第四章 进程管理(2)

完成执行或被终止。
进程的创建与终止
创建进程
操作系统通过调用系统调用或其他进程来创建新进 程。
终止进程
进程可以正常终止或被其他进程强制终止。
进程调度的分类
1 非抢占式调度
进程不会被强制中断，直到主动让出CPU。
2 抢占式调度
操作系统会根据一定的优先级或时间片来中断正在运行的进程，将 CPU分配给其他进程。
进程同步的基本概念
进程同步是确保多个进程按照特定顺序执行的机制，以避免竞态条件和数据不一致的问题。
进程同步机制之互斥锁
互斥锁是最常用的进程同步机制，它确保在同一时间只能有一个进程访问共享资源。
操作系统课件：进程管理
本课程将详细介绍进程管理的各个方面，包括进程概念、进程状态与转换以 及进程调度算法等。让我们一起深入了解操作系统中最重要的组成部分之一。
什么是进程
进程是操作系统中正在执行的程序的实例。它是计算机系统中最基本的执行 单位，具有独立的内存空间和执行上下文。
进程控制块（PCB）的概念
进程控制块是操作系统中用于管理和控制进程的数据结构。它包含了进程的 状态信息以及与之相关的各种属性，如进程ID、优先级和资源占用情况。
进程状态及转换
创建
进程正在被创建，分配资源 并初始化。
就绪
进程已准备好执行，正在等 待CPU的分配。
运行
进程正在执行中。
阻塞
进程由于等待某种事件（如I/O操作）而暂停执 行。
进程调度算法的比较
先来先服务 （FCFS）
按进程到达的先后顺 序进行调度，非抢占 式。
最短作业优先 （SJF）
选择估计运行时间最 短的进程优先执行， 非抢占式。
轮转调度（RR）

和协作。
进程迁移
02
为了提高系统可靠性和可用性，分布式系统支持进程迁移，确
保关键任务能够持续运行。
负载均衡
03
分布式系统通过负载均衡技术，将任务分配到不同节点上执行
，提高系统整体性能。
THANKS
感谢观看
当系统中存在多个等待资源的进程，且每 个进程都持有至少一个资源并等待获取被 其他进程持有的资源时，就会产生死锁。
通过设置资源分配顺序或限制资源请求量 来避免饥饿。
• 死锁预防
• 死锁避免
通过破坏死锁产生的必要条件来预防死锁 ，例如预先分配资源、设置最大需求量等 。
在分配资源时进行检测和限制，避免产生 死锁，例如银行家算法。
进程的状态及其转换
总结词
阐述进程的三种基本状态及转换关系
详细描述
进程状态分为新建、运行、阻塞和就绪等状态。新建状态是进程被创建时的状态，运行状态是进程获 得CPU并执行的状态，阻塞状态是进程等待某个条件成立而暂时无法执行的状态，就绪状态是进程已 具备运行条件但未获得CPU时的状态。不同状态之间可以相互转换。
进程管理在操作系统中的应用
01
02
03
进程调度
操作系统通过进程调度算 法，合理分配系统资源， 确保进程能够高效地运行 。
进程同步
操作系统提供进程同步机 制，实现多个进程之间的 协同工作，避免资源竞争 和死锁。
进程通信
进程之间通过消息传递、 共享内存等方式进行通信 ，实现数据交换和协同工 作。
多核处理器下的进程管理技术
进程与程序的区别和联系
总结词
比较进是程序的一次执行过程，具有动态特性和独立性。 程序是静态的，而进程是动态的。程序是永存的，进程是暂时的。程序是过程的代码， 而进程是执行这些代码的过程。一个程序可以对应多个进程，但一个进程不能对应多个

P .... pturn = true; while (qturn);
临界区 pturn = false;
...
Q ..... qturn = true; while (pturn); 临界区 qturn = false;
...
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软件解法(4):Dekker算法（1/2）
在解法(3)基础上引入turn枚举类型 P : while (true) { pturn = true; while (qturn) { if (turn==2) { pturn = false; while (turn==2)； pturn = true; }
初值任意
} 临界区
turn = 2;
pturn = false;
..... }
19
软件解法(4)（2/2）
Q : while (true) { qturn = true; while (pturn) { if (turn==1) { qturn = false; while (turn==1)； qturn = true; }
}
临界区
turn = 1;
{ 启动车辆； 正常运行； 到站停车；
}
售票员 P2 while (true) {
关门； 售票； 开门； }
6
进程的互斥（间接作用）
由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥 使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程 的这种关系为进程的互斥
临界资源：critical resource
系统中某些资源一次只允许一个进程使用， 称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变 量
进程互斥的解决有两种做法: ➢ 由竞争各方平等协商 ➢ 引入进程管理者，由管理者来协调竞争各方对 互斥资源的使用

⑷处理机状态（CPU现场保护）
• 通用R • PC指令计数器 • 程序状态字PSW • 用户栈指针
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CPU现场保护信息（进程上下文）
当处理机被中断时，各种Register的内容都必须保存在被中断进 程的PCB中，以便在改进程重新执行时，能从断点继续执行。
(1)通用R（用户可视寄存器）8-32个(在RISC结构中，可超过10 0）
LIST在一个特殊区域） • 3. 初始化PCB • 4. 将新进程插入就绪队列。
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创建原语
Procedure create (n,s0,P0,m0,R0,acc)
begin
i:=get internal name(n);
获得内部名
i.id :=n;
填外部名
i.priority := P0; i.CPUstate:= s0; i.mainstore:= m0; i.resources:= R0; i.status:=readys;
运行队列：单机系统中整个系统一个。
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2.1.5进程控制块(2)
• 链接方式 把具有相同状态的PCB，
用其中的链接字，链接 成一个队列。
执行指针
就绪队列指针
多个 阻塞队列指针
空闲队列指针
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PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9
思考：① 哪些程序段的执行必须是顺
序的？为什么？
② 哪些程序段的执行是可并行的？为
什么？
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程序的并发执行(2)
• 二、特征
• 间断性 • 失去封闭性：主要由共享资源引起 • 不可再现性：P37例，设N的初值为n。