道程序設計帶來的，什么是多道程序設計呢？什么是多道程序設計呢？多道程序設計多道程序設計是在一臺是在一臺計算機上同時運行兩個或更多個程序。多道程序計算機上同時運行兩個或更多個程序。多道程序打破了單道程

8、序打破了單道程序“閉關自守閉關自守”的局面，計算機系的局面，計算機系統(tǒng)中的軟、硬件資源為幾道程序所共享，使得整統(tǒng)中的軟、硬件資源為幾道程序所共享，使得整個系統(tǒng)進入并發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。多道程序設計思想帶個系統(tǒng)進入并發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。多道程序設計思想帶來了進程的同步和互斥等通信問題，同時也提高來了進程的同步和互斥等通信問題，同時也提高了系統(tǒng)資源利用率，增加了作業(yè)的吞吐量。了系統(tǒng)資源利用率，增加了作業(yè)的吞吐量。 課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的組成進程的組成 進程通常由程序、程序所需數(shù)據(jù)和進程控制塊進程通常由程序、程序所需數(shù)據(jù)和進程控制塊（PCB）三部分組成。如）三部分組成。如45頁圖頁圖2-7。 PCB描述

9、進程的執(zhí)行情況。它與進程共存亡：創(chuàng)描述進程的執(zhí)行情況。它與進程共存亡：創(chuàng)建進程、產生建進程、產生PCB、撤消進程、系統(tǒng)回收、撤消進程、系統(tǒng)回收PCB。它包含進程的描述信息和控制信息，例如進程名、它包含進程的描述信息和控制信息，例如進程名、特征信息、進程狀態(tài)信息、調度優(yōu)先權、通信信特征信息、進程狀態(tài)信息、調度優(yōu)先權、通信信息、中斷現(xiàn)場保護、程序和數(shù)據(jù)地址等等。息、中斷現(xiàn)場保護、程序和數(shù)據(jù)地址等等。PCB是進程存在的唯一標志。也是系統(tǒng)管理和控制進是進程存在的唯一標志。也是系統(tǒng)管理和控制進程的依據(jù)。程的依據(jù)。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程的組成進程的組成課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)

10、制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程管理的基本命令進程管理的基本命令 進程的管理主要包括創(chuàng)建進程、撤消進程、掛起進程、恢進程的管理主要包括創(chuàng)建進程、撤消進程、掛起進程、恢復進程、改變進程優(yōu)先級、封鎖進程、喚醒進程、調度進復進程、改變進程優(yōu)先級、封鎖進程、喚醒進程、調度進程等。程等。 在在UNIX系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)分為系統(tǒng)中，進程的狀態(tài)分為10種。相關的基本命令種。相關的基本命令有：有： ps檢查系統(tǒng)中當前存在的進程的狀態(tài)。檢查系統(tǒng)中當前存在的進程的狀態(tài)。 sleep使進程暫停執(zhí)行一段時間（參數(shù)單位為秒）。使進程暫停執(zhí)行一段時間（參數(shù)單位為秒）。 &使鍵入的命令進入后臺運行。使鍵

11、入的命令進入后臺運行。 wait等待后臺進程結束。等待后臺進程結束。 kill終止一個進程的運行。終止一個進程的運行。 nice以不同的優(yōu)先級執(zhí)行一條命令。以不同的優(yōu)先級執(zhí)行一條命令。 課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清信號量和信號量和P、V操作操作 在多道系統(tǒng)中，信號量機制是一種有效的在多道系統(tǒng)中，信號量機制是一種有效的實現(xiàn)進程同步與互斥的工具。實現(xiàn)進程同步與互斥的工具。 信號量的值表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目。信號量的值表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目。若它大于若它大于0，則表示系統(tǒng)中當前可用資源的，則表示系統(tǒng)中當前可用資源的數(shù)量；若它小于數(shù)量；若它小于0，表示系統(tǒng)中等待使用該，表示系統(tǒng)中等待使用該資源的進

12、程數(shù)目，即在該信號量隊列上排資源的進程數(shù)目，即在該信號量隊列上排隊的隊的PCB的個數(shù)。信號量的值是可變的，的個數(shù)。信號量的值是可變的，由由P、V操作來改變。操作來改變。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清信號量和信號量和P、V操作操作 PV操作是對信號量進行處理的操作過程，而且信操作是對信號量進行處理的操作過程，而且信號量只能由號量只能由P、V操作來改變。操作來改變。 P操作是對信號量減操作是對信號量減1，意味著請求系統(tǒng)分配一個，意味著請求系統(tǒng)分配一個單位資源，若系統(tǒng)無可用資源，則現(xiàn)進程變?yōu)樽鑶挝毁Y源，若系統(tǒng)無可用資源，則現(xiàn)進程變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。塞狀態(tài)。 V操作是對信號量加操作是對信號量加1，意味著釋放一

13、個單位資源，意味著釋放一個單位資源，加加1后若信號量小于等于零，則從就緒對列中喚后若信號量小于等于零，則從就緒對列中喚醒一個進程，執(zhí)行醒一個進程，執(zhí)行V操作的進程繼續(xù)執(zhí)行。操作的進程繼續(xù)執(zhí)行。 同步和互斥都可以通過同步和互斥都可以通過P、V操作來實現(xiàn)，而生產操作來實現(xiàn)，而生產者者-消費者問題則是它們的結合點。具體實現(xiàn)見教消費者問題則是它們的結合點。具體實現(xiàn)見教材材64頁。頁。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進程間的通信進程間的通信 進程通信是指進程間的信息交換。進程通信是指進程間的信息交換。P、V操操作做為進程的同步與互斥工具因信息交換作做為進程的同步與互斥工具因信息交換量少，效率太低，稱為低級通

14、信。而高級量少，效率太低，稱為低級通信。而高級通信則以較高的效率傳送大批數(shù)據(jù)。通信則以較高的效率傳送大批數(shù)據(jù)。 高級通信方式主要有：共享存儲器、消息高級通信方式主要有：共享存儲器、消息傳遞和管道文件。傳遞和管道文件。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清P、V操作操作 P操作（操作（wait）原語）原語 V操作（操作（signal）原語）原語課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清P、V操作操作 P操作：申請一個單位操作：申請一個單位資源資源 V操作：釋放一個單位操作：釋放一個單位資源資源課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清P、V操作操作例：打印機分配例：打印機分配互斥信號量互斥信號量mutex（初值為（初值為1）Pa為分配進程為分配進程Pb為釋放進程為釋放進程課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清 例：供者和用者對緩沖區(qū)的同步例：供者和用者對緩沖區(qū)的同步 信號量：信號量： S1緩沖區(qū)空否（初值為緩沖區(qū)空否（初值為1） S2緩沖區(qū)