課程名計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

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(jìn)程管理第二章進(jìn)程管理開放教育計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)開放教育計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進(jìn)程的概念進(jìn)程的概念 進(jìn)程是操作系統(tǒng)最基本的概念之一，引入這進(jìn)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(shè)計操作系個概念，對于我們理解、描述和設(shè)計操作系統(tǒng)具有重要意義。這里我們把進(jìn)程定義為：統(tǒng)具有重要意義。這里我們把進(jìn)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(jìn)程與程序的關(guān)系，認(rèn)識到它們是完全不同進(jìn)程與程序的關(guān)系，認(rèn)識到它們是完全不同的概念，同時又有密切的聯(lián)系。進(jìn)程基本的的概念，同時又有

2、密切的聯(lián)系。進(jìn)程基本的五大特征是五大特征是動態(tài)性、并發(fā)性、調(diào)度性、異步動態(tài)性、并發(fā)性、調(diào)度性、異步性和結(jié)構(gòu)性性和結(jié)構(gòu)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(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 進(jìn)程執(zhí)行時的間斷性決定了進(jìn)程可能具有多種狀態(tài)，事實上，運行的進(jìn)程有進(jìn)程執(zhí)行時的間斷性決定了進(jìn)程可能具有多種狀態(tài)，事實上，運行的進(jìn)程有三種基本狀態(tài)：三種基本狀態(tài)：運行態(tài)：進(jìn)程分配到必要的資源，在處理機(jī)上執(zhí)行時的狀態(tài)。運行

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

4、塞消除后進(jìn)入就緒入運行態(tài)，運行狀態(tài)受阻塞轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)，阻塞狀態(tài)在阻塞消除后進(jìn)入就緒狀態(tài)等待調(diào)度，不能直接返回運行狀態(tài)。在分時系統(tǒng)中，當(dāng)時間片到期，正狀態(tài)等待調(diào)度，不能直接返回運行狀態(tài)。在分時系統(tǒng)中，當(dāng)時間片到期，正在執(zhí)行的進(jìn)程返回到就緒狀態(tài)等待下一次調(diào)度。進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換圖見教材在執(zhí)行的進(jìn)程返回到就緒狀態(tài)等待下一次調(diào)度。進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)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(jìn)程的同步與互斥進(jìn)程的同步與互斥 進(jìn)程的同步與互斥是指進(jìn)程在推進(jìn)時的相進(jìn)程的同步與互斥是指進(jìn)程在推進(jìn)時的相互制約關(guān)系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資互制約關(guān)系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資源共享與進(jìn)程合作，這種進(jìn)程

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

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

7、源，如打印機(jī)、公共變量等；而在每個進(jìn)程中訪問臨界資公共變量等；而在每個進(jìn)程中訪問臨界資源的程序段稱為臨界區(qū)。進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)源的程序段稱為臨界區(qū)。進(jìn)程進(jìn)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(shè)計多道程序設(shè)計 進(jìn)程之間的制約關(guān)系是由于多道程序設(shè)計帶來的，進(jìn)程之間的制約關(guān)系是由于多道程序設(shè)計帶來的，什么是多道程序設(shè)計呢？什么是多道程序設(shè)計呢？多道程序設(shè)計多道程序設(shè)計是在一臺是在一臺計算機(jī)上同時運行兩個或更多個程序。多道程序計算機(jī)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(guān)自守閉關(guān)自守”的局面，計算機(jī)系的局面，計算機(jī)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(jìn)入并發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。多道程序設(shè)計思想帶個系統(tǒng)進(jìn)入并發(fā)執(zhí)行狀態(tài)。多道程序設(shè)計思想帶來了進(jìn)程的同步和互斥等通信問題，同時也提高來了進(jìn)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(jìn)程的組成進(jìn)程的組成 進(jìn)程通常由程序、程序所需數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊進(jìn)程通常由程序、程序所需數(shù)據(jù)和進(jìn)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(jìn)程的執(zhí)行情況。它與進(jìn)程共存亡：創(chuàng)描述進(jìn)程的執(zhí)行情況。它與進(jìn)程共存亡：創(chuàng)建進(jìn)程、產(chǎn)生建進(jìn)程、產(chǎn)生PCB、撤消進(jìn)程、系統(tǒng)回收、撤消進(jìn)程、系統(tǒng)回收PCB。它包含進(jìn)程的描述信息和控制信息，例如進(jìn)程名、它包含進(jìn)程的描述信息和控制信息，例如進(jìn)程名、特征信息、進(jìn)程狀態(tài)信息、調(diào)度優(yōu)先權(quán)、通信信特征信息、進(jìn)程狀態(tài)信息、調(diào)度優(yōu)先權(quán)、通信信息、中斷現(xiàn)場保護(hù)、程序和數(shù)據(jù)地址等等。息、中斷現(xiàn)場保護(hù)、程序和數(shù)據(jù)地址等等。PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。也是系統(tǒng)管理和控制進(jìn)是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。也是系統(tǒng)管理和控制進(jìn)程的依據(jù)。程的依據(jù)。課程名：操作系統(tǒng)制作：譚海清進(jìn)程的組成進(jìn)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(jìn)程管理的基本命令進(jìn)程管理的基本命令 進(jìn)程的管理主要包括創(chuàng)建進(jìn)程、撤消進(jìn)程、掛起進(jìn)程、恢進(jìn)程的管理主要包括創(chuàng)建進(jìn)程、撤消進(jìn)程、掛起進(jìn)程、恢復(fù)進(jìn)程、改變進(jìn)程優(yōu)先級、封鎖進(jìn)程、喚醒進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)復(fù)進(jìn)程、改變進(jìn)程優(yōu)先級、封鎖進(jìn)程、喚醒進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)程等。程等。 在在UNIX系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)分為系統(tǒng)中，進(jìn)程的狀態(tài)分為10種。相關(guān)的基本命令種。相關(guān)的基本命令有：有： ps檢查系統(tǒng)中當(dāng)前存在的進(jìn)程的狀態(tài)。檢查系統(tǒng)中當(dāng)前存在的進(jìn)程的狀態(tài)。 sleep使進(jìn)程暫停執(zhí)行一段時間（參數(shù)單位為秒）。使進(jìn)程暫停執(zhí)行一段時間（參數(shù)單位為秒）。 &使鍵入的命令進(jìn)入后臺運行。使鍵

11、入的命令進(jìn)入后臺運行。 wait等待后臺進(jìn)程結(jié)束。等待后臺進(jìn)程結(jié)束。 kill終止一個進(jìn)程的運行。終止一個進(jìn)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(jī)制是一種有效的在多道系統(tǒng)中，信號量機(jī)制是一種有效的實現(xiàn)進(jìn)程同步與互斥的工具。實現(xiàn)進(jìn)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(dāng)前可用資源的，則表示系統(tǒng)中當(dāng)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(jìn)

12、程數(shù)目，即在該信號量隊列上排資源的進(jìn)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(jìn)行處理的操作過程，而且信操作是對信號量進(jìn)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(jìn)程變?yōu)樽鑶挝毁Y源，若系統(tǒng)無可用資源，則現(xiàn)進(jìn)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(jìn)程，執(zhí)行醒一個進(jìn)程，執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。操作的進(jìn)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(chǎn)操作來實現(xiàn)，而生產(chǎn)者者-消費者問題則是它們的結(jié)合點。具體實現(xiàn)見教消費者問題則是它們的結(jié)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(jìn)程間的通信進(jìn)程間的通信 進(jìn)程通信是指進(jìn)程間的信息交換。進(jìn)程通信是指進(jìn)程間的信息交換。P、V操操作做為進(jìn)程的同步與互斥工具因信息交換作做為進(jìn)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(jī)分配例：打印機(jī)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(jìn)程為分配進(jìn)程Pb為釋放進(jìn)程為釋放進(jìn)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)