操作系统-进程管理.pptx

操作系统
二、进程管理
程序
进程管理
程序是为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列的有序集合。(此处的程序是指包含了线程、进程、程序的抽象概念)
(1)顺序执行
顺序性:只有前一操作结束后才能执行后续操作;
封闭性:程序一旦运行,其执行结果不受外界因素的影响;
可再现性:初始条件相同,其结果一定相同。
(2)并发执行
失去封闭性
程序和执行不再对应
并发程序间相互制约
操作系统
由于早期的系统(如单道批处理系统)中程序是顺序执行的,然而这种方式浪费资源、系统资源利用率较低,从而出现了多道批处理系统。内存中可以同时装入多个程序,使其共享资源、并发执行。为了能使程序并发执行,并且可以对并发执行的程序加以描述和控制,于是引入了“进程”
进程
进程
进程是程序的一次执行过程。由程序段,数据段,进程控制块PCB三部分组成,这三部分统称为“上下文”。
进程和程序的区别:
(1)程序是是静态的,本身只是一组有序指令的集合,保存在硬盘上;进程是动态的,是程序的一次执行,有创建有撤销,具备生命周期,存在是暂时的;
(2)程序并不能单独执行,只有将程序加载到内存中,系统为他分配资源后才能够执行,这种运行中的程序称之为进程。
(3)进程和程序不是一一对应的:一个程序可对应多个进程(即多个进程可执行同一程序,比如双开QQ);一个进程可以执行一个或几个程序(最典型的例子就是几乎所有程序都需要显卡驱动进程支持)。
进程管理
进程的特点
1、动态性:进程是程序的一次动态执行过程,由创建而产生,由调度而执行,由撤消而消亡。
2、并发性:引入进程目的就是为了使程序能与其他程序并发执行,以便提高资源利用率。
3、独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,是系统进行资源分配和调度的基本单位。
4、异步性:进程运行时各自独立。
5、结构性:进程=PCB(进程控制块)+程序段+数据段
进程管理
进程管理
进程的状态
三态模型
1) 就绪(Ready)状态
当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后,只要再获得CPU,便可立即执行,进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个,通常将它们排成一个队列,称为就绪队列。
2) 运行状态
进程已获得CPU,其程序正在执行。在单处理机系统中,只有一个进程处于执行状态;在多处理机系统中,则有多个进程处于执行状态。
3) 阻塞状态
正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时,便放弃处理机而处于暂停状态,亦即进程的执行受到阻塞,把这种暂停状态称为阻塞状态,有时也称为等待状态或睡眠状态。致使进程阻塞的典型事件有:请求I/O,申请缓冲空间等。
(1) 就绪→执行
处于就绪状态的进程,当进程调度程序为之分配了处理机后,该进程便由就绪状态转变成执行状态。
(2) 执行→就绪
处于执行状态的进程在其执行过程中,因分配给它的一个时间片已用完而不得不让出处理机,于是进程从执行状态转变成就绪状态。
(3) 执行→阻塞
正在执行的进程因等待某种事件发生而无法继续执行时,便从执行状态变成阻塞状态。
(4) 阻塞→就绪
处于阻塞状态的进程,若其等待的事件已经发生,于是进程由阻塞状态转变为就绪状态。
进程的状态
三态模型
进程管理
进程管理
进程的状态
为满足进程控制块对数据及操作的完整性要求、以及增强调度的灵活性,通常再引入两种状态:创建状态和终止状态
创建态对应于进程刚刚被创建的状态。创建一个进程要通过两个步骤,
1. 为一个新进程创建必要的管理信息。
2. 让该进程进入就绪态。
进程的终止也要通过两个步骤,
1. 等待操作系统进行善后。
2. 退出主存,释放内存。
五态模型
进程管理
进程控制
进程控制:就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成进程各个状态的转换,从而达到多进程高效率并发执行。由系统内核中的原语实现。
原语:由若干条机器指令组成、用于完成特定功能的程序段。特点是执行期间不允许被分割。
进程管理
进程通信
一个盘子,最多能容纳1个苹果,此时盘子为空,父亲负责放苹果,儿子负责从盘子中拿走苹果且只有盘子中有苹果时,儿子才可以拿苹果。
同步与互斥
同步:指在并发进程之间存在一种制约关系,一个进程的执行依赖另一个进程的消息,当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待,直到消息到达才被唤醒。
举例:如上,盘中只能放一个苹果,只用父亲放了,儿子才能拿,此时即协作关系(同步)。