1,第3章 进程管理,进程基本概念 进程状态及其转换 进程描述与进程控制 进程互斥与同步 进程通信 死锁 线程,2,感性认识 程序在并发环境中的执行过程(动态性) 资源分配和独立运行的基本单位(而不是程序作为运行基本单位),3.1进程的基本概念,3,一.程序的顺序执行,例:S1: a:=x+2; S2: b:=y+4; S3: c:=a+b; S4: d:=c+b;,4,程序顺序执行特征,顺序性 处理机的操作严格按照程序规定的顺序执行，即每一个操作需在下一操作之前结束. 封闭性 程序在封闭环境下执行,结果不受外界影响. 可再现性 只要环境和初始条件相同，程序重复执行总会得到相同的结果。,5,例 S1: a:=x+2; S2: b:=y+4; S3: c:=a+b; S4: d:=c+b;,二.程序的并发执行,6,程序的并发执行特征,7,8,引入进程的原因,在多道程序环境下，程序的执行属于并发执行，但此时它们失去其封闭性，并具有间断性及不可再现的特性，这样决定了程序是不能参与并发执行的，因为程序执行的结果是不可再现的，程序的运行也就失去意义。因此引入进程概念。,9,进程定义,定义1：一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位.(教材) 定义2：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 （汤） 本质相同:是一动态执行过程，是分配资源基本单位。,10,不同角度对进程的定义(自看),进程是可以并行执行的计算部分 行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活动称为进程 进程是一个独立的可以调度的活动进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要分配和释放各种资源 一个进程是一系列逐一执行的操作，而操作的确切含义则有赖于以何种详尽程度来描述进程,11,三.进程的特征,结构特征 动态性 并发性 独立性 异步性,12,1.结构特征,13,2.动态性:最基本特征 进程的生命周期:由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡的过程 3.并发性：多个进程同时在内存中,且能在一段时间内同时运行。 4.独立性：进程是一个能独立运行、独立分配资源，独立接受调度的基本单位。 5.异步性：进程按各自的,不可预知的速度前进,14,15,进程与作业关系, 作业是用户向计算机提交任务的任务实体；而进程则是完成用户任务的执行实体； 一个作业可由多个进程组成，且必须至少由一个进程组成，反之不然； 作业的概念主要用在批处理系统中，而进程概念则用在几乎所有的多道系统中。,16,3.2 进程的描述PCB,什么是PCB:为描述和控制进程的运行设置的一种数据结构,是进程的一部分. PCB的作用:使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。,17,PCB的作用,调入进程，设置运行现场 查PCB,找到程序和数据在内存地址并取出 执行时,可能其他进程访问此PCB(同步,通信) 暂停时,断点的处理机环境保存在PCB中。,18,19,20,21,22,进程调度信息,进程状态：阻塞,就绪,执行 进程优先级: 高-低 与调度算法有关的信息 等待CPU时间总和，执行时间总和. 事件 如阻塞原因,23,24,25,各队列分优先级 从高到低,26,索引表,27,3.3 进程状态及其转换,1.进程三种基本状态分类 就绪状态 执行状态 阻塞状态,28,题：进程分配到必要的资源并获得处理机的状态是（ ）。,29,30,31,状态转换,执行,阻塞,就绪,I/O完成,时间片完,进程调度,I/O请求,32,2. 挂起状态,挂起： 也叫静止状态，即处于执行则暂停，就需则不接受调度. 引入挂起状态的原因 (1) 终端用户的请求：需要修改,调试; (2) 父进程请求:要求考查和修改子进程； (3) 负荷调节的需要:将一些不重要进程挂起. (4) 操作系统的需要:检查资源的使用情况.,33,34,3.4 进程控制,OS内核:系统态下执行的程序集合； 原语:把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。,35,一.进程的创建,引起创建进程的事件 用户登录：在分时系统中，用户在终端键入登录命令后，若是合法用户，系统建立一个进程,并插入就绪队列。 作业调度：批处理系统中，作业调度程序调度到某个作业后,就把这个作业装入内存,并分配必要的资源，创建进程并插入就绪队列。,36,提供服务：运行中的用户向系统提出请求后，系统专门建立一个进程为用户服务（打印请求） （由OS内核创建） 应用请求：应用进程的需要，由它自己创建一个新进程，使新进程以并发运行方式完成特定任务,37,进程的创建过程,原语Creat( ) 创建进程 申请空白的PCB 为新建立的进程分配资源 初始化PCB 将新进程插入就绪队列,38,初始化PCB,初始化标识符信息。将系统中分配的标识符,父进程标识符填入新PCB中 初始化处理机状态信息。程序计数器指向程序的入口地址，栈指针指向栈顶。 初始化处理机控制信息。将进程的状态设置为就绪状态，优先级为最低。,40,二.进程终止,41,进程终止过程,从PCB表中查找要撤消的PCB,从中读出该进程的状态 若进程处于执行态,立即终止该进程的执行,并设置调度标志为真,重新调度； 如有子孙进程，将所有子孙进程进行终止 将该进程所拥有的全部资源，或者归还给它的父进程或系统。 将其PCB从所在队列(链表)中移出(举例),43,三. 进程阻塞和唤醒,引起进程阻塞和唤醒的事件 请求系统服务 正在执行的程序请求OS服务，但是由于某种原因OS没有立即满足该进程的要求，该进程只能转变为阻塞状态来等待。例如申请使用已占用的打印机 启动某操作 如果该进程必须在该操作完成之后才能继续执行，所有必须先使进程阻塞。如启动某I/O设备,此设备需先完成指定I/O操作.,44,新数据尚未到达 相互合作的进程，A进程需要B进程的数据才能继续运行，A输入，B计算，A未输入完，则B阻塞。 无新工作可做 系统往往设置一些具有某特定功能的系统进程，每当这种进程完成任务以后便把自己阻塞起来等待新任务的到来。（发送进程）,45,进程阻塞过程(Block( ) 阻塞原语),46,进程唤醒过程(wakeup( ) 唤醒原语),47,习题,1.说明PCB的作用，为何说PCB是进程存在的唯一标志? 2.说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因? 3.比较程序和进程的异同. 4.分别说明引起进程创建和撤销的事件?,