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1、谢谢！,请同学们将手机关闭或置于振动保持课堂安静,2,在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序，为使多道程序能够有序的获得CPU的运行，处理机管理的主要任务是： 对处理机进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。,3,在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序，为使多道程序能够有序的获得CPU的运行，处理机管理的主要任务是： 对处理机进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。,4,一、进程控制 为作业创建进程，撤消已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的
2、状态转换。 二、进程同步 对诸进程的运行进行协调。三、进程通信 实现在相互合作进程之间的信息交换。四、调度 作业调度：从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源。 进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入运行。,5,一、进程控制 为作业创建进程，撤消已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。 二、进程同步 对诸进程的运行进行协调。三、进程通信 实现在相互合作进程之间的信息交换。四、调度 作业调度：从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源。 进程调度：从进程的就绪队列中，按
3、照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，使进程投入运行。,第一篇 处理机管理,第2章 进程管理第3章 处理机调度与死锁,7,“程序在执行时，在早期的单道程序系统中，程序运行时，它独占全机资源，机器严格地按照程序规定的顺序执行各个操作，仅当前一个操作执行完后，才能执行后继操作。” 顺序执行时的特征 顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，每一操作必须在下一个操作开始前结束； 封闭性：程序运行独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变，程序的执行结果不受外界因素的影响； 可再现性：只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。,程序执行
4、方式顺序执行,8,“我们把从宏观上看或者从逻辑上看，执行时间有重叠的程序的执行方式称为程序的并发执行方式。” 并发执行时的特征 间断性：程序执行过程表现出“执行暂停执行”这种间断性的活动规律； 失去封闭性：多个程序共享系统中的各种资源，因此系统资源的状态将由多个程序来改变； 不可再现性：程序经过多次执行后，虽然执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却不一定相同。,程序执行方式并发执行,9,课堂练习程序执行方式,一、问答题1. 为什么程序并发执行会产生间断性特征？ 2. 程序并发执行，为什么会失去封闭性和可再现性？,10,“程序”是指令的有序集合，用它来规定为完成某一计算任务的各种操作及操作的
5、执行顺序。程序是一种软件资源，它可以长期保存，是执行的静态描述文本。 操作系统中采用“进程”这个概念来完成对并发执行的程序的描述与控制。,11,进程 ：,可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。,12,进程 ：,可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。,13,进程是可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。,进程与程序的区别与联系,进程是程序的一次动态执行活动，而程序是进程运行的静态描述文本，一个进程可以执行一个/多个程序；同一程序也可被多个进程同时执行共享；进程是一次执行过程，它是暂时存在的、动态地产生和终止。程序是一种软件资源，可以长期保存。,14,在现代计算机系统中，一般是以进
6、程作为分配资源和独立运行的基本单位，并从进程的观点来设计和研究操作系统。 处理机是系统重要资源之一，处理机管理也主要归结为进程管理。,第2章 进程管理,第一部分 进程的描述与控制第二部分 进程的同步与通信,16,进程的描述与控制,授课内容： 前趋图和程序执行 进程的描述 进程控制,17,教学目的和要求：,通过本讲的学习，学生将能够： 解释现代OS进程管理与多道程序设计的关系 掌握进程管理模块的基本任务和主要功能 根据前趋图的定义，绘制进程之间、程序段之间、程序内部各语句之间的执行关系 描述程序的执行方式及其特征 给出进程的定义，理解进程概念在操作系统中的重要性 深刻领会进程的五大特征及其含义
7、理解进程状态的定义及进程状态概念在操作系统管理中的作用 描述进程的基本状态及挂起状态 说明进程控制块的定义，理解进程控制块概念在进程管理中的作用 描述进程控制块应该包含的主要内容以及进程控制块的组织方式 描述进程状态的转换过程以及操作系统如何实现进程状态转换的控制过程 根据课堂讲授内容完成相应的实践工作,18,前趋图,1. 用途：用以描述程序或程序段的执行顺序 2. 数学定义： 有向无环图DAG =（V，E ） 其中，V = Pi | Pi既可用来表示一条语句也可表示一个程序段或一个进程 E = = （Pi，Pj）| Pi必须在Pj之前执行 3. 前趋图的使用方法 利用前趋图描述顺序执行的程序
8、 利用前趋图描述并发的执行程序,19,课堂练习前趋图,一、问答题1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 2. 试画出下面四条语句的前趋图。 s1: a=x+y; s2: b=z+1; s3: c=a-b; s4: w=c+1;,20, 动态性 进程有一定的生命期。表现为：进程由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤消而消亡。 并发性 指多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时运行。 异步性 指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。 独立性 指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。 结构特征 进程实体是由程序段、数据段
9、及进程控制块三部分组成。,进程的特征：,21, 动态性 进程有一定的生命期。表现为：进程由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤消而消亡。 并发性 指多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时运行。 异步性 指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。 独立性 指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。 结构特征 进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成。,进程的特征：,22,进程的状态,一、 进程的基本状态 1. 进程的三种基本状态 就绪状态：当进程分配到除CPU以外的所有必要的资源后，只要能再获得处理机，便可立即执
10、行，此时的进程状态称为就绪状态。 执行状态：指进程已获得处理机，其程序正在执行，处于此种状态的进程称为执行状态。 阻塞状态：正在CPU上运行的进程，因某种原因不再具备运行的条件而暂时停止运行，它在等待某一事件的发生，则此进程处于阻塞状态。,23,2. 进程的其它基本状态 新状态：一个进程刚刚建立，但还未将它送入就绪队列时的状态。 终止状态：当一个进程已经正常结束或异常结束，OS已将它从就绪队列中移出，当尚未将它撤消时的状态。 3. 进程的挂起状态 若某一个进程正处于执行状态，OS暂停其执行；若该进程正处于就绪状态，但暂不接受调度，以便研究其执行情况或对程序进行修改，OS把这种静止状态称为挂起状
11、态。,进程的状态,24,处于某一种状态的进程在一定条件下会转变到另一种状态。进程状态的转换是需要有一定的条件和一定的方向。 如图所示：,基本状态i,基本状态j,事件i,事件j,基本状态,进程状态的转换,25,进程调度,阻塞,结束,就绪,具有五种基本状态的进程状态转换图,接纳,完成,中断,新进程,执行,26,注意事项：,进程从阻塞态到运行态，必须经过就绪态而不能直接转换到运行态。 一个进程由运行态阻塞态一般是由运行进程自己主动提出的。 一个进程由阻塞态变为就绪态总是由外界事件引起的，而不是由该进程自己引起的。,27,具有挂起状态的进程状态转换图,挂起,挂起,激活,请求I/O,挂起,激活,释放,释
12、放,执行,活动就绪,静止就绪,静止阻塞,活动阻塞,28,进程的组成,进程是在一个上下文执行环境中执行的，这个执行环境称为进程的映像。进程的映像包括处理机中各通用寄存器的值、进程的内存映像、打开文件的状态、进程占用资源的信息等。进程在离开CPU和恢复执行时都需要向存储器中保存上下文信息或取出上下文信息。 因此：,29,进程的组成,进程是在一个上下文执行环境中执行的，这个执行环境称为进程的映像。进程的映像包括处理机中各通用寄存器的值、进程的内存映像、打开文件的状态、进程占用资源的信息等。进程在离开CPU和恢复执行时都需要向存储器中保存上下文信息或取出上下文信息。 因此：,用高级语言编写的程序，表示
13、该进程所要进行的操作。一般是可重入的“纯代码”，它可以被多个进程并发地执行。,30,进程的组成,进程是在一个上下文执行环境中执行的，这个执行环境称为进程的映像。进程的映像包括处理机中各通用寄存器的值、进程的内存映像、打开文件的状态、进程占用资源的信息等。进程在离开CPU和恢复执行时都需要向存储器中保存上下文信息或取出上下文信息。 因此：,进程执行时用到的数据，是程序加工的对象和场所，包括操作的数据和程序自己的变量单元。如C程序中的外部变量和静态变量等。,31,进程的组成,进程是在一个上下文执行环境中执行的，这个执行环境称为进程的映像。进程的映像包括处理机中各通用寄存器的值、进程的内存映像、打开
14、文件的状态、进程占用资源的信息等。进程在离开CPU和恢复执行时都需要向存储器中保存上下文信息或取出上下文信息。 因此：,记录进程生存期内状态变化的重要信息，OS通过它来控制和管理进程，是进程存在的唯一标识。,32,“使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个可独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。简而言之，PCB是进程存在的唯一标识，OS通过PCB来控制和管理进程。”,进程控制块PCB,33,1. 进程标识符信息：唯一地标识一个进程。 外部标识符、内部标识符 2. 处理机状态信息：由处理机各寄存器中的内容组成。 通用寄存器、指令计数器、程序状态字PSW、用户栈指针 3. 进程调度信息：与进程调度和进程对换有关的信息。 进程状态、进程优先级、进程调度所需的其它信息、事件 4. 进程控制信息 程序和数据的地址、进程同步和通信机制、资源清单、链接指针,
