第二章 进程管理.ppt

N=account;
N=N+200; account=N;
建立一个能够描述程序的执行过程并且能用来共享资 源的基本单位。
2.1.5 进程的定义和特征
一、进程（Process) 进程是程序在一个数据集上的运行过程，是系统 进行资源分配和调度的一个独立单位。
其它定义：

进程是程序的一次执行。 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所 发生的活动。 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”。
2.2 进程的描述
系统中需要有描述进程存在和能够反映其变化的物理实体，即进程的静态 描述。进程的静态描述由三部分组成：进程控制块PCB，有关程序段和该 程序段对其进行操作的数据结构集。
进程控制块PCB包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是 进程动态特征的集中反映。 系统根据PCB感知进程的存在和通过PCB中所包含的各项变量的变化，掌 握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的。
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2.2.1 进程控制块
4）进程控制信息：
程序和数据的地址——指程序和数据所在的内存或外存首地址； 进程同步和通信机制——如信号量、消息队列指针等，它们可能全 部或部分地存放在PCB中； 资源清单——是一张列出了除CPU外的、进程所需的全部资源及已 经分配到该进程的资源的清单； 链接指针——它给出本进程（PCB）所在队列中下一个进程的PCB的 首址。
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2.3.1 进程的基本状态
进程的挂起/解挂状态
一、设臵原因
1、用户需要 ：中间结果与预期不符； 2、操作系统需要：系统某些功能故障； 3、系统负荷过重 4、父进程需要 5、对换的需要
二、设臵挂起状态后进程状态的转换

文件的逻辑结构与物理结构
文件的逻辑结构
从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立 于文件的物理特性，又称为文件组织。
文件的物理结构
又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能 有关，而且与所采用的外存分配方式有关。
文件的逻辑结构与物理结构之间的关系
实时操作系统
是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理， 其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出 快速响应，并控制所有实时任务协调一致地运行。
操作系统的分类与特点
网络操作系统
是基于计算机网络的，是在各种计算 机操作系统上按网络体系结构协议标 准开发的软件，包括网络管理、通信 、安全、资源共享和各种网络应用。
设备分配算法
常用的有先来先服务（FCFS）、优先级高者优先（HPF）等算法 ，根据实际需求选择合适的算法进行设备分配。
设备回收机制
在用户进程使用完设备后，及时回收设备资源，以便其他进程使用 。
设备驱动程序与中断处理
设备驱动程序
与硬件直接交互的软件模块，提供对 设备的控制和管理功能。驱动程序需 要处理设备的初始化、数据传输、错 误处理等问题。
构。
PCB中包含了进程标识符、处理 器状态信息、进程调度信息、进
程控制信息等。
操作系统通过PCB对进程实施管 理和控制，如进程的创建、撤销 、阻塞、唤醒等操作都需要修改
PCB中的信息。
进程调度算法
01
进程调度算法是操作系统用来确定处理器分配给哪个进程使 用的策略和方法。
02
常见的进程调度算法包括：先来先服务FCFS、短作业优先 SJF、优先级调度算法PSA、时间片轮转RR等。

信号量机制实现进程的互斥关系 假定有一组并发进程P1、P2、...、Pn，它们共享一个临界资源R。则应 用信号量机制实现它们互斥并发执行的模型如下： semaphore mutex=1; Pi()（i=1,...,n) { ...; P(mutex); 使用资源R的临界区； V(mutex); ...;//非临界区操作 } //非临界区操作
进程管理的功能 控制、同步、通信、调度和安全性
• 3、进程控制
进程控制块(PCB）及作用 进程队列（PCB链表） 原语（primitive) 进程控制的含义 进程创建（create) 引用的事件 进程创建的过程（主要操作） 进程图 进程终止（destroy) 引用的事件 进程终止的过程（主要操作） 进程阻塞(blocked) 引用的事件 进程阻塞的过程（主要操作）
• 5、经典同步问题
PC问题 简单PC问题 一般PC问题 复杂PC问题 哲学家进餐问题 读者-写者问题
• 5、进程通信
什么是进程通信 为什么要进程通信 进程的独立性 进程的任务协作 进程通信的类型 进程高级通信 进程低级通信
进程通信的方式 共享存储器系统
互斥关系实例 假定系统用堆栈管理空闲块,定义一个栈顶stack及指针top、两个操作pop()和 push(free_block)。有两个并发进程PA、PB调用pop()申请得到一个空闲块， 调用push(free_block) 归还一个空闲块。
uint pop(){ void push(uint free){ uint free=stack[top]; top=top+1; top=top-1; stack[top]=free; return free; } } (这里暂不考虑堆栈的边界问题)，这两个操作可以正确地 工作吗？如何用信号量机制解决？

链接方式
执行指针 就绪队列指针
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9 4 3 0 8
阻塞队列指针 空闲队列指针
7 9 0 0
索引方式
执行指针
PCB1 PCB2
PCB3
就绪表指针
PCB4 PCB5 PCB6
阻塞表指针
PCB7
进程调度队列
• 作业队列——系统中所有进程集合 • 就绪队列——驻留主存的所有就绪态进 程集合 • 设备队列——等待I/O设备的进程集合 • 进程在各种队列中迁移
程序段 数据段
操作对象及工作区
1. 进程控制块 (PCB, process control block) 的作用
• PCB是OS中最重要的记录型结构，记录用于描 述进程执行情况及控制进程运行的全部信 息。 。 • PCB是进程存在的唯一标志，是每个进程在OS 中的登记表项，OS据此对并发进程进行控制和 管理。 • PCB常驻于由OS维护的内存核心区，不能由应 用程序自身的代码来直接访问，而要通过系统 调用间接访问。 • OS专门开辟PCB区将所有的PCB组织成若干个链 表或队列。
进程图 A
B D C
E
F
G
H
引起创建进程的事件 （1） 用户登录。 （2） 作业调度。 由系统内核创建 （3） 提供服务。 （4） 应用请求。 由自己创建
进程的创建
• 原语CREAT（）按下述步骤创建一个新 进程: （1） 申请空白PCB。 （2） 为新进程分配资源：为代码、数据、 用户栈分配空间。 （3） 初始化进程控制块：初始化标识信 息、处理机状态（PC、SP)、处理机控制 信息（进程状态、优先级）。 （4） 将新进程插入就绪队列 。