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第3章_1 进程基本概念、互斥和同步

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操作系统学习指导与习题(含答案)

操作系统学习指导与习题(含答案)

三种基本状态可经一定的触发条件而转换。
进程是资源分配的基本单位，同时进程也可作为独立运行的基本单位，用户可以从进程
的观点来研究操作系统。但由于系统资源数量的有限，必然导致诸进程间竞争资源。用户进
程和系统进程之间、同一用户作业的内部进程之间、不同用户各作业的进程之间、各系统进
程之间都存在资源竞争问题。竞争资源的进程间存在着两种关系：(1)资源共享。虽然诸进
变迁、进程的组成、进程控制块的内容及作用)；进程的控制(包括进程的建立、进程的撤消、
进程的阻塞、进程唤醒等)；原语的含义、作用及内容；临界资源、临界区的基本概念；进
程互斥与同步的基本概念；P、V 操作的控制机理；进程间的通信；常用进程调度算法；死
锁的基本概念；产生死锁的原因和预防死锁产生的具体措施等。
计算机激光照排系统
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
10. 若操作系统看作是计算机资源的管理者，则下列不属于操作系统管理的资源的是
__________。
A. 程序
B. 内存
C. CPU
D. 中断
11. 操作系统的功能是进行文件管理、处理器管理、作业管理、设备管理和（
）管
理。
A. 存储器
B. 进程
C. 系统
户有着密不可分的关系，它在计算机系统中位于计算机裸机和计算机用户之间。 紧挨着硬
件的就是操作系统，它通过系统核心程序对计算机系统中的几类资源进行管理，如处理机、
存储器、输入/输出设备、数据与文档资源、用户作业等，并向用户提供若干服务，通过这
些服务将所有对硬件的复杂操作隐藏起来，为用户提供一个透明的操作环境。
于低级通信方式，该方式以控制进程并发执行为主要目的，而利用通信原语进行高级通信则

湘潭大学 操作系统 课程复习

湘潭大学 操作系统 课程复习
• • • • • 程序的顺序执行及其特征（理解） 程序的并发执行及其特征（理解） 进程的概念及其特征（掌握） 进程状态（掌握） 进程控制块（理解）
– 3.2 进程控制（理解）
• 进程创建和终止 • 进程阻塞和唤醒 • 进程挂起和激活
6
第3章
• 第3章 进程描述和控制
– 3.3 线程
• 线程简介（理解） • 多线程（掌握） • 线程实现与线程模型（理解）
• 第6章 输入输出系统
• 磁盘管理（不考） • 容错技术：廉价磁盘冗余阵列（了解）
16
第7章
• 第7章 文件管理
– 7.1 概述（理解）
• 文件、文件系统的定义
– 7.2 文件结构
• 逻辑结构（理解） • 物理结构：顺序结构、链接结构、索引结构（掌握 ）；直接文件、哈希文件（理解）
– 7.3 文件目录
10
第5章
• 第5章 存储器管理
– 5.4 页式存储管理
• 页、块、页表、地址结构、分页地址变换、快表（ 掌握） • 两级页表、多级页表（理解）
– 5.5 段式与段页式存储管理
• 段、段表、地址结构、分段地址变换（掌握） • 分页和分段的区别（掌握） • 段页式存储管理（理解）
– 5.6 内存扩充技术（了解）
• 安全状态 • 银行家算法数据结构、流程 • 安全性算法
– 4.6 死锁检测和恢复（了解）
9
第5章
• 第5章 内存管理
– 5.1 概述（理解）
• 存储层次结构 • 存储管理的目的和任务
– 5.2 地址重定位（理解）
• 重定位的基本概念 • 补充：程序的装入、程序的链接
– 5.3 分区存储管理
• 单一连续、固定分区、可变分区分配（理解） • 分区分配算法（掌握） • 补充：哈希算法、伙伴系统（理解）

《计算机操作系统》汤小丹.

《计算机操作系统》汤小丹.
进程之间可能存在以下两种关系。 ① 间接相互制约关的系：多个进程之间彼此无关，并不
知道其他进程的存在，但这些进程既然同处于一个系 统中，也就必然存在资源共享的关系，如共享CPU、I /O设备等。此时进程同步的主要任务是保证诸进程能 互斥地访问临界资源。这样，系统中的资源应由系统 统一管理，不允许用户进程直接使用。 ② 直接相互制约的关系：在某些进程间还存在相互合作 关系，此时进程同步的主要任务是保证诸进程在执行 次序上的协调，不会出现与时间有关的差错。
waitp(Dromcuteesxs)B;:wait(Dmutex);//Dmwuatietx(=E-mu1t,Bex阻);塞 wait(Emu此te时x)A;，B进入死锁状态。显wa然it，(D进mu程te要x)求;
L:list of process; //链接所有等待进程的
end
进程链表
相应地，wait(s)和signal初(s值)记操表录作示型可系描信述统号为中量：某类资源
Procedure wait(S)
的数目,减1操作表示进程
var S:semaphore; 请求一个单位的资源.
begin
若不大于0。表示在该信
② 同步机制应遵循的准则
• 空闲让进：当无进程处于临界区时，表明临界资源处 于空闲状态。可允许一请求进入临界区的进程立即进 入自己的临界区。
• 忙则等待：当已有进程进入到临界区时，表明临界资 源正被访问，故其他试图进入临界区的进程必须等待。
• 有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证该进 程能在有效时间内进入自己的临界区，以免陷入“死 等状态”。
资源而言的。多个进程共享多个临界资源时则要采取 另外的若信A和号B量按机下制述。次序执行wait操作: • 设A(和DmB为ut进ex程,E，m都ute要x初求值访为问1共）享数据D和E，这时D和E 为临界p资ro源ce。ss为A:Dw、aEit设(D置m用ute于x)互;/斥/D的m信ute号x=量0Dmutex、E mutex，pr令oc初es值sB为:w1a，it这(E时muAt和exB)有;//操Em作u：tex=0 ProcessprAo:cessA:wait(Emutex);//Epmroucteesxs=-B1:,A阻塞

进程同步

进程同步

3.2 信号量机制
(1)整型信号量 整型信号量是表示共享资源状态且只能由特殊
的原子操作改变的整型量。（其值好比信号灯的颜色） 思路：定义一个整型变量，用整型变量值来标
记资源使用情况：如整型量>0,说明有可用资源； 整型量≤0说明资源忙，进程必须等待。对于一次 只允许一个进程访问的CS，可定义一个用于互斥 的整型信号量，并被初始化为1。
3.2.2记录型信号量机制
（3）利用记录型信号量实现互斥
P1 wait(s)
CS
P2 wait(s){ S.Value=-1
block
P3 wait(s){ S.Value=-2
block
等待 队列 P2
P3
Signal(s){ S.Value=-1 Wakeup(P2)
CS S.Value= S.Value+1 signal(s){ S.Value=0
3.2 信号量机制
3.2.2记录型信号量机制
（3）利用记录型信号量实现互斥
var s:semaphore s.value=1 begin
repeat wait(s); critical section signal(s) remainder section
until false; end
3.2 信号量机制
signal(mutex); … }
3.2 信号量机制
3.2.1 整型信号量机制
(3) 整型信号量应用举例 ②用整型信号量实现进程协调 有p1和p2两个进程，要求p2必须在p1结束后执行，为
此可设置一个信号量s，初始值置为0，同步代码如下： parbegin begin p1; signal(s); end begin waits(s); p2; end parend

《操作系统》课程教案

《操作系统》课程教案

操作系统课程教案课程简介本课程是关于操作系统的基础知识和理论的介绍。

在这个课程中，你将了解操作系统的起源、发展史和基本结构。

我们将介绍操作系统的核心概念，如进程管理、内存管理和文件系统等。

学习目标本课程的学习目标是： - 理解操作系统的基础结构和概念； - 掌握进程管理、内存管理和文件系统等操作系统核心概念； - 能够分析和解决操作系统的一些常见问题。

授课方式本课程授课内容将包括课堂讲解、实验和作业三个方面。

具体的安排如下：•课堂讲解：讲解操作系统的基础知识和理论，以及如何应用这些知识解决实际问题；•实验：通过实验，学生需要掌握操作系统的一些基本应用。

实验安排如下：–实验一：进程管理–实验二：内存管理–实验三：文件系统•作业：通过作业，学生需要将理论知识应用到实际问题中。

具体安排如下：–作业一：进程管理–作业二：内存管理–作业三：文件系统考核方式本课程采用综合成绩评估方式，其中课堂表现、实验和作业各占比例。

具体如下：•课堂表现：20%•实验成绩：30%•作业成绩：50%教学大纲第一章：操作系统简介1.1 操作系统的概念和功能 1.2 操作系统的历史和发展 1.3 操作系统的分类和特点第二章：进程管理2.1 进程的概念和特征 2.2 进程的状态和转换 2.3 进程调度算法 2.4 进程同步和互斥第三章：内存管理3.1 内存的分段和分页 3.2 虚拟内存和页面置换 3.3 内存保护和地址转换第四章：文件系统4.1 文件的组织和存储 4.2 文件的访问和保护 4.3 文件系统的组织和实现实验安排实验一：进程管理实验目的：掌握进程的创建、调度和同步。

实验内容： 1. 创建进程和线程； 2. 实现进程的互斥和同步； 3. 编写进程调度算法。

实验二：内存管理实验目的：掌握内存的分配、管理和保护。

实验内容： 1. 内存分页和分段； 2. 实现虚拟内存和页面置换； 3. 实现内存保护和地址转换。

实验三：文件系统实验目的：掌握文件的组织和访问方法。

进程概念、进程控制

进程概念、进程控制
15
3.1 进程的概念
进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院 进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院 60 MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统 系统和IBM公司的CTSS/360 的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统 引入的。进程有很多各式各样的定义， 引入的。进程有很多各式各样的定义，如： 进程是一个可以并行执行的计算部分 进程是一个抽象实体，当它执行某个任务时， 进程是一个抽象实体，当它执行某个任务时， 将要分配和释放各种资源 进程是一个独立的可以调度的活动 等等
2.进程控制信息： 2.进程控制信息： 进程控制信息
当前状态（就绪态、执行态、等待态） 当前状态（就绪态、执行态、等待态） 进程优先级(priority) 进程优先级(priority) 进程开始地址 运行统计信息， 运行统计信息，进程占有和利用资源的情况 通信信息
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ห้องสมุดไป่ตู้
3.资源管理信息： 3.资源管理信息： 资源管理信息 有关存储器的信息 使用输入输出设备的信息 有关文件系统的信息等 4.CPU现场保护信息 现场保护信息： 4.CPU现场保护信息： 存储退出执行时的进程现场数据， 存储退出执行时的进程现场数据，当该进 程重新恢复运行时恢复处理器现场。 程重新恢复运行时恢复处理器现场。 •包括通用寄存器内容、控制寄存器内容、 包括通用寄存器内容、控制寄存器内容、 包括通用寄存器内容 用户堆栈指针、系统堆栈指针等。 用户堆栈指针、系统堆栈指针等。
25
PCB的内容 不同系统不尽相同) PCB的内容 (不同系统不尽相同)
26
PCB的内容 PCB的内容
1.进程描述信息： 1.进程描述信息： 进程描述信息
进程标识符(process ID，唯一， 进程标识符(process ID，唯一，通常是一个整 数）或进程名 用户名或用户标识符(user 用户名或用户标识符(user ID) 家族关系

操作系统概念(第九版)答案

操作系统概念(第九版)答案简介《操作系统概念(第九版)答案》是一本针对《操作系统概念(第九版)》教材的答案集合。

本文档旨在提供读者对操作系统相关概念的理解和应用基础。

目录1.引论2.进程管理3.处理机调度4.进程同步5.死锁6.内存管理7.虚拟内存8.文件系统9.输入与输出10.磁盘存储管理11.安全性和保护12.分布式系统13.多媒体操作系统14.实时系统第一章引论本章的目标是介绍操作系统的概念和功能，包括定义了什么是操作系统、操作系统的历史和发展、操作系统的分类以及操作系统的基本组成部分。

问题1：操作系统是什么？答案：操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的软件系统。

它为用户提供一个在硬件和软件之间进行交互的接口，同时协调和控制计算机的各个组件，以实现有效和可靠的计算机操作。

问题2：操作系统的历史和发展？答案：操作系统的历史可以追溯到大约20世纪50年代，当时计算机的使用范围相对较小，操作系统也比较简单。

随着计算机技术的发展，操作系统逐渐变得复杂而且功能强大。

在20世纪60年代，随着多道程序设计的发展，操作系统开始支持同时运行多个程序。

这就导致了对资源的合理分配和进程调度的需求。

同时，操作系统的文件系统和输入输出功能也得到了改进和扩展。

在20世纪70年代，个人计算机的出现使得操作系统变得更加普及。

同时，分时操作系统和分布式操作系统的概念也开始出现。

到了20世纪80年代和90年代，图形用户界面(GUI)的引入和互联网的普及使得操作系统更加用户友好和功能丰富。

现在，操作系统已经成为计算机系统中不可或缺的一部分，为计算机用户提供各种功能和服务。

问题3：操作系统的分类有哪些？答案：操作系统可以根据不同的标准进行分类。

以下是国际上常用的操作系统分类方法：1.目标计算机系统：大型机操作系统、小型机操作系统、微型机操作系统、嵌入式系统操作系统。

2.处理方式：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。

3.用户数量：单用户操作系统、多用户操作系统。

进程和处理机管理

3．2 进程的状态和进程控制块
3．2．1 进程的状态 进程是动态的，它存在着生命周期。它有诞生（创建）和灭亡（撤消）过程，在它的生命周期中又反映出它的执行-暂停-再执行的活动规律，进程最主要的特征是具有状态。进程在其活动期间具有两种状态：自由状态和等待状态。任一进程在任一时刻有且只有这两种状态之一。自由状态又可分为：运行状态和就绪状态。
1.优点是： （1）资源分配严格，子进程可以分配到父进程所拥有的资源，用完后立即归还，一个进程家族所占有的全部资源应该在其祖先所拥有的资源范围内。 （2）进程的控制灵活，当一个进程被分配完成某一任务时，它能够创建若干进程去分别完成各子功能。 （3）进程层次清晰，关系明确。所以，树型结构的系统获得了广泛应用。
1. 进程家族
进程的家族结构有两种：一种是非结构系统；另一种是树型结构系统。在非结构系统中管理程序直接对全部进程实施管理，它可以实施创建进程和撤消进程等操作。各进程之间的关系也是“平等”的，如图3-9（a）所示。在树型结构的进程家族中，一个父进程可以创建一个子进程而形成一个进程家族。图3-9（b）给出了树型结构的进程家族的示意图。
3．2．1 进程的状态
阻塞状态（Block） 正在执行中的进程，由于发生了某一事件而使之暂时无法执行下去（如，等待I/O操作完成，或由于同步、互斥而等待）而处于暂停状态，即该进程的运行受到了阻塞（即等待状态或睡眠状态）。
进程的三种不同状态
3．2．2 进程的状态演变
进程的状态不是一成不变的，它是随着自身的推进和外界条件的变化而变化的。下图为简单的进程状态演变图及演变事由。
应该说明的是: （1）在进程的生命周期中，处于执行状态的进程因为某一事件（如I/O请求等事件）出现而变成阻塞状态，当该事件消除后，被阻塞的进程并不恢复到执行状态，而转变为就绪状态等待再一次重新被进程调度程序调度。这是因为当该进程被阻塞时，为了使处理机不空闲，进程调度程序立即将处理机分配给另一个处于就绪状态的进程。 （2）当进程从运行状态变为就绪或阻塞状态时，必须保留它的运行的现场信息，以便将来恢复运行。 （3）处于同一状态的进程可以构成队列，系统中可以有一个运行队列、但是在只有一个处理机的情况下，任一时刻处于运行状态的进程只能有一个。系统中可以有一个或多个就绪队列和若干个等待队列，由于同一个原因而等待的进程应该属于同一个等待队列，相应每个队列设有指针，指向相应队列的首部。

《操作系统原理》课程教学大纲

操作系统原理课程教学大纲（Princip1esofOperatingSystems）学时数：72学时其中：实验学时：12学时课外学时：0学时学分数：4.5适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务性质：本课程是高等院校计算机科学与技术专业本科的一门学科基础课程，是必修课。

目的：通过操作系统原理的学习，了解操作系统的发展过程及种类，掌握操作系统设计中的相关基本概念和原理，以及在操作系统的设计与构造中涉及的资源共享、提高系统资源利用率等各方面基本知识，了解并掌握操作系统在发展过程及将来引入的新技术与方法。

任务：阐述计算机系统的核心软件——操作系统的基本概念、基本原理和实现技术。

主要包括操作系统的用户界面、操作系统的资源管理功能等，其中资源管理还包括进程管理、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与安全等方面内容，并将操作系统的一般原理与实际操作系统的分析与设计有机地结合。

二、课程教学的基本要求（一）掌握操作系统的基本原理、概念及主要功能（-）掌握进程概念、进程的同步与互斥、思索的预防与检测（H）掌握处理机的调度层次划分与调度、调度方法评价以及调度基本策略（四）掌握存储管理目标与几种存储管理策略（五）掌握设备与处理之间的数据传送方式、缓冲技术以及设备管理基本手段（六）掌握文件系统的物理及逻辑设备的空间组织与管理、多级目录结构、文件东共享实现以及文件系统的安全与防护（七）了解并掌握操作系统的安全与防护基本知识，了解一些病毒与黑客的常用手段以及一些基本应对措施（八）了解网络操作系统的基本概念，了解网络操作系统必须实现的一些基本技术（九）通过实验环节具备一定系统软件和应用软件的开发技能三、课程的教学内容、重点和难点第一章操作系统概论（4学时）一、基本内容（一）操作系统概观（二）操作系统的形成与发展（H）操作系统提供的服务与用户接口（四）流行操作系统简介二、基本要求（一）掌握操作系统的基本概念。

《操作系统》课程教学大纲

《操作系统》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：10411290课程名称（中/英文）：操作系统/Operating System课程类别：专业基础课学分：3.5总学时：56理论学时：48实验/实践学时：8适用专业：数据科学与大数据技术适用对象：本科先修课程：计算机组成与系统结构、java程序设计、数据结构教学环境：多媒体开课学院：计算机与信息工程学院二、课程简介《操作系统》是高校软件工程专业的一门专业核心课，是后续专业课程的理论基础，本课程讲述操作系统的基本原理，主要偏重于操作系统功能与结构的理论分析，对其中的重要算法辅以实验,以加深对理论知识的理解和掌握。

主要内容包括操作系统概论；进程的概念、进程的描述与控制、进程的同步与互斥以及进程管理的常用算法；处理机调度的策略和处理死锁的方法；存储器管理的方案和分配算法以及存储保护和共享；文件系统的运行机制及关键的数据结构；设备与系统的结合方式，设备驱动程序的结构及加载机制。

通过该课程的学习要求学生理解和掌握操作系统的原理和实现方法，培养分析、比较操作系统实现方法优劣的基本能力，加深对操作系统的理解，提高深入编程和借鉴操作系统的设计思想和算法的能力。

本课程主要讲述操作系统的原理，使学生不仅能够从操作系统内部了解操作系统的工作原理，而且可以学到软件设计的思想方法和技术方法。

主要内容包括：操作系统的概论；操作系统的作业管理；操作系统的文件管理原理；操作系统的进程概念、进程调度和控制、进程同步和互斥等；操作系统的各种存储管理方式以及存储保护和共享；操作系统的设备管理原理。

三、课程教学目标2.课程教学目标及其与毕业要求指标点、主要教学内容的对应关系四、教学内容第一章操作系统引论1.主要内容：阐述操作系统的目标和作用；操作系统的发展过程；操作系统基本特性；操作系统主要功能；操作系统的结构设计。

2.基本要求：掌握操作系统的定义；理解操作系统目标、作用和功能；。

3.重点：操作系统的定义与功能。

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程序并发执行及其特征
程序并发执行的条件
程序并发执行，虽然能有效地提高资源
利用率和系统的吞吐量，但必须采取某种措施，
以便并发程序能保持其“可再现性”。

19
程序并发执行及其特征
定义符号： R(Pi)＝{a1,a2…,am},用以表示程序A在执行期间 所需参考的所有变量的集合，称为“读集“; W(pi)＝{b1,b2…,bn},是程序pi在执行期间要改变 的所有变量的集合，称为“写集”。 若两个程序P1和p2能满足下述条件，它们便能并 发执行，且具有可再现性。该条件在1966年首先 由Bernstein提出．又称为Bernstein条件： R(p1)∩W(p2)∪R(p2)∩W(p1)∪W(p1)∩W(p2)={ }。
操作系统
longfaning@
1
主讲：龙法宁 Email：
第3章 进程的管理
为了描述程序在并发执行时对系统资 源的共享，我们需要一个描述程序执行时 动态特征的概念，这就是进程。在本章中， 我们将讨论进程概念、进程控制和进程间 关系。
2
本章内容:
进程的基本概念 进程控制 进程同步 经典进程的同步问题 管程机制 进程通信 线程
进程概念的引入

为什么要提出进程这个概念？
C 语 言 程序A 编 译 器 根据时间片来编译运行程序

程序B
进程的简单理解－－描述功能完整 的程序的在处理器上的执行过程
24
进程的定义
1 进程的特征和定义 定义：可并发执行的程序在一个数据集合 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。
A 运行－>就绪
C 阻塞 －> 运行
B 运行－>阻塞
D 阻塞 －>就绪
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进程概念
问题：如果系统中有N个进程，
运行进程最多几个，最少几个？ 就绪进程最多几个，最少几个？ 等待进程最多几个，最少几个？

36
进程概念
解答：运行进程最多1个，最少0个；
就绪进程最多N-1个，最少0个； 等待进程最多N个，最少0个；
解答：
就绪—运行: 不一定（系统中仅一个进程） 转换条件：被调度程序选中 运行—就绪: 一定（讨论就绪队列的长度） 转换条件：时间片到时,或有更高优先级 的进程出现
进程的特征与状态
2 进程的两种状态
进程在运行中可以简单分为未执行和执行 状态。 一般未执行的进程都是保存在一个队列里面， 当执行过程种需要暂停的时候，就把当前执 行的进程放入队列的后面，这样处理存在什 么样程在运行中不断地改变其运行状态。
通常，一个运行进程必须具有以下三种基本状态:
(1) 就绪状态(Read) - 得到除处理机外所有资源； (2)执行状态(Run) - 获得了处理机； (3)阻塞状态(Block) - 因某事件暂停执行;即除了CPU还有 其他资源没有得到满足；例如有的进程在运行，有的在进行 输入输出操作。也叫等待状态 如果再加上”新(New)状态”,”终止(Terminated)状态” 共有5种状态 。
20
例:有四条语句: S1: a: = x + y S2: b: = z + 1 S3: c: = a – b S4: w: = c + 1 S1:a: = x + y的读集为R(S1)={x,y},写集 为W(S1)={a}; S2:b: = z + 1的读集为R(S2)={z},写集为 W(S2)={b}; S3:c: = a – b的读集为R(S3)={a,b},写集 为W(S3)={c}; S4:w: = c + 1的读集为R(S4)={c},写集为 W(S4)={w};
22
• 进程的定义－－我们肯定看的一头雾水 • 进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。从那以来，人们对进程下过许多 各式各样的定义。 • (1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick， J.T.Donovan）； • (2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen， D.Jofferson）； • (3) 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（P.Denning）； • (4) 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（E.W.Dijkstra）； • (5) 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（Brinch Hansen），等等。
11
程序并发执行及其特征
2. 程序并发执行时的特征 (1) 独立性－可能产生间断性 每道程序都是逻辑上独立的，它们之间不存在逻 辑上的制约关系。 (2) 随机性 在多道程序环境下，特别是在多用户环境下，程 序和数据的输入与执行开始时间都是随机的。 (3) 资源共享－可能产生不可再现性 资源共享将导致对进程执行速度的制约。可能导 致不可再现性。
15
• 例：设有堆栈S，栈指针top，栈中存放内存中相应 数据块地址（如图3.1(a)）设有两个程序段 getaddr(top)和reladdr(blk)，其中getaddr(top)从给 定的top所指栈中取出相应的内存数据块地址，而 reladdr(blk)则将内存数据块地址blk放入堆栈S中。 getaddr(top)和reladdr(blk)可分别描述为： • procedure getaddr(top) • begin • local r • r ←(top) • top ← top-1 • return(r) • end • procedure reladdr(blk)
S1
S2
S3
5
3.1.1 程序顺序执行及其特征
2 程序顺序执行的特征：
(1) 顺序性 程序顺序执行时，其执行过程可看作一系列严格按程序规定的 状态转移过程。 (2) 封闭性 程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定，不受外界因 素的影响。 (3) 可再现性 只要输入的初始条件相同，则无论何时重复执行该程序都会得 到相同的结果。
• begin • top ← top+1 • (top)← blk • end • 显然，如果上例中的getaddr 和 reladdr程序段进行 顺序执行，其执行结果具有封闭性和可再现性。但 如果对这两个程序段采用并发执行，则在单CPU系 统中，将有可能出现下述情况：
• 图3.1 堆栈的取数和存数过程
概念： (1)进程、进程的基本状态；
单CPU；进程切换瞬间； 系统进程、用户进程；
(2)死锁（不是“死机”）；
37
进 程 概 念（三）
问题：如果操作系统里面存在多个进
程，进程状态一个转换发生，是否另 一个转换一定发生？找出所有的可能。
38
进 程 概 念（三）
问题：如果操作系统里面存在多个进程，
一个转换发生，是否另一个转换一定发生？ 找出所有的可能。
2.1.2 前驱图
在前趋图中，没有前趋的结点称为初始 站点(Initial Node)，没有后继的结点称为 终止结点(Final Node)。 每个结点还具有一个重量(Weight)，它 可用该结点所含的程序量或结点的执行时间 来计量。
2 1
5 4 6
8
3
3.1.3 程序并发执行及其特征
1.程序的并发执行 三个进行输入﹑计算﹑打印的程序并发执行：
26
进程与程序的区别
简单例子


《操作系统课程》－－程序
教师－－CPU 学生学习过程－－进程 A和B班学习进度不一样，所以可以 比喻为一个程序拥有2个进程
27
进程的特征与状态
进程的特征

动态性：进程是程序的执行过程,创建而产生﹑ 调度而执行﹑撤消而消亡； 独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用
12
程序并发执行及其特征
2. 程序并发执行时引起问题 什么是程序的并发执行？什么是程序的并行执行？ 并发：宏观上是同时进行的，但在微观上仍是顺 序执行的 并行：不管是宏观还是微观上都是同时执行的。
13
程序并发执行及其特征
2. 程序并发执行时引起问题 read (a) ； read (b) ； 它们既可以同时执行，也可颠倒次序执行。对于 这样的语句，同时执行不会改变顺序程序所具有 的逻辑性质。因此，可以采用并发执行来充分利 用系统资源以提高计算机的处理能力。 以上这种情况不会引起任何问题。
它对应虚拟处理机、虚拟存储器和虚拟外设等资源的分 配和回收；
引入多进程，提高了对硬件资源的利用率，但又带来
额外的空间和时间开销，增加了OS 的复杂性.
25
进程与程序的区别

程序是静态的，进程是动态的（例如 读书）

程序是相对永久的，进程是暂时的 进程有它自己的数据结构-PCB 进程和程序并不一定是一一对应的

进程间通信手段；

并发性:进程可以并发执行,而程序却不能. 异步性：“虚拟”； 结构特征：进程实体由程序段、数据段和进程控 制快组成,统称为“进程映像”。
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• 作业和进程的关系 • 作业是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机 所作工作的集合。进程是已提交完毕程序的执行过 程的描述，是资源分配的基本单位。区别与关系： • (1) 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在 用户向计算机提交作业之后，系统将它放入外存中 的作业等待队列中等待执行。而进程则是完成用户 任务的执行实体，是向系统申请分配资源的基本单 位。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存 在于内存中。 • (2) 一个作业可由多个进程组成。且必须至少由一 个进程组成，但反过来不成立。 • (3) 作业的概念主要用在批处理系统中。而进程的 概念则用在几乎所有的多道系统中。
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进程的特征与状态 结束
新进程
进程调度 中断