IC-MSP V1.0第二章进程与线程移动通信操作系统综述IC-MSP V1.0回顾q软件的产生 q操作系统的历史 q操作系统的基本类型 q操作系统原理及相关概念 q系 统 调 用 q操作系统结构 q操作系统的研究 IC-MSP V1.0目标q 掌握进程、线程以及进程间通信的概念q 理解进程与线程的区别q 了解有关IPC问题q 了解调度的概念IC-MSP V1.0q进程：程序的并发执行。 q进程：一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。 q程序：静态的一个可执行文件。进 程IC-MSP V1.0程序的执行q 顺序执行的特征 q 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环） q 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控制逻辑 所决定 q 可再现性：初始条件相同则结果相同。如：可通过空指令控制时 间关系。 q 并发执行的特征 q 间断(异步)性：“走走停停“，一个程序可能走到中途停下来，失去 原有的时序关系； q 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一 个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的 不变特征。 q 失去可再现性：失去封闭性 失去可再现性；外界环境在程序 的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。IC-MSP V1.0进 程程序的一次动态执行过程进程的概念资源的分配单位 拥有完整的虚拟地址空间 进程的特点动态性并发性IC-MSP V1.0q动态性：进程具有动态的地址空间（数量和内容） ，地址空间上包括： q代码（指令执行和CPU状态的改变） q数据（变量的生成和赋值） q系统控制信息（进程控制块的生成和删除） q并发性：如果系统中一个进程的工作没有全部完成 之前，另一个进程就可以开始工作，也即它们的执 行在时间上是重叠的，则把这些进程称为是“可同时 执行的”。若系统中存在一组可同时执行的进程，则 说该组进程具有并发性。并把可同时执行的进程称 为并发进程。并发进程相互之间可以是无关的（各 自独立），也可以是有交往的（共享某些资源或合 作完成任务）。进 程IC-MSP V1.0进程与程序的区别q 进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合； 进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移；而 程序通常对应着文件、静态和可以复制。 q 进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过 程，程序可长久保存。 q 进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进 程控制块（即进程状态信息）。 q 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对应 多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。IC-MSP V1.0进 程IC-MSP V1.0进程的通信方式 进程间的通信方式： q主从式(master-servant system) q会话式 q消息或信箱机制 q共享存储区方式 IC-MSP V1.0进程的通信方式主从式通信方式主要特点：主进程可自由使用从进程的资源和数据从进程动作受主进程控制主进程和从进程的关系是固定的IC-MSP V1.0进程的通信方式会话方式特点：用户进程使用服务进程之前必须得到许可。服务进程根据用户进程要求提供服务，并由服 务进程自身完成。用户进程和服务进程通信有固定的连接。IC-MSP V1.0消息或信箱机制进程的通信方式IC-MSP V1.0消息的组成 q发送进程名 q接收进程名 q数据 q有关数据的操作 消息的组成 消息的组成 IC-MSP V1.0进程的通信方式小纸条IC-MSP V1.0消息机制的特点q只要存在空缓冲区，发送进程就可以发送消息。 q发送进程和接收进程之间无直接连接关系，接收 进程可能收到某个进程发来的消息后又转去接受 另一个发送进程发来的消息。 q发送进程和接收进程之间有存放消息的缓冲区。IC-MSP V1.0进程的通信方式共享存储区方式IC-MSP V1.0经典的IPC问题 哲学家进餐问题 q 五个哲学家围坐在一张圆桌周围 q 每个哲学家面前都有一碟通心面 q 由于面条很滑，所以要两把叉子才能夹住 q 相邻两个碟子之间有一把叉子 读者写者的问题 睡眠的理发师问题IC-MSP V1.0调 度 q当有多个进程就绪时，操作系统必须决定先运行哪一个q操作系统中做出这种决定的部分称做调度程序(Scheduler)q它使用的算法被称做调度算法(Scheduling Algorithm)IC-MSP V1.0调度算法应当考虑的问题q公平确保每个进程获得合理的CPU份额 q效率使CPU百分之百地忙碌 q响应时间使交互用户的响应时间尽可能短 q周转时间使批处理用户等待输出的时间尽可 能短 q吞吐量使每小时处理的作业数量多IC-MSP V1.0调 度剥夺调度q允许将逻辑上可运行的进程暂时挂起的策略称做可 剥夺调度(Preemptive Scheduling) 非剥夺调度q运行直到结束的调度方式称做非剥夺调度 (nonPreemptive Scheuling) IC-MSP V1.0线程的概念 线 程 q有时称轻量级进程意 义q提高系统执行效率 q便于系统管理 进程上下文：一个进程的静态描述，处理机的执行环境。qPCB（进程控制块）。 q正文和数据段。 q各种寄存器和堆栈中的值。IC-MSP V1.0进程和线程的比较 进 程线程资源分配单位与资源分配无关处理机调度单位参与处理机调度拥有完整的地址空间进程内的线程共享同一 地址空间 由操作系统完成调度操作系统/用户IC-MSP V1.0多线程与进程之间的关系 IC-MSP V1.0总结 q 进程（Process）的概念 q 线程的概念 q 进程的通信方式 q 经典的IPC问题 q 调度 q 有关进程与线程的研究IC-MSP V1.0作 业书后习题