操作系统进程管理
操作系统进程管理之总预览（零）
处理机管理的主要任务是对处理机的分配和运行实时有效的管理，从传统意义上将，进程是处理机和资源分配的基本单位，因此对处理机的管理可以归纳为对进程的管理。
1、进程的概述
2、进程的定义及特征
3、进程的状态及描述
4、进程控制
5、进程同步
6、进程通信
7、进程调度
8、线程
9、死锁
零测试
操作系统进程管理之进程的概述（一）
在计算机操作系统中，进程是资源分配的基本单位，也是独立运行的基本单位。
1、引入进程的原因
a)在现代计算机操作系统中，内存中通常存放多道程序，这些程序并发执行，为了描
述并发程序执行时的特征，引入了进程这个概念。
2、前趋图的定义
a)前趋图是一个有向无循环图，用于描述程序、程序段或语句执行的先后次序，每个
结点可以表示一个语句、一个程序段或一个进程，结点间的有向边表示两个结点之
间存在的前趋关系 ；
b)直接前驱：如果Pi->Pj，则称Pi是Pj的直接前驱；
c)直接后继：如果Pi->Pj，则称Pj是Pi的直接后继；
d)前驱：如果Pi->Pj…->Pk->Pm，则称Pi是Pk的前驱；
e)后继：如果Pi->Pj…->Pk->Pm，则称Pk是Pi的后继；
f)初始结点：没有前驱的结点称为初始结点（Pi）；
g)终止结点：没有后继的结点称为终止结点（Pm）。
3、程序的顺序执行
a)定义：一个程序通常由若干个操作组成，这些操作必须按照某种先后次序执行，仅
当前一个操作执行完成后才能执行后继操作，这类计算过程就是程序的顺序执行过
程。
b)特征：
i.顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，只有当上一个操作完
成后，下一个操作才能开始执行；
ii.封闭性：程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素影响；
iii.可再现性：只要程序执行时的初始条件和执行环境相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。
4、程序的并发执行
a)定义：程序的并发执行是指若干个程序或程序段同时在系统中运行，这些程序或程
序段的执行在时间上是重叠的，一个程序或程序段的执行尚未结束，另一个程序或
程序段的执行已经开始。
b)特征：
i.间断性：程序在并发执行时，由于它们共享资源或为完成同一项任务而相互合
作，致使并发程序之间形成了相互制约关系。这种相互制约关系将导致并发程
序具有“执行-暂停-执行”这种间断性的活动规律；
ii.失去封闭性：程序在并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去封闭性；
iii.不可再现性：程序并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致失去其运行结果的可再现性。
5、程序并发执行的条件
a)定义的表示法：
i.R(Pi)={a1,a2,…,am}表示程序段Pi在执行期间要引用的所有变量的集合，称为
读集；
ii.W(Pi)={b1,b2,…,bn}表示程序段Pi在执行期间要改变的所有变量的集合，称为写集。
b)并发执行的条件
i.R(P1)与W(P2)的交集为空；
ii.R(P2)与W(P1)的交集为空；
iii.W(P1)与W(P2)的交集为空。
零测试
操作系统进程管理之进程的定义及特征（二）
在多道程序环境下，程序的并发执行出现了许多新的特征，程序这个静态概念已经不能如实地反映程序活动的这些特征，为此引入了描述并发程序执行时的特征的概念----进程。
1、进程的定义
a)进程是程序在处理机上的一次执行过程；
b)进程是可以和别的计算并行执行的计算；
c)进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进程资源分配和调度的一个独立
单位；
d)进程是一个具有一定功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
e)进程是由程序段、数据段和一个进程控制块组成。
2、进程的特征
a)动态性：进程是程序在处理机上的一次执行过程，因而是动态的；
b)并发性：多个进程实体同时存在于内存中，在一段时间内并发执行；
c)独立性：进程是能独立运行的基本单位，也是系统进程资源分配和调度的独立单位；
d)异步性：系统中的各进程以独立的、不可预知的速度向前推进；
e)结构性：从结构上看，进程由程序段、数据段和一个进程控制块组成。
3、进程与程序的区别
a)进程是动态的，程序是静态的：进程是程序的一次执行过程，程序是一组代码的集
合；
b)进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可以长久保存；
c)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；
d)进程与程序是密切相关：通过多次执行，一个程序可以对应多个进程，通过调用关
系，一个进程可以包括多个程序，是多对多的关系。
零测试
操作系统进程管理之进程的状态及描述（三）
为了刻画进程的动态特征，可以将进程的生命期划分为一组状态，用这些状态来描述进程的活动过程。
1、进程的状态
a)创建状态：进程刚被创建尚未放入就绪队列；
b)执行状态：进程获得必要的资源并正在处理机上执行（处于执行状态的进程数目不
能大于处理机数目）；
c)就绪状态：进程已获得除处理机外的所有资源，一旦获得处理机就可以立即执行，
又称活动就绪扎un改天；
d)阻塞状态：进程因等待某事件的发生（IO输入输出）而暂时无法执行下去，又称
活动阻塞状态；
e)挂起就绪：如果一个进程原来处于执行状态或活动就绪状态，此时可因挂起命令而
由原来状态变为挂起就绪状态，直到激活命令才能把它重新变为活动就绪状态
f)挂起阻塞：如果一个进程原来处于活动阻塞状态，它可因挂起命令而变为挂起阻塞
状态，直到激活命令才能把它重新变为活动阻塞状态；
g)终止状态：进程已结束运行，释放了除进程控制块之外的其他资源，此时进程所处
的状态为终止状态。处于终止状态的进程不能再被调度执行，当系统收回其进程控
制块后，该进程将从系统中消失。又称为退出状态。
2、状态的转换
a)就绪状态->执行状态：进程调度；
b)执行状态->活动就绪状态：CPU时间片用完；
c)执行状态->活动阻塞状态：等待时间（输入输出等操作）；
d)活动阻塞状态->活动就绪状态：时间发生（输入输出等操作完成）；
e)创建状态->活动就绪状态：创建之后接纳该进程；
f)执行状态->终止状态：完成了该进程；
g)活动阻塞状态->挂起阻塞状态：挂起命令；
h)挂起阻塞状态->活动阻塞状态：激活命令；
i)活动就绪状态->挂起就绪状态：挂起命令；
j)挂起就绪状态->活动就绪状态：激活命令；
k)执行状态->挂起就绪：挂起命令。
3、进程控制块
a)进程控制块的定义：
i.程序和数据都是静态的文本，无法反映进程执行过程的动态特征，因此还需要
一个数据结构来描述进程的当前状态、对资源的占用以及调度信息等，这就是
进程控制块；
ii.进程控制块（Process Control Block，PCB）是进程实体的一部分，为了描述进程并对进程进行有效的控制和管理，系统为每个进程设置了PCB，PCB是系
统中进程存在的唯一标志。
b)进程控制块的结构：
i.进程标识符：唯一标识进程的一个标识符或整数，由系统为进程分配；
ii.进程当前状态：说明进程当前的状态，作为进程调度程序分配处理机的依据；
iii.进程队列指针：用于记录PCB队列中下一个PCB的地址，系统中的PCB可以组织成多个队列，如就绪队列、阻塞队列等；
iv.程序和数据地址：指出进程的程序和数据在内存或外存中的存放地址；
v.进程优先级：反映进程获得CPU的优先级，优先级高的进程可以优先获得处理机；
vi.CPU现场保护区：当进程因某种原因释放处理机时，CPU现场保护信息被保存在PCB的该区域中，以便在进程重新获得处理机后能恢复执行；
vii.通信信息：记录进程在执行过程中与其他进程所发生的信息交换情况；
viii.家族关系：进程与子进程形成的进程家族树；
ix.资源清单：列出进程所需资源以及当前已分配的资源。
c)进程控制块的组织方式：为了方便进程的调度和管理，需要将各进程的PCB用适
当的方法组织起来，目前常用的有如下：
i.链接方式：是将同一状态的PCB通过指针链接成一个队列，不同状态对应多
个不同的队列，如就绪队列、阻塞队列等，在单CPU的系统中执行状态的进
程只有一个；
ii.索引方式：是将同一状态的进程组织在一个索引表中，索引表的表象指向响应的进程控制块，不同状态对应不同的索引表，如就绪索引表、阻塞索引表等。
零测试
操作系统进程管理之进程控制（四）
进程是系统中活动的实体，进程控制包括进程的创建、撤销以及进程状态的转换。
1、进程控制概述
a)操作系统内核的定义：在现代操作系统设计中，往往把一些与硬件紧密相关的模块
或运行频率较高的模块以及为许多模块所公用的一些基本操作安排在靠近硬件的
软件层次中，并使它们常驻内存，以提高操作系统的运行效率，这就是操作系统内
核。
b)进程控制的职责：是对系统中所有进程实施有效的管理，其功能包括进程创建、进
程撤销、进程阻塞与唤醒等。
c)进程控制的原语：进程控制功能是通过执行各种原语实现的，原语是由若干条机器
指令构成的一段程序，用以完成特定功能，这段程序在执行期间不可分割。
i.进程创建原语：主要功能是创建一个新进程；
ii.进程撤销原语：主要功能是撤销一个进程；
iii.进程阻塞原语：主要功能是将进程由执行状态转变为阻塞状态；
iv.进程唤醒原语：主要功能是将进程由阻塞状态转变为就绪状态；
v.进程挂起原语：主要功能是将就绪、阻塞以及执行状态的进程挂起；
vi.进程激活原语：主要功能是将挂起的进程激活
d)进程图的定义：进程图又称为进程树或进程家族树，是描述进程家族关系的一颗有
向树。结点就代表进程，通过一个结点可以生成多个结点，就是说一个进程可以创
建多个子进程或者子子进程，树的根结点称为进程家族的祖先。
e)进程的执行状态
i.核心态：又称管态、系统态，是操作系统管理程序执行时机器所处的状态，这
种状态具有较高的特权，能执行一切指令，访问所有的寄存器和存储区。
ii.用户态：又称目态、是用户程序执行时机器所处的状态，这种状态具有较低的特权，只能执行规定的指令，访问指定的寄存器和存储区。
2、进程创建原语
a)引起进程创建的事件：
i.调度新作业：作业一般保存在磁带或磁盘上，当作业调度程序选中某个作业时，
便为该作业创建进程，分配必要的资源，然后将新创建的进程加入到就绪队列
中；
ii.用户登录：在交互式系统中，当用户登录进入系统时，操作系统要建立新进程，负责接收并解释用户输入的命令；
iii.操作系统提供服务：当运行中的用户程序向系统提出某种请求时，操作系统会创建进程来完成用户程序所需要的服务功能；
iv.应用请求：应用程序可以根据需要在本进程的基础上，创建子进程使其与父进程并发执行，以完成特定的任务。
b)创建进程的过程：
i.向系统申请一个空闲PCB（Process Control Block，进程控制块）；
ii.为新进程分配资源；
iii.初始化新进程的PCB；
iv.将新进程的PCB插入就绪队列。
3、进程撤销原语
a)引起进程撤销的事件：
i.进程正常结束：当一个进程完成其任务后，撤销该进程并释放所占的资源；
ii.进程异常结束：进程运行期间，出现故障或错误，该进程被迫结束；
iii.外界干预：操作人员或操作系统结束该进程。
b)撤销进程的过程：
i.从系统的PCB表中找到被撤销进程的PCB；
ii.检查被撤销进程的状态是否为执行状态，立即停止该进程，并设置重新调度标志，以便撤销该进程后，处理机可以调度其他的进程；
iii.检查被撤销的进程是否有子孙进程，撤销其子孙进程；
iv.回收该进程占有的全部资源并回收PCB表中的该PCB记录。
4、进程阻塞与唤醒原语
a)引起进程阻塞与唤醒的条件：
i.请求系统服务：请求打印机的服务，而该打印机已经被占用；
ii.启动某种操作并等待操作完成：进程启动I/O设备进行IO操作，而IO速度慢；
iii.等待合作进程的协同配合：相互合作的进程需要同时满足条件；
iv.系统进程无新工作可做：特定的进程。
b)进程阻塞的过程：
i.停止当前进程的执行；
ii.保存该进程的CPU现场信息；
iii.将进程状态改为阻塞，并插入到相应的队列中；
iv.转进程调度程序，从就绪队列中选择一个新的进程投入运行。
c)进程唤醒的过程：
i.将被唤醒进程从相应的等待队列中移除；
ii.将进程状态改为就绪，并将该进程插入就绪队列；
iii.如果该进程优先级高，那么需要设置该进程的调度标志，以便处理机马上调度该进程。
d)注意事项：一个进程由执行状态转变为阻塞状态，是这个进程自己调用阻塞原语去
完成的，而进程由阻塞状态变为就绪状态，则是另一个发现者调用唤醒原语实现的，一般这个发现者进程与被唤醒的进程是合作的并发进程。
5、进程挂起与激活
a)引起进程挂起与激活的条件：
i.系统有时可能出故障或某些功能受到破坏，需要挂起该进程，以便系统故障消
除后，可以激活该进程为原来状态；
ii.用户检查自己作业的中间执行情况和中间结果时，因同预期的结果不符而产生换衣，需要挂起程序，以便修正之后激活该进程为原来状态；
iii.系统中有时可能符合过重，资源相对不足，从而造成系统效率下降，需要挂起进程，以便系统恢复正常后，可以激活该进程为原来状态；
iv.有虚拟内存的操作系统中，可以将进程挂起虚拟内存中，以便需要的时候，直接从虚拟内存直接调入内存。
b)进程挂起的过程：
i.以进程标识符为索引，到PCB表中查找该进程的PCB；
ii.检查该进程的状态；
iii.若状态为执行，则停止该进程执行并保护CPU现场信息，将该进程状态改为挂起就绪，则转进程调度程序，从就绪队列中选择一个新的进程；
iv.若状态为活动阻塞，则将该进程状态改为挂起阻塞；
v.若状态为活动就绪，则将该进程状态改为挂起就绪；
c)进程激活的过程
i.以进程标识符为索引，到PCB表中查找该进程的PCB；
ii.检查该进程的状态；
iii.若状态为挂起阻塞，则将该进程状态改为活动阻塞；
iv.若状态为挂起就绪，则将该进程状态改为活动就绪，如果该进程优先级比较高，转进程调度程序，让处理机优先执行该进程。
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操作系统进程管理之进程同步（五）
男孩喜欢上了女孩，他向她表白，女孩拒绝了，她说：我整整比你大一岁。男孩说：我1个月时，你13个月。你是我的13倍。我2个月时，你14个月。你是我的7倍。我一岁时，你两岁，你是我的两倍。只要你愿意和我永远在一起，我们总在慢慢接近。
多美好的故事，居然被数学老师用来讲极限。
1、并发进程之间的相互制约关系
a)直接制约关系：若某一个进程收不到另一个进程给它提供的必要信息就不能继续运
行下去，这种情况表明了两个进程之间在某些点上要交换信息，相互交流运行情况，
这种制约关系是“进程-进程”
b)间接制约关系：若某个进程要求使用某一资源，而该资源正被另外一个进程使用，
并且这个资源不允许两个进程同时使用，那么该进程只好等待占用资源的进程释放
资源后才能使用，这种制约关系是“进程-资源-进程”
2、进程同步<低级进程通信方式>的定义：进程有上述的相互依赖又相互制约，相互合作又
相互竞争的关系，意味着进程之间需要进行通信，主要表现为同步和互斥。进程同步是一种进程间的通信方式，于进程同步交换的信息较少且通信效率低，因此称为低级进程通信方式
3、同步与互斥的基本概念
a)临界资源与临界区
i.临界资源的定义：我们把一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源
ii.临界区的定义：进程中访问临界资源的那段代码称为临界区，临界段
iii.临界资源访问的过程：
1.进入区：为了进入临界区使用临界资源，进程在进入区要检查是否可以进
入临界区，可以进入，设置临界区为“正在访问临界区”标识
2.临界区：进程中访问临界资源的那段代码；
3.退出区：清除“正在访问临界区”标识的部分；
4.剩余区：除了以上三个区以外的部分内容。
iv.进入临界区的进程的条件
1.空闲让进：当没有进程处于临界区时，可以允许一个请求进入临界区
2.忙则等待：当已有进程进入临界区，其他进程试图进入临界区必须等待；
3.有限等待：要进入临界区的进程，应保证在有限时间内进入自己的临界区；
4.让权等待：当进程不能进入临界区，应释放处理机。
b)进程同步与互斥
i.进程同步：多个相互合作的进程在一些关键点上可能需要互相等待或互相交换
信息，这种相互制约关系称为进程同步。比如一个计算进程和一个打印进程，
计算进程必须是在打印进程之前。
ii.进程互斥：当一个进程正在使用某资源时，其他希望使用该资源的进程必须等待，当该进程用完资源并释放后，才允许其他进程去访问此资源，我们称进程
之间的这种相互制约关系为进程互斥。比如两个计算进程都需要打印进程，这
两个计算进程必须互斥
4、进程互斥的实现方法
a)互斥算法<软件实现进程互斥存在局限性，很少用了>：把临界资源状态的检查和
修改没有作为一个整体来实现。缺点是算法太复杂、效率不高且不直观。
i.算法1：设置一个公用整型变量turn，用来指示允许进入临界区的进程标识。
若turn为0，则允许进程p0进入临界区，否则循环检查该变量，直到turn变
为本进程标识，在退出区，修改允许进入进程的标识turn为1。
ii.算法2：设置标识数组flag[]表示进程是否在临界区中执行，初值均为假。再每个进程访问临界资源之前，先检查另一个进程是否在临界区，如果不在，则
修改本进程的标识为真并进入临界区，在退出区修改本进程临界区标识为假。
iii.算法3：设置标识数组flag[]表示进程是否希望进入临界区。在每个进程访问临界资源之前，先将自己的标识设置为真，表示希望进入临界区，然后再检查
另一个进程，若另一个进程为真，则本进程等待，否则进入临界区。
iv.算法4：是算法3和算法1的结合。标识数组flag[]表示进程是否希望进入临
界区或者是否正在临界区中执行，此外还设置了一个turn变量，用来表示允
许进入临界区的进程标识。
b)硬件方法：用一条指令完成临界资源状态的检查和修改。缺点是不能实现让权等待。
i.禁止中断方法：当一个进程正在处理机上执行其临界区代码时，要防止其他进
程再进入它们的临界区访问，最简单直接的方法是禁止一切中断发生，或称之
为关中断
ii.硬件指令方法：把标志的检查和修改操作结合成一个不可分割的整体，具体优点有：使用范围广、简单、支持多个临界区。具体缺点：耗费处理机时间、可
能导致进程饥饿现象（有的进程一直未能进入临界区）
c)锁机制：通过原语保证资源状态检查和修改作为一个整体来执行。缺点是不能实现
让权等待。
i.锁是一个代表资源状态的变量，通常用0表示资源可用（开锁），用1表示资
源已被占用（关锁），利用上锁原语和开锁原语解决进程互斥的问题
d)信号量：是在多个相互合作的进程之间使用简单的信号来同步。
i.定义：信号量表示资源的实体，它由两个成员(s,q)构成。除信号量的初值外，
信号量的值仅能由P操作(Wait操作)和V操作(Signal操作)改变ii.其中s是一个具有非负初值的整型变量，整型变量s表示系统中某类资源的使用情况，当值大于0时，表示系统中当前可用资源的数目，当值小于0时，其
绝对值表示系统中因请求该类资源而阻塞等待的进程数目
iii.q是一个初始状态为空的队列
iv.P和V操作都作为原语来实现的，在执行的时候作为一个整体，不能分割。
v.P操作完成的功能：先执行s=s-1，若s>=0则进程需运行；若s<0则阻塞该进程，并将它插入该信号量的等待队列中
vi.V操作完成的功能：先执行s=s+1，若s>0则进程继续执行；若s<=0则从该信号量等待队列中移除第一个进程，使其变为就绪状态并插入就绪队列。
e)管程：为每个共享资源设立一个“秘书”来管理对信号量的访问，一切来访者都要
通过秘书，而秘书每次仅允许一个来访者（进程）访问共享资源，管程定义了一个
数据结构和能为并发进程所执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的
数据。
i.管程的组成
1.局部于管程的共享数据结构说明
2.对这些数据结构进行操作的一组过程
3.对这些数据结构设置初值的语句组成
ii.管程的特性
1.局部于管程的数据只能被局部于管程内的过程所访问
2.一个进程只能通过通用管程内的过程才能进入管程访问共享数据
3.每次仅允许一个进程在管程内执行某个内部过程。
5、同步的经典问题
a)生产者-消费者问题：描述了一组生产者向一组消费者提供产品，生产者和消费者
共享一个仓库
b)读者-写者问题：多个进程对一个共享资源进行读写操作的问题
c)哲学家进餐问题：多个进程对一个资源进行使用的问题
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操作系统进程管理之进程通信（六）
我们小区的孩纸们太有爱了……
那天下大雪，我抱着一箱东西往家走，在离楼下还有5米的地方摔了个四脚朝天。
旁边在堆雪人的一群小孩纷纷跑了过来，很有组织很有纪律，三个扶我，一个帮我拍雪，两个帮我捡东西……
可是为什么还有一个在拍照？！！
骚年，你拍照是想干什么？
姐姐我不想上微博！
不想上你的作文！
电脑报也不行！
1、进程通信<高级进程通信方式>的定义：进程通信是指进程之间的信息交换，下面介绍的
是高级进程通信方式，进程通信之间的信息量多且通信效率高。
2、进程通信的分类：
a)共享存储系统：进程通过共享内存中的存储区来实现通信。
b)<常用>消息传递系统：进程间的数据交换以消息为单位，程序员利用系统提供的
一组通信原语来实现通信，实现方式有两类：
i.直接通信方式：发送进程直接把消息发送给接收进程，并把它挂在接收进程的
消息缓冲队列上，接收进程从消息缓冲队列中取得消息；
ii.间接通信方式：发送进程把消息发送到某个中间实体中，接收进程从中间实体中取得消息。
c)管理通信系统：管道是用于连接读进程和写进程以实现它们之间通信的共享文件，
向管道输入的发送进程以字节流形式将大量的数据送入管理，而接收管道输出的接
收进程可以从管理中接收数据。
3、消息传递系统的举例
a)消息缓冲通信：是一种直接通信方式，每当发送进程将要发送消息时，便形成了一
个消息缓冲区，再将消息发送给指定的接收进程，消息缓冲区的内容有：
i.指向发送进程的指针sender
ii.指向下一个消息缓冲区的指针next
iii.消息长度size
iv.消息正文text
b)信箱通信：是一种间接通信方式，当一个发送进程要与接收进程通信时，可由发送
进程创建一个链接两进程的信箱，通信时发送进程只需要把待发邮件投入信箱，接
收进程就可以再任何时候取走信件，不存在信件丢失的可能，信箱的组成：
i.信箱头
ii.信箱体
c)消息通信的同步问题
i.非阻塞发送、阻塞接收<最常用的方式>：
1.非阻塞发送：发送进程不阻塞，连续发送
2.非阻塞接收：接收进程不阻塞，连续接收
ii.非阻塞发送、非阻塞接收<分布式系统中常用的方式>
iii.阻塞发送、阻塞接收
1.阻塞发送：发送进程阻塞，直到这个消息被接收进程接收到
2.阻塞接收：接收进程阻塞，直到有消息到达
零测试
操作系统进程管理之进程调度（七）
他暗念她四年，毕业时，终于鼓起勇气，问他能不能送她去车站。她答应了，带着惯常的懒散与随意。“没落什么东西吧。”他问。“落下了什么，就归你好了。”她心不在焉地说。一路上，他恍恍惚惚，几次欲言又止。车要开了，他突然狠狠搂住她，把手里的包甩到了车上，“喂，包，你把主人落下了!”
在躲到程序环境下，一个作业从提交到完成通常都要经历多级调度，比如高级调度、低级调、中级调度等，处理机调度算法的优劣直接影响到整个系统的性能。
1、调度的层次
a)作业调度：
i.作业调度的定义：又称宏观调度、高级调度或长程调度，主要任务是按一定的
原则从外存上处于后备状态的作业中选择一个或多个，给它们分配内存、输入
输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，以使该作业具有获得竞争处理机
的权利<运行频率低，通常几分钟一次>；
b)进程调度：
i.进程调度的定义：又称微观调度、低级调度或短程调度，主要任务是按某种策
略和方法从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它<运行频率高，一般
几十毫秒一次>；
c)交换调度：
i.交换调度的定义：又称中级调度或中程调度，主要任务是按照给定的原则和策
略，将处于外存对换区中又具备运行条件的进程调入内存，或将处于内存的暂
时不能运行的进程交换到外存对换区<频率介于进程调度和作业调度中间>；
2、调度的性能
a)系统设计的目标
i.系统的处理能力高：使系统每天运行尽可能多的作业
ii.系统资源利用充分：使处理机保持忙碌状态，使设备保持忙碌状态，以达到充分利用资源的目的
iii.算法对所有的作业公平合理：使所有用户感到满意。
b)确定调度算法的因素
i.设计目标：选择的调度算法应与系统的总体设计目标一致；
ii.资源使用的均衡性：使输入输出繁忙的作业与CPU繁忙的作业搭配运行；
iii.平衡系统和用户的要求：使系统和用户能够达到较高的平衡要求。
c)调度算法的准则
i.CPU利用率：CPU的利用率是评价调度算法的重要指标
ii.系统吞吐量：表示单位时间内CPU完成作业的数量
iii.周转时间：表示完成一个作业需要花费的时间
1.周转时间：是指从作业提交到作业完成之间的时间间隔；
T=T2-T1（T2是某一个作业完成时间，T1是某一个作业提交时间）
2.平均周转时间：是指多个作业周转时间的平均值；
T=（T1+T2…+Tn）/n(Tn是指n个作业的周转时间)
3.带权周转时间：是指作业周转时间与作业实际运行时间的比；
W=W1/W2(W1是某一作业的周转时间，W2是某一作业的实际运行时间)
4.平均带权周转时间：是指多个作业带权周转时间的平均值。
W=(W1+W2..+Wn)(Wn是指n个作业的带权周转时间)
iv.响应时间：指从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间。
3、作业调度
a)作业的定义：是用户在一次解题或一个事务处理过程中要求计算机系统所做工作的
集合，包括用户程序、数据以及命令等。
b)作业调度的定义：如上已给出
c)作业的状态
i.提交状态：用户作业由输入设备向系统外存输入时作业所处的状态
ii.收容状态：系统为外存的作业建立作业控制块，并把它插入到后备作业队列中等待调度运行时所处的状态
iii.运行状态：当作业调度程序选中一个作业，为它分配了必要的资源并建立了相应的进程之后所处的状态
iv.完成状态：当作业正常运行结束或因发生错误而终止运行时所处的状态
d)作业控制块（JCB）的主要内容
i.资源要求：是指作业运行所需要的资源情况，包括运行时间，最迟完成时间，
内存量，外设类型以及数量等
ii.资源使用情况：包括作业进入系统的时间，开始运行时间，已运行时间，内存地址，外设台号等
iii.作业的控制方式：是联机作业控制还是脱机作业控制
iv.作业的类型：是终端型还是批量型，是I/O繁忙型还是CPU繁忙型
v.作业的优先级：指作业进入系统运行的优先级别
vi.作业名/号：作业的名称和唯一标识号
vii.作业状态：作业运行的当前状态
e)作业调度程序的主要工作
i.记录进入系统的各个作业情况
ii.从后备作业队列中挑选一个作业投入执行
iii.为被选中的作业做好执行前的准备工作
iv.在作业运行结束或过程中因某种原因需要撤离时，完成善后工作
4、进程调度
a)进程的定义：进程是程序在处理机上的一次执行过程，包括程序、数据以及进程控
制块等信息。
b)进程调度的定义：如上已给出
c)进程调度程序的主要工作
i.记录系统中所有进程的有关情况及状态特征
ii.选择获得处理机的进程
iii.处理机分配
d)进程调度的原因
i.当前运行进程运行结束
ii.当前运行进程因某种原因，从运行状态进入阻塞状态
iii.当前运行进程执行某种原语操作，进入阻塞状态
iv.执行完系统调用等系统程序后返回用户进程
v.在采用剥夺调度方式的系统中，高优先级的进程需要使用处理机
vi.在分时系统中，分配给进程的时间片已用完
e)进程调度的方式
i.定义：是指当某一个进程正在处理机上执行时，若有某个更为重要或紧迫的进
程需要进行处理，此时该如何分配处理机
ii.抢占方式：又称剥夺方式、可剥夺方式、可抢占方式，可以被其他进程抢走处理机。
iii.非抢占方式：又称非剥夺方式、不可剥夺方式、不可抢占方式，直到该进程自动放弃处理机，否则不能抢走处理机。
5、调度的算法
a)先来先服务调度算法（First Come First Served，FCFS）：按作业或进程达到的先后
顺序进行调度。
i.优点：算法简单，有利于长作业，有利于CPU繁忙型；
ii.缺点：效率较低，不利于短作业，不利于I/O繁忙型。
b)短作业优先调度算法（Shortest Job First，SJF）：按作业或进程运行时间的长短进行
调度，优先调度运行时间最短的作业或进程
i.优点：较好的性能
ii.缺点：对长作业不利
c)优先级调度算法：按作业或进程的优先级进行调度，优先调度优先级高的作业或进
程
i.静态优先级：在创建进程时确定优先级，确定之后整个进程运行期间不再改变，
确定静态优先级的依据
1.进程类型
2.进程对资源的要求
3.用户要求
ii.动态优先级：在创建进程时确定优先级，在进程运行过程中再根据情况变化调整优先级，确定动态优先级的依据：
1.进程占有CPU的时间长短
2.就绪进程等待CPU的时间长短
d)时间片轮转调度算法（Round-Robin，RR）：用于进程调度，将处理机时间分为很
短的时间片，按照时间片轮流将处理机分配给就绪队列中的各个进程使用。时间片
的确定依据：
i.系统的响应时间
ii.就绪队列中的进程数目
iii.系统的处理能力
e)高响应比优先调度算法（Highest Response Ration First，HRRF）：是对先来先服务
调度算法和短作业优先调度算法的综合，主要用于作业调度，选择响应比最高的作
业投入运行
f)多级队列调度算法：将就绪队列划分成若干个子队列，每个进程固定属于一个子就
绪队列，每个子就绪队列采用一种调度算法，不同的队列采用不同的调度算法
g)多级反馈队列调度算法：是对时间片轮转调度算法和优先级调度算法的综合，实现
思想如下：
i.在系统中设置多个就绪队列，第1个队列的优先级最高，第2个队列次之，其
余队列的优先级逐次降低；
ii.每个队列中进程的时间片与优先级成反比；
iii.当新进程进入系统时将它放入第1个队列末尾，按先来先服务的原则排队等待调度；当轮到该进程执行时，如果它在一个时间片内结束时未完成，调度程序
便将该进程转入第2个队列的末尾，依次类推，
iv.仅当第1个队列为空时，调度程序才从第2个队列中选择进程运行，最后一个队列中使用时间片轮转调度算法，处理机调度采用抢占式优先级调度算法，当
处理机正在执行第i个队列中的某个进程时，若其处理机被抢占则该进程仍然
回到第i个队列末尾。
零测试
操作系统进程管理之线程（八）
初中的时候,一次上课老师一人发一张A4纸,要求裁成两半,LZ拿出尺子,量好整张纸的长度,除2,再用尺子在纸上找好位置,做好标记,用小刀裁开....只见同桌的MM把纸对折,按平,撕开....我拉低了全班的智商
1、线程的引入
a)如果说操作系统引入进程的目的是为了使多道程序并发执行，以改善资源利用率及
提高系统吞吐量；操作系统中引入线程的目的是为了减少程序并发执行时所付出的
时空开销，使操作系统具有更好的并发性。
b)进程的两个属性是：进程是一个拥有资源的独立单元、进程又是一个可以被处理机
独立调度和分配的基本单元。为了程序更好地并发执行，引入了线程，让线程完成
“线程是独立调度和分派的基本单元”，进程只完成“进程是资源分配的基本单元”
2、线程的定义
a)线程是进程内的一个执行单元；
b)线程是进程内的一个可调度实体；
c)线程是程序中相对独立的一个控制流序列；
d)线程是执行的上下文，其含义是执行的现场数据和其他调度所需的信息；
e)线程是进程内一个相对独立的，可调度的执行单元；
f)线程自己基本上不拥有资源，指拥有一点运行时必不可少的资源，但它可以与同一
个进程的其他线程共享进程内的全部资源；
g)多线程是指一个进程中有多个线程，这些线程共享该进程资源，这些线程驻留在相
同的地址空间中，共享数据和文件。
3、线程的实现
a)内核级线程：依赖于操作系统内核，由操作系统内核完成创建和撤销工作的线程；
存在多个线程的进程获得更多处理机的时间；
b)用户级线程：不依赖于操作系统内核，由应用进程利用线程库提供创建、同步、调
度和管理线程的函数来控制线程；存在多个线程的进程获得处理机的时间不变；
c)兼有内核级线程和用户级线程：内核级线程和用户级线程一起协调进程、线程的工
作，可以把两者优点结合起来。
4、线程与进程的区别
a)调度：传统系统中调度的是进程，引入线程的操作系统中调度的是线程。同一进程
中，线程的切换不会引起进程的切换；不同进程中，线程的切换会引起进程的切换。
b)拥有资源：进程是拥有资源的基本单元，线程不拥有资源或者是少许必不可少的资
源，但是线程可以访问其进程的资源。
c)并发性：进程可以并发执行，同一个进程内的线程也可以并发执行。
d)系统开销：进程创建、切换、撤销都要分配资源因此需要较大的系统开销，而线程
的创建、切换、撤销由于共享资源的因此需要较少的资源。
零测试
操作系统进程管理之死锁（九）
英语考试完毕、英语老师怒气攻心，一怒之下大吼一声：你知不知道18分是什么概念？我来告诉你丫的！于是做出了一个惊天地泣鬼神前无古人后无来者至今为我们津津乐道的举动！！她抽出了一张空白答题卡，放在地板上在正面踩了一脚，反面踩了一脚，放到读卡机器里面，然后读卡器读完这张答题卡....36分。。。。
在多道程序系统中，由于多个进程的并发执行，改善了系统资源的利用率并提高了系统的处理能力，但是会出现死锁现象。
1、死锁的定义
a)是指多个进程因竞争资源或相互通信而处于永久阻塞状态，若无外力作用，这些进
程都将无法向前推进。
2、死锁产生的原因
a)竞争资源
b)进程的推进顺序不当
3、相关术语
a)可剥夺资源和不可剥夺资源
i.可剥夺资源：占有资源的进程中的资源，如果其他进程要使用的话，可以强行
剥夺过来使用。
ii.不可剥夺资源：除占有资源的进程不再需要该资源主动释放外，其他进程不得在占有进程使用资源的过程中强行剥夺。
b)永久资源和临时资源
i.永久资源：可以被进程反复使用的资源，比如硬盘，打印机。
ii.临时资源：临时使用的资源，进程消息后，资源就消失了，比如计算的中间数据。
c)安全状态和不安全状态
i.安全状态：如果在某一时刻，系统能按某种顺序
配其所需的资源，直至最大需求，使每个进程都可以顺利完成，称此时的状态
为安全状态，
ii.不安全状态：若在某一时刻系统中不存在一个安全序列，则称此时为不安全状
态。
4、死锁产生的必要条件
a)互斥条件：进程要求对所分配的资源进程排他性控制，即在一段时间内某资源仅为
一个进程所占有。
b)不剥夺条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走。
c)请求和保持条件：进程至少已占有一个资源，同时又提出新的资源申请，而新资源
的申请却得不到满足。
d)循环等待条件：存在一种进程资源的循环等待连，链中的每一个进程己获得资源同
时被链中下一个进程所请求。
5、死锁的解决办法
a)忽略死锁：对死锁视而不见，有些系统的死锁是五年或者十年才出现一次，没必要
消除这种死锁；
b)预防死锁：通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的4个必要条件中的一个或几
个来防止死锁<缺点是损害了系统的性能>
i.破坏互斥条件：为了破坏该条件，就要允许多个进程同时访问资源，由于资源
的固有属性，这个方法基本上不可行。
ii.破坏不剥夺条件：为了破坏该条件，可以让进程获得的资源能被其他进程剥夺。
iii.破坏请求和保持条件：为了破坏该条件，可以考虑使用静态资源分配法。
iv.破坏循环等待条件：为了破坏该条件，可以考虑采用有序资源分配法
c)避免死锁：在资源的动态分配中，用某种方法防止系统进入不安全状态<系统进入
不安全状态后可能会出现死锁>，从而避免死锁，只要系统处于安全状态，就可以
避免死锁的发生；
i.在死锁的避免方法中，不对进程申请资源加限制条件，而是检查进程的资源申
请是否会导致系统进入不安全状态，只要能使系统处于安全状态，便可以避免
死锁的方法。代表性的算法是银行家算法。
d)检测及解除死锁：在分配资源时不采取任何方法，可以通过系统的检测机构及时地
检测出死锁，然后采取某种措施解除死锁。
i.检测死锁：考察某一时刻系统是否存在一组可以实现的系统状态，能使所有进
程都得到它们所申请的资源而运行结束。
ii.解除死锁：一旦检测到系统中出现了死锁，就应该将陷入死锁的进程从死锁状态中解脱出来
1.资源剥夺法
2.撤销进程法
零测试
操作系统的基本功能 操作系统是计算机系统中一种非常重要的软件，它负责管理和控制计算机的各种资源，使得计算机能够高效地运行。操作系统的基本功能主要包括进程管理、内存管理、文件系统管理和设备管理。 一、进程管理 进程是指正在运行的程序的实例。操作系统通过进程管理来控制并发执行的程序，确保它们可以有序地共享计算机的资源。进程管理的功能包括进程创建、终止、调度、同步和通信。 1. 进程创建 操作系统负责创建新的进程。当用户启动一个应用程序时，操作系统通过分配内存和其他资源，为该程序创建一个进程，并为其分配唯一的标识符。 2. 进程终止 当一个进程执行完毕或者发生错误时，操作系统会终止该进程，并释放其占用的资源。进程终止还可以由用户主动发起，例如通过关闭应用程序窗口来结束进程。 3. 进程调度 操作系统通过进程调度算法来决定进程的执行顺序。进程调度需要考虑各个进程的优先级、等待时间、执行时间等因素，以实现公平和高效的资源分配。
4. 进程同步和通信 多个进程可能需要共享资源或者相互合作完成任务。操作系统通过进程同步机制，如信号量和互斥锁，来保证进程之间的顺序执行或互斥访问。同时，操作系统还提供进程间通信的机制，如管道和消息队列，使得进程可以相互传递数据和消息。 二、内存管理 内存管理是操作系统的另一个重要功能，它负责管理计算机的内存资源，为进程提供必要的内存空间，并保证不同进程之间的内存互不干扰。 1. 内存分配 操作系统负责将计算机的内存空间划分为多个分区，并按需为进程分配适当大小的内存。常见的内存分配算法包括首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。 2. 内存回收 当进程终止或者不再使用某一块内存时，操作系统需要将其回收，以便分配给其他进程使用。内存回收可以通过垃圾回收算法或者手动释放内存来实现。 3. 内存保护
操作系统的五大功能 操作系统是一种管理和控制计算机硬件和软件资源的管理程序。它负责管理和调度计算机系统的硬件和软件资源，以及用户与计算机之间的交互。操作系统的主要功能可以概括为五大方面：进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口管理。 1、进程管理 进程管理是操作系统的核心功能之一，它负责处理和调度计算机中的所有进程。进程是计算机中正在运行的一个程序实例。进程管理包括进程的创建、终止、调度和通信。操作系统根据优先级和资源需求来调度进程，确保它们能够有效地共享计算机资源。 2、内存管理 内存管理负责管理和调度计算机的内存资源。它负责将程序加载到内存中，并确保不同程序之间的内存分配不会发生冲突。内存管理还负责内存的分配、回收和保护，以防止非法访问和数据泄漏。 3、文件系统管理 文件系统管理负责管理和维护计算机中的文件系统。文件系统是用于
存储、组织和检索数据和程序的一种数据结构。文件系统管理包括文件的创建、读取、写入、删除和备份。文件系统管理还负责维护文件的权限和属性，以确保数据的完整性和安全性。 4、设备管理 设备管理负责管理和调度计算机中的设备资源，包括输入输出设备、存储设备和网络设备等。设备管理负责设备的初始化、驱动和管理，以确保设备的正常运行和数据的正确传输。 5、用户接口管理 用户接口管理负责提供用户与计算机之间的交互界面。这包括命令行界面、图形用户界面和其他类型的界面。用户接口管理使得用户能够与计算机进行通信和交互，并能够使用计算机提供的各种功能和资源。总结 操作系统的五大功能是进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口管理。这些功能协同工作，使得计算机能够高效地运行和管理各种应用程序和数据资源。通过了解操作系统的这些功能，我们可以更好地理解计算机系统的基本原理和工作方式。
操作系统的功能 操作系统是一种软件，它负责管理和控制计算机系统的硬件和软件资源。以下是操作系统的一些主要功能： 进程管理：操作系统负责管理和调度计算机系统中的进程。进程是计算机中的程序关于某个数据集合上的一次运行活动。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。进程管理包括进程的创建、终止、切换和调度等。 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存资源，包括内存的分配、回收、保护等。内存是计算机中重要的资源之一，操作系统的内存管理功能确保每个进程都能安全、有效地使用内存资源。 文件系统管理：操作系统负责管理计算机中的文件系统，包括文件的创建、删除、修改、查询等操作。文件系统是计算机中存储和管理数据的重要部分，操作系统的文件系统管理功能确保文件的正确性、完整性和安全性。 设备管理：操作系统负责管理计算机中的设备，包括设备的初始化、分配、控制和回收等。设备是计算机中重要的硬件资源之一，操作系
统的设备管理功能确保设备的正确使用和设备的有效共享。 用户接口：操作系统提供了用户接口，使用户能够与计算机进行交互。用户接口包括命令行界面、图形用户界面等。用户接口使得用户可以方便地使用计算机的各种资源，并能够有效地管理和控制计算机系统。操作系统的功能是管理和控制计算机系统的硬件和软件资源，确保系统的正常运行和用户的方便使用。 操作系统是一种软件，它在计算机系统中扮演着至关重要的角色。它是计算机系统的核心，负责管理系统的硬件和软件资源，包括处理器、内存、磁盘、网络等。以下是操作系统的主要功能： 进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程。它决定哪个进程在何时运行，以及运行多长时间。通过这种方式，操作系统可以有效地利用系统资源，并在多个进程之间进行公平的资源分配。 内存管理：操作系统负责管理计算机的内存。它负责将数据和程序加载到内存中，并决定哪些数据和程序需要在何时从内存中移除。操作系统还负责保护内存中的数据，确保一个进程不能访问另一个进程的数据。 文件系统：操作系统提供了一种组织和管理计算机文件的方法。文件
操作系统的进程管理机制详解操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的程序。随着计算机硬件的发展，操作系统也在不断发展，并逐步完善了对进程的管理机制。进程是指正在运行中的程序。操作系统可以通过进程管理机制来控制进程的执行，确保计算机系统的正常运行。 一、进程的基本概念 进程是指正在执行的程序的实例。当一个程序被执行时，操作系统会为其创建一个进程。程序的执行过程会被划分为多个不同的执行单元，称为线程。每个进程包含多个线程，每个线程都有自己的执行路径和局部变量。进程之间相互独立，每个进程都有自己独立的地址空间。 进程的状态可以分为五种：创建状态、就绪状态、运行状态、挂起状态和终止状态。其中，创建状态是指进程正在被创建并初始化；就绪状态是指进程已经准备好执行，等待CPU的调度；运行状态是指CPU正在执行进程中的指令；挂起状态是指进程被暂时挂起，等待某些事件发生；终止状态是指进程已经执行完毕并被终止。 二、进程调度
当多个进程同时请求CPU时间时，操作系统需要决定选择哪 个进程来运行。这个过程称为进程调度。进程调度可以分为两种 方式：非抢占式调度和抢占式调度。 非抢占式调度是指当一个进程正在运行时，其他进程必须等待 当前进程执行完毕后才能获得CPU时间。这种方式通常用于单处 理器系统。抢占式调度是指当一个进程正在运行时，其他具有高 优先级的进程可以抢占当前进程的CPU时间，直到当前进程被终 止或者进入挂起状态。这种方式通常用于多处理器系统。 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、时间片轮转和多级反馈队列算法等。其中，FCFS是一种简单的调度算法，它按照进程请求CPU时间的先后 顺序进行调度。SJF是一种基于任务执行时间的调度算法，可以减少平均等待时间。优先级调度是一种按照进程优先级进行调度的 算法。时间片轮转是一种基于时间片的调度算法，可以保证每个 进程都有公平的运行时间。多级反馈队列算法是一种综合多种调 度算法的变体，可以根据进程执行的情况动态调整优先级和时间 片大小。 三、进程同步与通信 在多进程环境中，进程之间需要进行同步和通信，以确保数据 的正确性和共享资源的安全性。同步和通信可以分为四种方式： 互斥量、信号量、管道和消息队列。
实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容..本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序..通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念;并体会和了解进程调度算法的具体实施办法.. 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构PCB结构通常包括以下信息：进程名进程ID、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等..可根据实验的不同;PCB结构的内容可以作适当的增删..为了便于处理;程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算..各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定.. 2、系统资源r1…r w;共有w类;每类数目为r1…r w..随机产生n进程P i id;s j;k;t;0<=i<=n;0<=j<=m;0<=k<=dt为总运行时间;在运行过程中;会随机申请新的资源.. 3、每个进程可有三个状态即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B;并假设初始状态为就绪状态..建立进程就绪队列.. 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度;进程每执行一次;CPU时间片数加1;进程还需要的时间片数减1..在调度算法中;采用固定时间片即：每执行一次进程;该进程的执行时间片数为已执行了1个单位;这时;CPU时间片数加1;进程还需要的时间片数减1;并排列到就绪队列的尾上.. 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统.. 编程语言：C.. 四、实验思路和设计 1、程序流程图
2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态;W等待、R运行、B阻塞 //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList; ArrayList hblock = new ArrayList; Random random = new Random; //ArrayList p = new ArrayList; int m; n; r; a;a1; b;b1; c;c1; h = 0; i = 1; time1Inteval;//m为要模拟的进程个数;n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数r=m-n //a;b;c分别为A;B;C三类资源的总量 //i为进城计数;i=1…n //h为运行的时间片次数;time1Inteval为时间片大小毫秒 //对进程进行初始化;建立就绪数组、阻塞数组.. public void input//对进程进行初始化;建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.ParsetextBox4.Text; n = int.ParsetextBox5.Text; a = int.ParsetextBox6.Text; b = int.ParsetextBox7.Text; c = int.ParsetextBox8.Text; a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.ParsetextBox9.Text; timer1.Interval = time1Inteval; for i = 1; i <= n; i++ { pcb jincheng = new pcb; jincheng.id = i; jincheng.ra = random.Nexta + 1; jincheng.rb = random.Nextb + 1; jincheng.rc = random.Nextc + 1; jincheng.ntime = random.Next1; 5;
操作系统的进程管理 操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理计算机的资源并提供各种服务。进程是操作系统中的基本单位，是程序的执行实例。进程管理是操作系统的重要功能之一，它包括进程的创建、撤销、调度以及进程间的通信和同步等操作。 一、进程的创建 进程的创建是指操作系统为一个程序创建一个执行实例的过程。当用户执行一个程序时，操作系统会为该程序创建一个独立的进程。进程创建的步骤如下： 1. 分配内存空间：操作系统为进程分配一块内存空间，用于存储代码、数据和堆栈等信息。 2. 初始化进程控制块：操作系统创建进程控制块（PCB），用于存储进程的各种状态、资源和控制信息。 3. 设置程序计数器（PC）：将程序计数器设置为程序的入口地址，以便开始执行程序。 4. 设置堆栈指针（SP）：将堆栈指针设置为堆栈的起始地址，以便进行函数调用和返回。 二、进程的撤销
进程的撤销是指操作系统终止一个正在执行的进程的过程。进程撤销的原因包括进程执行完毕、出现错误、被用户强制终止等。进程撤销的步骤如下： 1. 保存进程状态：将进程的状态、寄存器和堆栈等信息保存到进程控制块中。 2. 释放资源：释放进程占用的内存空间、文件和设备等资源，以便其他进程使用。 3. 销毁进程控制块：操作系统销毁进程控制块，回收其内存空间。 三、进程的调度 进程的调度是指操作系统根据一定的调度算法，按照优先级或其他规则决定将哪个进程分配给处理器执行的过程。进程调度的目标是提高系统的资源利用率和响应速度。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等。 四、进程间的通信和同步 进程间的通信是指不同进程之间传递信息和共享资源的过程。进程间通信可以通过共享内存、消息传递、管道、信号量等方式实现。通信的目的是实现进程间的协作和数据共享。 进程间的同步是指多个进程按照一定的顺序执行，以避免资源竞争和数据不一致的问题。常见的同步机制包括互斥锁、信号量、条件变量等。
操作系统实验报告进程管理 操作系统实验报告：进程管理 引言 操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供用户 与计算机之间的接口。进程管理是操作系统的重要功能之一，它负责对计算机 中运行的各个进程进行管理和调度，以保证系统的高效运行。本实验报告将介 绍进程管理的基本概念、原理和实验结果。 一、进程管理的基本概念 1. 进程与线程 进程是计算机中正在运行的程序的实例，它拥有独立的内存空间和执行环境。 线程是进程中的一个执行单元，多个线程可以共享同一个进程的资源。进程和 线程是操作系统中最基本的执行单位。 2. 进程状态 进程在运行过程中会经历不同的状态，常见的进程状态包括就绪、运行和阻塞。就绪状态表示进程已经准备好执行，但还没有得到处理器的分配；运行状态表 示进程正在执行；阻塞状态表示进程由于某些原因无法继续执行，需要等待某 些事件的发生。 3. 进程调度 进程调度是操作系统中的一个重要任务，它决定了哪个进程应该获得处理器的 使用权。常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）和时 间片轮转等。 二、进程管理的原理
1. 进程控制块（PCB） PCB是操作系统中用于管理进程的数据结构，它包含了进程的各种属性和状态 信息，如进程标识符、程序计数器、寄存器值等。通过PCB，操作系统可以对 进程进行管理和控制。 2. 进程创建与撤销 进程的创建是指操作系统根据用户的请求创建一个新的进程。进程的撤销是指 操作系统根据某种条件或用户的请求终止一个正在运行的进程。进程的创建和 撤销是操作系统中的基本操作之一。 3. 进程同步与通信 多个进程之间可能需要进行同步和通信，以实现数据共享和协作。常见的进程 同步与通信机制包括互斥锁、信号量和管道等。 三、实验结果与分析 在本次实验中，我们使用了一个简单的进程管理模拟程序，模拟了进程的创建、撤销和调度过程。通过该程序，我们可以观察到不同调度算法对系统性能的影响。 实验结果显示，先来先服务（FCFS）调度算法在一些情况下可能导致长作业等 待时间过长，影响系统的响应速度。而最短作业优先（SJF）调度算法可以有效 减少长作业的等待时间，提高系统的吞吐量。时间片轮转调度算法则可以保证 所有进程公平地获得处理器的使用权。 此外，我们还观察到进程同步与通信的重要性。在多个进程之间进行数据共享时，正确的同步和通信机制可以避免数据竞争和死锁等问题，提高系统的稳定 性和可靠性。
Shell脚本实现Linux系统进程管理在Linux系统中，进程是操作系统运行的基本单位。了解和管理系统中的进程对于系统管理员和开发人员来说是非常重要的。通过使用Shell脚本，我们可以方便地实现对Linux系统进程的管理和监控。本文将介绍如何使用Shell脚本来实现Linux系统进程的管理。 1. 进程的基本概念 在Linux系统中，每个正在运行的程序都是一个进程。进程可以使用系统资源（如CPU、内存等），并且可以相互之间进行通信。每个进程都有一个唯一的进程ID，用于标识它在系统中的位置。 2. 查看进程信息 使用Shell脚本可以方便地查看系统中正在运行的进程。通过调用ps命令，可以获取进程的详细信息。以下是一个示例脚本，用于列出系统中的所有进程： ```bash #!/bin/bash ps aux ``` 上述脚本将输出进程的详细信息，包括进程ID、用户名、CPU占用率、内存占用率等。 3. 杀死进程
有时候，我们需要终止某个进程的运行。使用kill命令可以实现对进程的终止操作。以下是一个示例脚本，用于杀死指定进程： ```bash #!/bin/bash process_id="1234" # 替换为要终止的进程ID kill $process_id ``` 上述脚本将向指定进程发送终止信号，从而终止其运行。 4. 后台运行进程 有时候，我们希望在后台运行某个进程，以便我们可以继续使用终端。使用nohup命令可以实现将进程放入后台运行。以下是一个示例脚本，用于在后台运行指定进程： ```bash #!/bin/bash command="python my_script.py" # 替换为要后台运行的命令或脚本 nohup $command >/dev/null 2>&1 & ```
操作系统中进程管理技术 在计算机操作系统中，进程是一个独立的实体，它有自己的内存空间和资源，可以执行计算机程序。操作系统的进程管理技术负责处理进程的创建、调度和销毁等任务，是操作系统的核心之一。在本文中，我们将详细讨论进程管理技术的实现和优化。 一、进程的创建和销毁 操作系统中的进程通过系统调用创建，创建过程包括分配进程控制块 PCB（Process Control Block）和进程初始化。每个进程都有一个 PCB，它包含了进程的标识符、程序计数器、堆栈指针、寄存器等信息。 进程销毁是通过进程终止实现的，进程可以自己调用系统调用结束自己，也可以被其他进程终止。当进程终止时，操作系统需要清理进程所占用的资源，并释放 PCB。这个过程通常需要进行资源回收和善后处理，否则可能会导致系统崩溃。 二、进程的调度
进程调度是操作系统的一个重要任务，它决定了进程执行的顺序。操作系统中的进程调度通常分为三种：时间片轮转调度、优 先级调度和多级反馈队列调度。 时间片轮转调度是操作系统中最常用的调度算法之一。它将所 有进程按照顺序排成一个队列，然后每个进程被分配一个时间片，当时间片用完时，进程被挂起，等待下一轮时间片的分配。这种 调度算法适用于并发程度高，进程数量大的系统。 优先级调度是按照进程的优先级来调度的，优先级高的进程先 被执行，优先级低的进程后被执行。这种调度算法比时间片轮转 调度更加灵活，可以适应不同进程的需求。 多级反馈队列调度是综合了前两者优点的一种调度算法，它将 进程分成多个队列，根据进程的优先级和时间片来调度。当一个 进程执行完一个时间片时，如果它依然需要 CPU 时间，就会被移 到下一个优先级队列中等待，这样可以使得优先级高的进程先被 执行，同时也能保证优先级低的进程不会被饿死。 三、进程的同步和通信
操作系统进程管理实验报告 一、引言 在现代计算机科学中，操作系统的进程管理是确保系统高效运行的关键环节。本实验旨在通过观察和分析操作系统的进程管理行为，深入理解进程的创建、运行和终止过程，以及操作系统如何对进程进行调度和资源分配。 二、实验目标 1、理解进程的基本概念、进程状态及转换。 2、掌握进程的创建、终止和调度方法。 3、观察和分析进程在运行过程中的资源消耗和调度行为。 4、分析操作系统对进程的资源分配和调度策略对系统性能的影响。 三、实验环境与工具 本实验在Linux操作系统上进行，使用GNU/Linux环境下的工具进行进程的创建、监控和调度。 四、实验步骤与记录
1、创建进程：使用shell命令“fork”创建一个新的进程。记录下父进程和子进程的PID，以及它们在内存中的状态。 2、进程状态观察：使用“ps”命令查看当前运行进程的状态，包括进程的PID、运行时间、CPU使用率等。同时，使用“top”命令实时监控系统的CPU、内存等资源的使用情况。 3、进程调度：在“crontab”中设置定时任务，观察系统如何根据预设的调度策略分配CPU资源给各个进程。 4、资源分配：通过修改进程的优先级（使用“nice”命令），观察系统如何调整资源分配策略。 5、终止进程：使用“kill”命令终止一个进程，并观察系统如何处理该进程占用的资源。 五、实验结果与分析 1、创建进程：通过“fork”系统调用，成功创建了一个新的进程，并获取了父进程和子进程的PID。在内存中，父进程和子进程的状态分别为“running”和“ready”。 2、进程状态观察：使用“ps”命令可以看到父进程和子进程的状态
操作系统中进程管理的原理 操作系统是计算机系统中最为重要的软件之一，其作用是管理 计算机的硬件和软件资源，为用户提供一个良好的使用环境。进 程管理是操作系统中的一个重要功能，其原理涉及到多个方面， 包括进程的创建、退出、调度、通信等，具有重要的学习价值和 实际应用价值。本文将从进程的定义、特征和组成等方面入手， 介绍操作系统中进程管理的原理。 一、进程的定义、特征和组成 进程是指正在运行中的程序的一个实例，它是计算机系统中最 基本的执行单元。进程具有以下几个特征： 1. 动态性：进程是动态的实体，可以被创建、终止或挂起。 2. 独立性：每个进程都有自己的虚拟地址空间和资源管理机制，能够独立地执行各自的任务。 3. 并发性：多个进程可以在同一时间内执行，实现系统的并发 处理。
4. 同步性：进程之间可以通过共享内存、消息传递等方式进行通信和协作，实现数据的交换和同步。 进程由程序代码、数据、堆栈和系统资源等组成。程序代码是进程的核心，它被存放在内存中，由CPU执行。数据是进程运行时使用的变量、数组和结构等，它们保存在进程的堆和栈中。堆是指程序运行时使用的动态分配内存，栈是指程序调用函数时使用的内存空间。系统资源包括CPU、内存、输入输出设备等。 二、进程的创建和退出 进程的创建包括进程控制块（PCB）的分配和初始化、地址空间的分配和初始化、程序代码的装入、系统资源的分配等步骤。进程的退出则是相反的过程，包括系统资源的回收、地址空间的释放、PCB的回收等。 操作系统中进程的创建和退出通常通过系统调用实现。在Linux中，创建进程的系统调用是fork()，退出进程的系统调用是exit()。在Windows中，创建进程的系统调用是CreateProcess()，退出进程的系统调用是ExitProcess()。
操作系统中的进程管理 进程是计算机系统中最基本的执行单位，操作系统通过进程管理来调度和控制各个进程的执行。进程管理是操作系统中一个重要的功能模块，它包括进程的创建、撤销、调度、通信和同步等操作。 一、进程的创建 在操作系统中，进程的创建是通过系统调用来完成的。当用户或应用程序需要执行一个新的任务时，操作系统会为该任务创建一个新的进程。进程的创建过程包括分配内存空间、初始化进程控制块(PCB)、建立上下文环境等。 二、进程的撤销 进程的撤销是指将一个正在执行的进程从系统中移除。有两种情况下会撤销进程：一是进程执行完毕，二是进程发生错误或异常。撤销进程的过程包括释放进程占用的资源、撤销进程控制块和清理进程的上下文环境等。 三、进程的调度 进程调度是指操作系统根据一定的策略从就绪状态中选择一个合适的进程分配CPU时间，使之执行。常见的调度算法有先来先服务(FIFO)、最短作业优先(SJF)、优先级调度、时间片轮转等。其中，时间片轮转调度是最常用的调度算法之一。 四、进程的通信
进程通信是指两个或多个进程之间的信息交换。在操作系统中，进 程通信可以通过共享内存、消息传递、管道等方式进行。进程通信的 实现需要操作系统提供相应的系统调用和数据结构支持。 五、进程的同步 进程同步是指多个进程之间按照一定的顺序执行，避免出现竞态条 件和资源争用的情况。在操作系统中，进程同步可以通过信号量、互 斥锁、条件变量等方式实现。这些同步机制可以保证进程之间的顺序 执行和资源的正确共享。 六、进程管理的实践应用 进程管理在实际应用中扮演着重要的角色，例如在多任务操作系统中，操作系统可以同时运行多个程序，通过进程管理实现程序的并行 执行；在分布式系统中，操作系统可以将任务分配给不同的节点进行 并行计算；在服务器上进行进程管理可以实现用户请求的并发处理等。 结语 进程管理是操作系统中的重要功能模块，它涉及到进程的创建、撤销、调度、通信和同步等操作。通过合理的进程管理，操作系统能够 提高系统的资源利用率和任务执行效率，为用户提供更好的使用体验。随着计算机技术的不断发展，进程管理也在不断演进和创新，使得操 作系统能够更好地支持各种应用场景和需求。
任务管理器进程 任务管理器进程是一种计算机程序，它运行在操作系统中，可以用来监视和管理计算机上正在运行的进程，以及控制计算机的资源分配。它是一个非常重要的工具，可以帮助用户了解计算机性能表现，识别和关闭不必要的进程，从而提高计算机的运行效率。 任务管理器进程也称为Windows任务管理器，是Windows 操作系统的一个核心组件，可以通过快捷方式Ctrl+Alt+Del 快速打开。在打开任务管理器后，用户可以查看电脑正在运行的进程，关闭不必要的程序，实现资源优化和管理。下面，我们将从如何打开、功能、使用方法、进程分类等多个方面进行详细介绍。 一、如何打开任务管理器进程 打开任务管理器进程是非常简单的，下面我们将介绍4种方法： 1、使用快捷键Ctrl+Shift+Esc 用户可以通过按下“Ctrl+Shift+Esc”键盘快捷键直接打开任务管理器进程。 2、使用快捷键Ctrl+Alt+Del 按下“Ctrl+Alt+Del”快捷键，在弹出的操作菜单中选择“任务管理器”。 3、在任务栏中右键单击，选择“任务管理器” 在任务栏空白区域右键单击，选择“任务管理器”。 4、使用命令行打开
按下“Win+R”键，输入“taskmgr”后回车，就可以打 开任务管理器进程。 以上4种方法均可以快速打开任务管理器，根据自己的 习惯进行选择即可。 二、任务管理器进程的功能 任务管理器进程是一个非常强大的工具，它包含以下主 要功能： 1、查看系统性能表现 任务管理器进程可以帮助用户了解电脑的性能表现，包 括CPU、内存、磁盘和网络使用情况等。用户只需要打开任务 管理器进程，选择“性能”选项卡，就可以看到实时的性能数据。 2、关闭不必要的进程 有时候，用户运行了一些不必要的程序，这些程序会占 用大量的系统资源，导致电脑变慢。这时，用户可以通过任务管理器进程关闭这些程序，以实现更好的资源优化和管理。在任务管理器进程中，用户可以选择“进程”选项卡，查找不必要的进程，右键菜单选择“结束进程”即可关闭该进程。 3、查看进程的详细信息 任务管理器进程可以显示计算机上正在运行的进程及其 详细信息，如进程名、PID、CPU、内存、磁盘和网络的使用情况等。这些数据可以帮助用户深入分析进程，以更好地管理和优化计算机性能。在任务管理器进程中，用户可以选择“进程”选项卡，查看各个进程的详细信息。 4、查看启动项和服务 启动项和服务是计算机开机自启动的程序，有时候用户 可能需要查看和管理这些程序。任务管理器进程也可以帮助用
操作系统的基本原理 操作系统是计算机系统中的关键组成部分，它负责管理计算机的硬件和软件资源，并提供用户和应用程序之间的接口。本文将介绍操作系统的基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备管理。 一、进程管理 进程是指在计算机系统中正在运行的程序的实例。操作系统通过进程管理来管理多个进程的执行。主要原理包括以下几个方面： 1. 进程调度：操作系统根据一定的调度算法，选择一个就绪态的进程分配给CPU执行，以实现多任务处理。 2. 进程同步：操作系统提供同步机制，确保多个进程之间的数据访问和共享的正确性，避免资源冲突。 3. 进程通信：操作系统提供进程间通信的方法，使得不同进程之间可以互相交换数据和信息。 二、内存管理 内存管理是操作系统分配和回收内存资源的一种机制。操作系统需要保证进程能够在适当的时刻获得足够的内存空间来执行，同时要及时回收不再使用的内存。其基本原理包括以下几个方面： 1. 内存分配：操作系统通过内存管理单元将可用内存划分为多个分区，根据进程的需求动态地分配内存空间。
2. 内存回收：当进程终止或者释放内存时，操作系统将相应的内存空间回收，以供其他进程使用。 3. 内存保护：操作系统通过内存保护机制，确保各个进程无法访问其他进程的内存空间，提高系统的安全性。 三、文件系统 文件系统是操作系统用于管理和组织磁盘上文件的一种机制。操作系统需要提供文件的读写、创建、删除等功能，并管理文件的存储和索引。其基本原理包括以下几个方面： 1. 文件结构：操作系统通过文件结构来组织和管理文件，包括文件目录、索引节点等。 2. 文件访问：操作系统提供文件访问接口，使得用户和应用程序可以灵活地对文件进行读写操作。 3. 文件保护：操作系统通过文件权限和访问控制列表等机制，实现对文件的保护和权限控制，确保文件的安全性。 四、设备管理 设备管理是操作系统管理计算机硬件设备的一种机制。操作系统需要提供对各种设备的控制和管理，使得用户和应用程序可以方便地使用设备资源。其基本原理包括以下几个方面： 1. 设备驱动：操作系统提供设备驱动程序，用于控制和管理各种设备，实现设备与操作系统的通信。
操作系统原理进程与线程管理操作系统是计算机系统中的重要组成部分，它负责协调和管理计算机系统中的各种资源，如处理器、内存、磁盘等。其中，进程与线程管理是操作系统的核心功能之一。本文将从原理的角度来介绍操作系统中进程与线程的管理。 一、进程管理 进程是指正在运行的程序的实例。在操作系统中，每个进程都有自己的内存空间、CPU状态、文件描述符等资源。进程管理是指操作系统如何分配和回收这些资源，以及如何保证各个进程之间的独立性和安全性。 1. 进程的创建与终止 进程的创建通常是通过fork()系统调用来实现的，该系统调用会创建一个与当前进程相同的副本，并将副本作为一个新的进程运行。而进程的终止则可以通过exit()系统调用来实现，该系统调用会释放该进程所占用的资源，并将其标记为已终止。 2. 进程的切换与调度 在多道程序环境下，操作系统需要及时地进行进程切换和调度，以确保每个进程都能得到合理的执行机会。进程的切换指的是将当前运行的进程挂起，并切换到另一个就绪态的进程运行。而进程的调度则是根据一定的算法选择下一个要运行的进程。
3. 进程同步与通信 在并发执行的进程中，可能会涉及到资源共享和进程间的通信。为了保证数据的一致性和正确性，操作系统提供了各种机制来支持进程的同步与通信。常用的机制包括信号量、互斥锁、条件变量等。 二、线程管理 线程是进程的一部分，它是进程内的一个执行单元。每个进程可以包含多个线程，各个线程共享相同的资源，如内存空间、文件描述符等。线程管理主要负责线程的创建、调度和同步等工作。 1. 线程的创建与终止 与进程类似，线程的创建也是通过系统调用来实现的。线程的创建通常比进程的创建更加轻量级，因为线程共享了进程的资源。而线程的终止则是通过调用线程的退出函数来实现的。 2. 线程的调度与同步 线程的调度与进程的调度类似，同样需要根据一定的算法选择下一个要执行的线程。而线程的同步则是通过各种同步机制来实现的，如互斥锁、条件变量、信号量等。 3. 线程与进程的比较 线程与进程的最大区别在于资源的共享。线程共享了进程的资源，所以线程间的通信和同步相比进程要更加高效。此外，线程的切换也