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1、计算机操作系统教程 第3章 进程管理 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 提纲 进程的概念 进程的描述 进程状态及其转换 程序的并发执行 进程的定义 进程控制块 进程上下文 进程状态 进程状态转换 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程控制 进程的创建与撤销 进程的阻塞与唤醒 提纲 计算机操作系统教程 Computer operating
2、 system Process management 进程的概念 程序的概念 程序是用来描述计算机所要完成的独立功能，并在时间上严格地 按前后次序相继地进行计算机操作的序列集合，是一个静态概 念。 程序的执行方式 顺序执行 我们把一个具有独立功能的程序独占处理机直至最终结束 的过程称为程序的顺序执行。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 并发执行 所谓并发执行，是为了增强计算机系统的处理能力和提高 资源利用率所采取的一种同时操作技术。 程序并发执行的种类 第一种 多道程序系统的程序执行环境下所引起的多道程序的并发执 行
3、第二种 某道程序的几个程序段中包含着一部分可以同时执 行或顺序颠倒执行 的代码。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 程序并发执行带来的影响 程序的并发执行充分地利用了系统资源，从而提高了 系统的处理能力。 由于系统资源的有限，程序的并发执行必然导致资源 共享和资源竞争，从而改变了程序的执行速度。也有 可能对程序的最终结果带来不利影响。 并发执行的优缺点 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程的概念 进程的概念 进程是并发执行的程序在执行过程中分
4、配和管理资源的基本 单位。 进程是一个动态的概念，强调执行过程，它动态地被创建， 并被调度执行后消亡。进程是竞争计算机系统资源的基本 单位，从而受到系统自己的限制。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程的描述 进程的描述 系统中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。一个进程的静态描述是处理机的一个执行环境， 被称为进程上下文。进程上下文有三个部分组成：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。 计算机操作系统教程 Computer operating system Pr
5、ocess management 进程上下文 进程上下文的概念 进程上下文是一个抽象的概念，它包含了每个进程执行过的、 执行时的以及待执行的指令和数据。我们把已执行过的进程指 令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容称为上文，把正在执行 的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容称为正文，把待执行的 指令和数据在寄存器与堆栈中的内容称为下文。 进程上下文的结构 PCB 各种控制 表指针 各种寄存器 正文集 栈区 数据集 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management PCB 进程控制块PCB 描述信息 进程名或进程标识号 用户名或用户标识号 家族
6、关系 控制信息 进程当前状态 进程优先级 进程开始地址 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management PCB 各种计时信息 通信息 资源管理信息 CPU现场保护 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程上下文的切换 进程上下文切换发生在不同的进程之间而不是同一个进程内。 进程P1执行 中断 系统进程执行 新进程P2执行 保存进程P1至PCB 选取新进程P2，恢复P2上下文 1 2 3 计算机操作系统教程 Computer operating system P
7、rocess management 进程状态及其转换 进程状态 初始状态 执行状态 等待状态 就绪状态 终止状态 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程状态及其转换 进程状态之间的转换 初始 执 行 就 绪 等待 终 止 调度 时间片到 等待某事件 因等待事件 发生而唤醒 完成 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程控制 所谓进程控制，就是系统使用一些具体有特定功能的程序段来创建、 撤销进程以及完成进程各状态之间的转换，从而达到多进程高效率并
8、发执行和协调、实现资源共享的目的。 一般地，把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。 用于进程控制的原语有：创建原语、撤消原语、阻塞原语、唤醒原语等。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程控制 进程的创建 由系统模块同一创建 由父进程创建 由系统创建的进程之间的关系是平等的，他们之间一般不攒在资 源共享的关系。而在父进程创建的的进程之间存在隶属关系，且 互相构成结构型家族关系。属于某个家族的一个进程可以继承其 父进程所拥有的所有资源。另外，无论是那种方式创建的进程， 在系统生成时，都必须由操作系统创建一部分
9、承担系统资源分配 和管理工作的系统进程。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程控制 进程的撤销 该进程已完成所要求的功能而正常终止 由于某种错误导致非正常终止 祖先进程要求撤销某个子进程 无论那一种情况导致进程被撤销，进程都必须释放它需要占用的 各种资源和PCB结构本身，以利于资源的有效利用。另外，当一个 祖先进程撤销某个子进程时，还需审查该 子进程是否有自己的子 孙进程，若有的话，还需撤销其子孙进程的PCB结构和释放它们 所占有的资源。 计算机操作系统教程 Computer operating system Pro
10、cess management 进程控制 进程的阻塞 当一个进程期待某一事件的发生，但是发生条件不具备时， 该进程自己调用阻塞原语来阻塞自己。 入口 保存当前进程的CPU现场 置改进程的状态为阻塞状态 被阻塞进程进入等待队列 转进程调度 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 进程控制 进程的唤醒 当等待队列中的进程所等待的事件发生时，等待该事件的 进程将被唤醒。 从等待队列中被唤醒 将唤醒状态转为 就绪状态 将被唤醒进程送入就绪队列 返回或转进程调度 入口 计算机操作系统教程 Computer operating syst
11、em Process management 课堂小结 进程的概念（重点） 进程是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本 单位。 进程状态（重点） 初始状态执行状态等待状态就绪状态终止状态 进程状态之间的转换（重点） 进程上下文的切换（难点） 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 课堂作业 1、是比较进程和程序的区别。 2、进程具有哪些状态？ 3、进程之间的状态如何进行转换（用图表表示）？ 拓展： 举例说明进程上下文进行切换的过程。 计算机操作系统教程 Computer operating system Proces
12、s management 说课 教材分析 本课时内容主要包括进程概念、进程的描述、进程状态及转换 和进程控制4个部分，属于进程管理的范围，是在学习了操作系 统的概念、基本类型及操作系统的功能的基础上的知识。 教学目标 知识与技能 掌握进程的基本概念，了解如何来描述一段进程，掌握 进程具有什么状态以及各种状态之间是怎样进行转换的， 掌握进程的控制包括的基本内容。 过程与方法 培养学生分析问题、解决问题的能力。 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 情感、态度与价值观 培养和加强学生自主学习的意识。 教学重点：进程的状态及其转
13、换 教学难点：根据操作系统知识抽象、不好理解的特点 和学生已有知识储备确定进程描述中对进程上下文的 理解及进程上下文的切换过程为本节课的难点。 教法 根据以上教材分析，为促进学生的分析问题能力发展，对 进程的概念、描述、进程控制等基础知识将采用讲授法， 为落实重点采用举例法；为突破难点采用自主学习法。 说课 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 学法 为使所学知识能较好的纳入学生已有的知识体系，促进学生 的智能发展，对要掌握的重点知识采用读图分析法，对难点 问题采用归纳总结法。 教学过程 进行复习回顾，导入新课 讲授新课 课堂小结 作业设置 说课 计算机操作系统教程 Computer operating system Process management 谢谢 ！
