《計算機(jī)操作系統(tǒng)》第2章課件

計算機(jī)操作系統(tǒng)回顧操作系統(tǒng)概論操作系統(tǒng)基本概念和發(fā)展史操作系統(tǒng)類型操作系統(tǒng)接口及接口實(shí)例批處理分時、實(shí)時網(wǎng)絡(luò)分布式2進(jìn)程與線程第章本章目標(biāo)掌握進(jìn)程的概念掌握進(jìn)程調(diào)度的原理掌握進(jìn)程通信機(jī)制了解線程的概念什么是進(jìn)程什么是進(jìn)程 進(jìn)程是一個可并發(fā)執(zhí)行的具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次執(zhí)行過程，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位。簡單的說：程序的一次執(zhí)行就是一個進(jìn)程。進(jìn)程的特性一個程序可以派生多個進(jìn)程。多個不同程序運(yùn)行時，也會有多個相對應(yīng)進(jìn)程與其對應(yīng)。進(jìn)程是動態(tài)的，有始有終，有生命周期，有進(jìn)程狀態(tài)變化。進(jìn)程與程序的區(qū)別程序是“靜止”、無生命的，進(jìn)程是“活動”的。程序可以脫離機(jī)器長期保存，而進(jìn)程是執(zhí)行著的程序。程序不具有并發(fā)特征，不占系統(tǒng)資源，進(jìn)程則相反，并受到其他進(jìn)程的制約和影響。一個程序可對應(yīng)多個進(jìn)程。

進(jìn)程的三種基本狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)就緒狀態(tài)等待狀態(tài)進(jìn)程狀態(tài)的變遷進(jìn)程調(diào)度的概念進(jìn)程調(diào)度也稱為處理機(jī)調(diào)度，它協(xié)調(diào)和控制各進(jìn)程對CPU的使用。相應(yīng)的進(jìn)程調(diào)度程序可叫分配程序或低級調(diào)度程序。進(jìn)程調(diào)度算法調(diào)度算法先來先服務(wù)最短周期優(yōu)先優(yōu)先級法輪轉(zhuǎn)法多隊列反饋法先來先服務(wù)只考慮進(jìn)程進(jìn)入就緒隊列的先后，而不考慮它的下一個CPU周期的長短及其他因素。

p3p2p1進(jìn)程就緒隊列p2p3p1進(jìn)程就緒隊列先來先服務(wù)舉例設(shè)P1占CPU時間為24ns，P2為3ns，P3為3ns。則執(zhí)行情況如下所示：

t

0242730P1P2P3結(jié)果

p1需24nsp2需(24+3)nsp3需要t3=(24+3+3)ns平均為（24+27+30）/3=27ns最短周期優(yōu)先法將周期短的進(jìn)程放在前面，長的放在后面。p1p2p31p1p3p22p2p1p33p3p1p24p3p2p15p2p3p16其他算法優(yōu)先級法：隊列中優(yōu)先級最高的進(jìn)程投入運(yùn)行，而不管CPU周期的長短和其他因素。輪轉(zhuǎn)法：按一定時間片(記為q)輪番運(yùn)行各個進(jìn)程。如果q是一個定值，則輪轉(zhuǎn)法是一種對各進(jìn)程機(jī)會均等的調(diào)度方法。多隊列反饋法：把就緒進(jìn)程按優(yōu)先級排成多個隊列，同隊列的進(jìn)程具有相同的時間片。高優(yōu)先級隊列的時間片比低優(yōu)先級隊列的小。死鎖死鎖就是多個進(jìn)程競爭資源而形成的一種僵持局面死鎖的起因系統(tǒng)內(nèi)的資源數(shù)量不足進(jìn)程推進(jìn)的順序不當(dāng)防范死鎖機(jī)制死鎖預(yù)防死鎖避免（防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)）檢測與恢復(fù)打破資源的互斥和不可剝奪條件打破死鎖的環(huán)路條件進(jìn)程通信軟中斷（通過發(fā)送信號給進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)）共享存儲（將信息發(fā)送到存儲區(qū)域，供接受進(jìn)程讀?。┕蚕砦募ㄟM(jìn)程間通過共享文件來傳達(dá)信息）消息傳遞（把一組比特位傳遞到對方進(jìn)程的接受地點(diǎn)）信箱（信箱頭和包括若干信格的信箱體組成）共享存儲原理圖進(jìn)程控制塊進(jìn)程控制塊（PCB）是描述進(jìn)程名字、狀態(tài)、程序段與數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線程的概念線程是進(jìn)程的一個實(shí)體，被系統(tǒng)獨(dú)立調(diào)度和分配。除寄存器和棧等，本身基本不擁有系統(tǒng)資源。

一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程；同一進(jìn)程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行；線程同樣有就緒、阻塞和執(zhí)行三種基本狀態(tài)。線程與進(jìn)程的比較線程是調(diào)度和分配的基本單位，而進(jìn)程是資源擁有的基本單位；進(jìn)程間可并發(fā)執(zhí)行，進(jìn)程中的線程亦可并發(fā)執(zhí)行；進(jìn)程的調(diào)度與切換都是由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，而線程則既可由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，也可由用戶程序進(jìn)行。

Linux進(jìn)程的屬性

進(jìn)程ID；父進(jìn)程和父進(jìn)程的ID；用戶ID（UID）和所歸屬的組（GID）；進(jìn)程狀態(tài)：分為運(yùn)行R、休眠S、僵尸Z；進(jìn)程執(zhí)行的優(yōu)先級；進(jìn)程所連接的終端名。Linux進(jìn)程管理工具

Ps：監(jiān)視進(jìn)程工具；

Pgrep：通過程序的名字來查詢進(jìn)程的工具；

kill：終止進(jìn)程；top監(jiān)視系統(tǒng)任務(wù)的工具。CPU調(diào)度實(shí)例實(shí)例說明實(shí)例目的模塊設(shè)計流程圖

模塊測試CPU調(diào)度代碼實(shí)踐

實(shí)例說明

功能是模擬CPU的調(diào)度，調(diào)度策略為基于動態(tài)優(yōu)先級的調(diào)度策略。實(shí)例是使用C語言實(shí)現(xiàn)，可以在多種編譯工具上進(jìn)行調(diào)試（比如vc6.0,turboc等）。實(shí)例目的強(qiáng)調(diào)編寫代碼規(guī)范；加深理解操作系統(tǒng)的CPU調(diào)度策略；掌握分析方法：流程圖，偽代碼,N-S；掌握用c語言開發(fā)項(xiàng)目的思路；掌握測試方法；學(xué)會書寫相關(guān)文檔。模塊設(shè)計voidmain()：CPU調(diào)度主函數(shù)voidjobSchedule()：進(jìn)程調(diào)度voidinitJobs()：初始化進(jìn)程控制塊列表voidOSRun()：模擬操作系統(tǒng)的運(yùn)行PCB*createJob()：進(jìn)程創(chuàng)建voidshowJobinfo(PCB*job)：顯示進(jìn)程信息

voiddoJob(PCB*job)：運(yùn)行指定的進(jìn)程int

random(int

imaxvalue)：生成隨機(jī)整數(shù)

CPU調(diào)度流程圖進(jìn)程調(diào)試功能模塊的流程圖進(jìn)程調(diào)度功能模塊的N-S圖進(jìn)程調(diào)度功能模塊的偽代碼2-1void

jobSchedule(){

inti;#ifDEBUG

printf(“nowstepintojobSchedulefunction……\n”);#endifCURPCB=null;

for(遍歷進(jìn)程列表){

if(進(jìn)程列表項(xiàng)不為空){

釋放進(jìn)行所占空間;

進(jìn)程列表項(xiàng)置為空;

continue;

}CURPCB指向進(jìn)程;}

轉(zhuǎn)下一頁……}進(jìn)程調(diào)度功能模塊的偽代碼2-2void

jobSchedule(){

……

if(CURPCB不為空){

for(遍歷系統(tǒng)進(jìn)程列表){

if(進(jìn)程列表項(xiàng)不為空){CURPCB指向當(dāng)前遍歷到的進(jìn)程;}}}

else{SYS_RUN_FLAG=0;}}功能模塊測試測試方式1：