操作系統還行的課件os007-process review

1、進程管理操作系統的作用計算機硬件設備如何使用？底層硬件控制用戶輸入處理結果操作系統的職能是管理和控制計算機系統中的所有硬、軟件資源，合理的組織計算機工作流程，并為用戶提供一個良好的工作環(huán)境和友好的接口。OS特征并發(fā)特征（Concurrence）并發(fā)與并行共享特征（Sharing）互斥共享同時訪問虛擬特征（Virtual）異步性（Asynchronism）OS特征并發(fā)并發(fā)特征（Concurrence）多個事件在同一時間段內發(fā)生。操作系統是一個并發(fā)系統，各進程間的并發(fā)，系統與應用間的并發(fā)。操作系統要完成這些并發(fā)過程的管理。并行(parallel)是指在同一時刻發(fā)生。 在多道程序處理時，宏觀上并發(fā)，

2、微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況下）。 程序的靜態(tài)實體是可執(zhí)行文件，而動態(tài)實體是進程（或稱作任務），并發(fā)指的是進程。OS特征共享共享特征（Sharing）多個進程共享有限的計算機系統資源。操作系統要對系統資源進行合理分配和使用。資源在一個時間段內交替被多個進程所用。 互斥共享（如音頻設備）：資源分配后到釋放前，不能被其他進程所用。 同時訪問（如可重入代碼，磁盤文件） 資源分配難以達到最優(yōu)化OS特征虛擬虛擬特征（Virtual）一個物理實體映射為若干個對應的邏輯實體分時或分空間。虛擬是操作系統管理系統資源的重要手段，可提高資源利用率。 CPU每個用戶（進程）的“虛處理機”存儲器每個進程都占有的地址

3、空間（指令數據堆棧） 顯示設備多窗口或虛擬終端(Virtual Terminal)OS特征異步異步性(Asynchronism，也稱不確定性) 指進程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時間的不確定性； 進程的運行速度不可預知：分時系統中，多個進程并發(fā)執(zhí)行，“時走時停”，不可預知每個進程的運行推進快慢 判據：無論快慢，應該結果相同通過進程互斥和同步手段來保證 難以重現系統在某個時刻的狀態(tài)（包括重現運行中的錯誤） 性能保證：實時系統與分時系統相似，但通過資源預留以保證性能進程的描述與控制程序的執(zhí)行順序執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行順序性封閉性可再現性間斷性失去封閉性不可再現性進程5個特征：動態(tài)、并發(fā)、獨立、異步和結構性靜態(tài)描述：PC

4、B、程序段、數據集合基本狀態(tài) 并行與并發(fā)的概念差別 并行（Parallel）同一時刻，兩個事物均處于活動狀態(tài)示例：CPU中的超流水線設計和超標量設計 并發(fā)（Concurrency）宏觀上存在并行特征，微觀上存在順序性同一時刻，只有一個事物處于活動狀態(tài)示例：分時操作系統中多個程序的同時運行進程的描述與控制線程引入線程的目的提高進程的運行效率提高用戶的響應時間線程和進程的比較調度并發(fā)性擁有資源系統開銷線程的基本類型用戶級核心級傳統操作系統中，擁有資源的基本單位和獨立調度分派的基本單位都是進程；而引入線程的操作系統中，線程是調度和分派的基本單位，進程則是資源分配的基本單位。在引入線程的OS中，進程之

5、間可以并發(fā)執(zhí)行，同一進程的多個線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行，從而使得OS具有更好的并發(fā)性。在OS中，進程是擁有資源的一個獨立單位，它擁有自己的資源，而線程一般不擁有系統資源，但是它可以訪問其隸屬進程的資源。創(chuàng)建和撤銷進程涉及資源的分配或回收，需要比線程創(chuàng)建和撤銷大得多的系統開銷，同樣的，進程切換的開銷也遠遠大于線程切換的開銷。進程的同步與通信進程通信低級通信（進程同步機制）高級通信資源競爭相互合作臨界區(qū)進程互斥同步信號量機制共享存儲器系統信息傳遞系統基于共享存儲區(qū)方式直接通信間接通信主從式會話式消息緩沖郵箱死鎖死鎖原因死鎖必要條件死鎖處理資源競爭進程推進順序不當互斥條件環(huán)路條件不可剝奪條件部分分配死

6、鎖預防死鎖解除死鎖避免死鎖檢測剝奪資源撤銷進程調度算法先來先服務最短作業(yè)優(yōu)先最高響應比輪轉法多級反饋輪轉法優(yōu)先級法只考慮每個作業(yè)的等待時間只考慮每個作業(yè)的執(zhí)行時間響應比R=(1+W/T)等待時間與執(zhí)行時間成比例。時間片長度q值的選擇。劃分不同隊列，給予不同的優(yōu)先級和時間片。靜態(tài)優(yōu)先級動態(tài)優(yōu)先級性能衡量指標：周轉時間、帶權周轉時間、響應時間硬件將處理機劃分為兩種狀態(tài)，即管態(tài)和目態(tài)，這樣做給操作系統設計帶來什么好處? 便于設計安全可靠的操作系統。管態(tài)和目態(tài)是計算機硬件為保護操作系統免受用戶程序的干擾和破壞而引入的兩種狀態(tài)。通常操作系統在管態(tài)下運行，可以執(zhí)行所有機器指令；而用戶程序在目態(tài)下運行，只能

7、執(zhí)行非特權指令。如果用戶程序企圖在目態(tài)下執(zhí)行特權指令，將會引起保護性中斷，由操作系統終止該程序的執(zhí)行，從而保護了操作系統。 為何引入多道程序設計? 在多道程序系統中，內存中作業(yè)的道數是否越多越好? 引入多道程序設計技術是為了提高計算機系統資源的利用率。在多道程序系統中，內存中作業(yè)的道數并非越多越好。一個計算機系統中的內存、外設等資源是有限的，只能容納適當數量的作業(yè)，當作業(yè)道數增加時，將導致對資源的競爭激烈，系統開銷增大，從而導致作業(yè)的執(zhí)行緩慢，系統效率下降。 有人說，在采用等長時間片輪轉處理機調度算法的分時操作系統中，各終端用戶所占有處理機的時間總量是相同的。這種說法對嗎? 為什么? 不對。因為處理機是分配給進程（線程）的，而不同終端用戶可能有不同數量的進程，一個擁有較多數量進程的終端顯然比擁有較少數量進程的終端獲得CPU的時間要多。 由V操作喚醒的進程是否一定能夠直接進入運行狀態(tài)? 舉例說明之。 否。一般來說，喚醒是將進程狀態(tài)由等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)，而就緒進程何時獲得處理機則是由系統的處理機調度策