第3章 进程与进程管理ppt课件.ppt

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1、第3章 进程与进程管理第第3 3章章 进程与进程管理进程与进程管理操作系统（第四版）操作系统（第四版）第3章 进程与进程管理3.1 3.1 进程的引入进程的引入3.2 3.2 进程进程3.3 3.3 进程调度进程调度3.4 3.4 线程的基本概念线程的基本概念3.5 Linux3.5 Linux的进程与进程管理的进程与进程管理3.1 进程的引入q前趋图的定义前趋图的定义 前趋图前趋图（Procedence GraphProcedence Graph）是一个有向无循环图）是一个有向无循环图（DAGDAG）。图中的每个结点可用于表示一条语句、一个程序段）。图中的每个结点可用于表示一条语句、一个程序

2、段或进程；结点间的有向边则表示在两结点之间存在的偏序或前或进程；结点间的有向边则表示在两结点之间存在的偏序或前趋关系趋关系“”，=(P=(Pi i，P Pj j)| P)| Pi i必须在必须在P Pj j开始前完成开始前完成 。 3.1 进程的引入q程序顺序执行程序顺序执行 定义定义 程序在执行时，必须按照某种先后次序逐个执行，仅当前程序在执行时，必须按照某种先后次序逐个执行，仅当前一操作执行完后，才能执行后继操作一操作执行完后，才能执行后继操作 程序顺序执行的特征程序顺序执行的特征 程序执行的顺序性程序执行的顺序性 处理机的操作严格按程序规定的顺序执行，即只有前一操处理机的操作严格按程序规

3、定的顺序执行，即只有前一操作结束后才能执行后继操作作结束后才能执行后继操作 3.1 进程的引入 程序执行的封闭性程序执行的封闭性 程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素的影响程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素的影响 程序执行结果的确定性程序执行结果的确定性 程序执行的结果与它的执行速度、时间无关程序执行的结果与它的执行速度、时间无关 程序结果的可再现性程序结果的可再现性 程序执行时的环境和初始条件相同，当程序多次重复程序执行时的环境和初始条件相同，当程序多次重复执行时，都将获得相同的结果执行时，都将获得相同的结果 3.1 进程的引入q程序并发执行程序并发执行 定义定义 在上图中的输入程

4、序、计算程序和打印程序三者之间，存在上图中的输入程序、计算程序和打印程序三者之间，存在着在着I Ii iCCi iPPi i这样的前趋关系，以致对一个作业的输入、计这样的前趋关系，以致对一个作业的输入、计算和打印三个操作必须顺序执行，但并不存在算和打印三个操作必须顺序执行，但并不存在P Pi iIIi+1i+1关系，关系，因而在对一批程序进行处理时，可使它们并发执行。因而在对一批程序进行处理时，可使它们并发执行。 3.1 进程的引入 程序并发执行特征程序并发执行特征 程序执行的间断性程序执行的间断性 程序执行的相互制约将导致并发程序具有程序执行的相互制约将导致并发程序具有“执行执行暂停暂停执行

5、执行执行执行”这种间断性的活动规律这种间断性的活动规律 程序执行失去封闭性程序执行失去封闭性 因多个程序共享系统中的资源，所以某程序在执行时因多个程序共享系统中的资源，所以某程序在执行时必然会受到其他程序的影响必然会受到其他程序的影响 3.1 进程的引入 程序执行结果的不可再现性程序执行结果的不可再现性 由于失去了封闭性，也将导致失去其可再现性由于失去了封闭性，也将导致失去其可再现性 资源共享资源共享 系统中的硬件资源和软件资源不再被单个用户或程序独占，系统中的硬件资源和软件资源不再被单个用户或程序独占，而为多个用户或作业共同使用而为多个用户或作业共同使用 程序和计算不再一一对应程序和计算不再

6、一一对应 程序和计算是两个不同的概念，在程序并发执行中一个共程序和计算是两个不同的概念，在程序并发执行中一个共享程序可对应多个享程序可对应多个“计算计算”，程序与，程序与“计算计算”已不再一一对应已不再一一对应 3.1 进程的引入q多道程序设计多道程序设计 定义定义 在采用多道程序设计的计算机系统中，允许多个程序同时在采用多道程序设计的计算机系统中，允许多个程序同时进入一个计算机系统的内存储器并运行，这种让多个程序同时进入一个计算机系统的内存储器并运行，这种让多个程序同时进入计算机计算的方法称为多道程序设计。进入计算机计算的方法称为多道程序设计。 目的目的 提高处理器的效率，从而提高整个系统的

7、效率提高处理器的效率，从而提高整个系统的效率q必须解决的问题必须解决的问题 存储保护与程序浮动存储保护与程序浮动 处理器的管理和调度处理器的管理和调度 系统资源的管理和调度系统资源的管理和调度 3.2 进程q 引入进程的原因引入进程的原因 为了使程序在多道程序环境下能够并发执行，并对并发执为了使程序在多道程序环境下能够并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，引入进程的概念行的程序加以控制和描述，引入进程的概念 程序段程序段、数据段数据段及及进程控制块进程控制块三部分构成了一个进程的实三部分构成了一个进程的实体体 q 进程的概念进程的概念 进程的定义进程的定义 进程进程是具有独立功能的可并发

8、执行的程序在一个数据集合是具有独立功能的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独立单位。或者上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。或者说，说，“进程进程”是进程实体的运行过程。是进程实体的运行过程。3.2 进程 程序与进程的区别与联系程序与进程的区别与联系 区别区别: :进程是程序的一次执行，是一个动态的概念，程序是完进程是程序的一次执行，是一个动态的概念，程序是完成某个特定功能的指令的有序序列，是一个静态的概念成某个特定功能的指令的有序序列，是一个静态的概念一个进程可以执行一个或几个程序，同一程序也可能由一个进程可以执行一个或几个程序，同一程序也可

9、能由多个进程同时执行多个进程同时执行进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，程序进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，程序则不是则不是 程序可以作为一种软件资源长期保存，而进程是程序的程序可以作为一种软件资源长期保存，而进程是程序的一次执行过程，它是临时的，有生命期的一次执行过程，它是临时的，有生命期的 进程是具有结构的进程是具有结构的 联系联系: :进程是程序的运行进程是程序的运行3.2 进程 进程的特征进程的特征 动态性动态性：进程的基本特性。进程是进程实体的执行过程；：进程的基本特性。进程是进程实体的执行过程； 并发性并发性: :进程的主要特征。多个进程实体同存于内存中，进程的

10、主要特征。多个进程实体同存于内存中，能在一段时间内同时运行；能在一段时间内同时运行； 独立性独立性：进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也：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。是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。 异步性异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进；：进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进；或者说，进程按异步方式运行。或者说，进程按异步方式运行。 结构特征结构特征：从结构上看，进程实体是由程序段、数据段及：从结构上看，进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成，有人把这三部分统称为进程控制块三部分组成，有人把

11、这三部分统称为“进程映像进程映像”。3.2 进程q进程的基本状态及其转换进程的基本状态及其转换进程的三种基本状态进程的三种基本状态 就绪状态就绪状态 当进程已分配到除当进程已分配到除CPUCPU以外的所有必要的资源后，只要能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行，这时的状态称为就绪状态再获得处理机便可立即执行，这时的状态称为就绪状态 执行状态执行状态 指进程已获得处理机，其程序正在执行指进程已获得处理机，其程序正在执行 阻塞状态阻塞状态 进程因发生某种事件（如进程因发生某种事件（如I/OI/O请求、申请缓冲空间等）而请求、申请缓冲空间等）而暂停执行时的状态，亦即进程的执行受到阻

12、塞，故称这种状态暂停执行时的状态，亦即进程的执行受到阻塞，故称这种状态为阻塞状态，有时也称为为阻塞状态，有时也称为“等待等待”状态或状态或“睡眠睡眠”状态。状态。 思考思考: :刚刚创建的进程应该处于哪种状态刚刚创建的进程应该处于哪种状态? ?3.2 进程进程状态的转换进程状态的转换 就绪就绪执行状态执行状态 处于就绪状态的进程，当进程调度为之分配了处理机后处于就绪状态的进程，当进程调度为之分配了处理机后 执行执行阻塞状态阻塞状态 正在执行的进程因发生某种事件而无法执行正在执行的进程因发生某种事件而无法执行 执行执行就绪状态就绪状态 正在执行的进程如因时间片用完或一个优先权高的进程到正在执行的

13、进程如因时间片用完或一个优先权高的进程到来而被暂停执行来而被暂停执行 阻塞阻塞就绪状态就绪状态 处于阻塞状态的进程，其等待的事件已经发生处于阻塞状态的进程，其等待的事件已经发生 思考思考: :其他状态转换可以存在吗其他状态转换可以存在吗? ?3.2 进程进程基本状态及其转换图进程基本状态及其转换图3.2 进程进程的挂起状态进程的挂起状态 挂起状态的引入挂起状态的引入 终端用户的需要终端用户的需要 当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，往往希望暂时使自己的进程静止下来。往往希望暂时使自己的进程静止下来。 父进程的需要父进程的需要 父进程常

14、常希望考察和修改子进程或者当要协调各子进父进程常常希望考察和修改子进程或者当要协调各子进程间的活动程间的活动 操作系统的需要操作系统的需要 操作系统有时需要挂起某些进程，检查运行中资源的使操作系统有时需要挂起某些进程，检查运行中资源的使用情况及进行记账，以便改善系统运行的性能。用情况及进行记账，以便改善系统运行的性能。3.2 进程 对换的需要对换的需要 为了缓解内存紧张的情况，即将内存中处于阻塞状态的为了缓解内存紧张的情况，即将内存中处于阻塞状态的进程换至辅存上，使进程又处于一种有别于阻塞状态的新状进程换至辅存上，使进程又处于一种有别于阻塞状态的新状态。态。 负荷调节的需要负荷调节的需要进程状

15、态的转换进程状态的转换 在引入挂起状态后，又将增加从挂起状态（又称静止状在引入挂起状态后，又将增加从挂起状态（又称静止状态）到非挂起状态（又称活动状态）的转换态）到非挂起状态（又称活动状态）的转换 活动就绪活动就绪静止就绪静止就绪 活动阻塞活动阻塞静止阻塞静止阻塞 静止就绪静止就绪活动就绪活动就绪 静止阻塞静止阻塞活动阻塞活动阻塞3.2 进程3.2 进程q进程控制块进程控制块PCBPCB 进程控制块的作用进程控制块的作用 进程控制块记录进程信息进程控制块记录进程信息 操作系统是根据进程控制块操作系统是根据进程控制块PCBPCB来对并发执行的进程进来对并发执行的进程进行控制和管理的行控制和管理的

16、 PCBPCB是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志 思考思考: :进程控制块应该存放在何处进程控制块应该存放在何处? ?需要存放在磁盘中吗需要存放在磁盘中吗? ? 进程控制块中的信息进程控制块中的信息 进程标识符信息进程标识符信息 进程标识符用于唯一地标识一个进程，通常有外部标识进程标识符用于唯一地标识一个进程，通常有外部标识符和内部标识符符和内部标识符3.2 进程 外部标识符。由创建者提供，通常由字母、数字所组外部标识符。由创建者提供，通常由字母、数字所组成，往往是由用户（进程）在访问该进程时使用。成，往往是由用户（进程）在访问该进程时使用。 内部标识符。这是为了方便系统使用而设置的。在

17、所内部标识符。这是为了方便系统使用而设置的。在所有操作系统中都为每一个进程赋予一个惟一的整数作为内部有操作系统中都为每一个进程赋予一个惟一的整数作为内部标识符，它通常就是一个进程的序号。标识符，它通常就是一个进程的序号。 处理机状态信息处理机状态信息 处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成组成 ：通用寄存器、指令计数器、程序状态字：通用寄存器、指令计数器、程序状态字PSWPSW、用户栈、用户栈指针。指针。 进程调度信息进程调度信息 存放了一些与进程调度和进程对换有关的信息：进程状存放了一些与进程调度和进程对换有关的信息：进程状态、进

18、程优先级、进程调度所需的其他信息、事件。态、进程优先级、进程调度所需的其他信息、事件。 3.2 进程 进程控制信息进程控制信息 程序和数据的地址、程序和数据的地址、 进程同步和通信机制、资源清单、进程同步和通信机制、资源清单、链接指针。链接指针。 PCBPCB的组织方式的组织方式 - - 链接方式链接方式 把具有相同状态的把具有相同状态的PCBPCB链接成一个队列，这样可形成就绪链接成一个队列，这样可形成就绪队列、若干个阻塞队列和空队列等队列、若干个阻塞队列和空队列等 - - 索引方式索引方式 系统根据所有进程的状态建立几张索引表系统根据所有进程的状态建立几张索引表3.2 进程3.2 进程图3

19、-10 按索引方式组织的PCB3.2 进程q进程控制进程控制 进程控制的进程控制的主要任务主要任务是创建和撤消进程以及实现进程的是创建和撤消进程以及实现进程的状态转换，进程控制一般由操作系统的内核来实现。操作系统状态转换，进程控制一般由操作系统的内核来实现。操作系统内核通常是运行在系统态的。内核通常是运行在系统态的。 操作系统内核操作系统内核 定义定义 通常，将一些与硬件紧密相关的模块诸如中断处理程序、通常，将一些与硬件紧密相关的模块诸如中断处理程序、各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块都安排在紧各种常用设备的驱动程序以及运行频率较高的模块都安排在紧靠硬件的软件层次中并使它们常驻内存，

20、以便提高操作系统的靠硬件的软件层次中并使它们常驻内存，以便提高操作系统的运行效率，并对它们加以特殊的保护，把这一部分称为运行效率，并对它们加以特殊的保护，把这一部分称为操作系操作系统的内核统的内核 3.2 进程 操作系统内核的功能操作系统内核的功能 中断处理中断处理：中断处理功能在操作系统中，既是内核的最基：中断处理功能在操作系统中，既是内核的最基本功能，也是整个操作系统赖以活动的基础，即操作系统的重本功能，也是整个操作系统赖以活动的基础，即操作系统的重要活动最终都将依赖于中断。要活动最终都将依赖于中断。 进程管理进程管理：进程创建、撤消、进程状态的转换：进程创建、撤消、进程状态的转换 、进程

21、调、进程调度等。度等。 资源管理中的基本操作资源管理中的基本操作：包括对时钟、：包括对时钟、I/OI/O设备和文件系设备和文件系统进行控制和管理的基本操作统进行控制和管理的基本操作。 原子操作原子操作 所谓所谓原子操作原子操作是指：一个操作中的所有动作，要么全做，是指：一个操作中的所有动作，要么全做，要么全不做。换言之，原子操作是一个不可分割的操作要么全不做。换言之，原子操作是一个不可分割的操作 内核在执行上述操作时，往往是通过执行各种原语操作内核在执行上述操作时，往往是通过执行各种原语操作来实现的。来实现的。 3.2 进程 进程的创建进程的创建 进程图进程图 进程图是用于描述进程家族关系的有

22、向树进程图是用于描述进程家族关系的有向树 子进程可以继承父进程所拥有的资源，当子进程撤销时，子进程可以继承父进程所拥有的资源，当子进程撤销时，应将从父进程那里获得的资源归还给父进程；在撤销父进程时，应将从父进程那里获得的资源归还给父进程；在撤销父进程时，也必须同时撤销其所有的子进程也必须同时撤销其所有的子进程 引起创建进程的事件引起创建进程的事件 用户登录用户登录 作业调度作业调度 提供服务提供服务 应用请求应用请求3.2 进程 进程的创建过程进程的创建过程 调用进程创建原语调用进程创建原语create( )create( )创建进程创建进程 申请空白申请空白PCB PCB 为新进程分配资源为

23、新进程分配资源 初始化进程控制块初始化进程控制块 将新进程插入就绪队列将新进程插入就绪队列 思考思考: :前两步骤是否可以颠倒顺序前两步骤是否可以颠倒顺序? ?3.2 进程 进程的终止进程的终止 引起进程终止的事件引起进程终止的事件 - - 正常结束正常结束 - - 异常结束异常结束 - - 外界干预外界干预 进程的终止过程进程的终止过程 调用进程终止原语调用进程终止原语destroy( )destroy( )终止进程终止进程 根据被终止进程的标识符从根据被终止进程的标识符从PCBPCB集合中检索出该进程的集合中检索出该进程的PCBPCB，从中读出该进程的状态，从中读出该进程的状态 若被终止进

24、程正处于执行状态，应立即终止该进程的执若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行并设置调度标志为真行并设置调度标志为真 3.2 进程 若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止 将该进程所拥有的全部资源，或者归还其父进程或者归还将该进程所拥有的全部资源，或者归还其父进程或者归还给系统给系统 释放进程的释放进程的PCBPCB 进程的阻塞与唤醒进程的阻塞与唤醒 引起进程阻塞和唤醒的事件引起进程阻塞和唤醒的事件 - - 请求系统服务请求系统服务 - - 启动某种操作启动某种操作 - - 新数据尚未到达新数据尚未到达 - - 无新工作可

25、作无新工作可作3.2 进程 进程阻塞过程进程阻塞过程 进程便通过调用进程便通过调用阻塞原语阻塞原语blockblock（）（）把自己阻塞把自己阻塞 立即停止当前进程的执行立即停止当前进程的执行 把进程控制块中的现行状态由把进程控制块中的现行状态由“执行执行”改为改为“阻塞阻塞”，并把它插入到阻塞队列并把它插入到阻塞队列 思考思考: :是否转向进程调度是否转向进程调度? ? 进程唤醒过程进程唤醒过程 调用调用唤醒原语唤醒原语wakeup( )wakeup( )将等待该事件的进程唤醒将等待该事件的进程唤醒 把被阻塞进程从等待该事件的阻塞队列中移出把被阻塞进程从等待该事件的阻塞队列中移出 将其将其P

26、CBPCB中的现行状态由中的现行状态由“阻塞阻塞”改为改为“就绪就绪” 然后再将该进程插入到就绪队列中然后再将该进程插入到就绪队列中3.2 进程 进程的挂起与激活进程的挂起与激活 进程的挂起过程进程的挂起过程 当出现了引起进程挂起的事件时，系统就利用当出现了引起进程挂起的事件时，系统就利用挂起原语挂起原语suspend( )suspend( )将指定进程或处于阻塞状态的进程挂起将指定进程或处于阻塞状态的进程挂起 检查被挂起进程的状态，若正处于活动就绪状态，便将检查被挂起进程的状态，若正处于活动就绪状态，便将其改为静止就绪；对于活动阻塞状态的进程，则将其改为静止其改为静止就绪；对于活动阻塞状态的

27、进程，则将其改为静止阻塞阻塞 进程保存于外存对换区进程保存于外存对换区 如被挂起的进程正在执行，则转调度程序重新调度如被挂起的进程正在执行，则转调度程序重新调度3.2 进程进程的激活过程进程的激活过程 当发生激活进程的事件时系统将利用当发生激活进程的事件时系统将利用激活原语激活原语active( )active( )将将指定进程激活指定进程激活 将进程从外存调入内存，检查该进程的现行状态：若是将进程从外存调入内存，检查该进程的现行状态：若是静止就绪，便将其改为活动就绪；若为静止阻塞，便将其改为静止就绪，便将其改为活动就绪；若为静止阻塞，便将其改为活动阻塞活动阻塞 假如采用的是抢占调度策略假如采

28、用的是抢占调度策略 ，检查是否要进行重新调，检查是否要进行重新调度度 3.3 进程调度q调度的基本概念调度的基本概念 高级、中级和低级调度高级、中级和低级调度 一个程序从提交开始直到完成，往往要经历三级调度：一个程序从提交开始直到完成，往往要经历三级调度： 高级调度高级调度又称为作业调度，它决定将哪些在外存上处于后又称为作业调度，它决定将哪些在外存上处于后备状态的作业（程序加数据）调入主机内存，准备执行备状态的作业（程序加数据）调入主机内存，准备执行 低级调度低级调度又称为进程调度。它决定就绪队列中哪个进程将又称为进程调度。它决定就绪队列中哪个进程将获得处理机，并实际执行将处理机分配给该进程的

29、操作获得处理机，并实际执行将处理机分配给该进程的操作 在有的系统中，可能增加一在有的系统中，可能增加一中级调度中级调度，主要作用是在内存，主要作用是在内存和外存对换区之间进行进程对换，以解决内存紧张问题和外存对换区之间进行进程对换，以解决内存紧张问题 3.3 进程调度 进程调度的功能进程调度的功能 进程调度就是系统按照某种算法把进程调度就是系统按照某种算法把CPUCPU动态地分动态地分配给某一就绪进程。进程调度工作是通过进程调度程配给某一就绪进程。进程调度工作是通过进程调度程序来完成的。序来完成的。 进程调度程序的进程调度程序的主要功能主要功能： 选择进程占有选择进程占有CPU CPU 进行进

30、程上下文的切换进行进程上下文的切换 3.3 进程调度调度方式调度方式 非剥夺方式非剥夺方式 分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件（如提出下去，直到进程完成或发生某事件（如提出I/OI/O请求）而阻塞请求）而阻塞时才把处理机分配给另一进程时才把处理机分配给另一进程 优点：简单，系统开销小，优点：简单，系统开销小， 缺点：貌似公正缺点：貌似公正, ,可能导致系统性能的恶化可能导致系统性能的恶化 剥夺方式剥夺方式 该方式规定，当一个进程正在运行时，系统可以基于某该方式规定，当一个进程正在运行时，系统可以基于某种

31、原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程 剥夺原则：优先权原则、短进程优先原则、时间片原则剥夺原则：优先权原则、短进程优先原则、时间片原则3.3 进程调度q进程调度算法进程调度算法 先进先出（先进先出（FIFOFIFO）算法）算法 算法：把处理机分配给最先进入就绪队列的进程算法：把处理机分配给最先进入就绪队列的进程 优点：易于实现优点：易于实现 缺点：表面上公平，服务质量不佳缺点：表面上公平，服务质量不佳 、对短进程不利、对短进程不利 思考思考: :算法实现算法实现 最短处理机运行期优先调度算法最短处理机运行期优先调度算法 算法：从就绪

32、队列中选出算法：从就绪队列中选出“下一个下一个CPUCPU执行期执行期”最短的最短的进程，为之分配处理机使之执行进程，为之分配处理机使之执行 优点：可获得较好的调度性能优点：可获得较好的调度性能 缺点：缺点： 进程的进程的CPUCPU执行期难以准确得到、对长进程不利执行期难以准确得到、对长进程不利 3.3 进程调度最高响应比优先调度算法最高响应比优先调度算法 算法：响应比算法：响应比= =（等待时间（等待时间+ +要求的服务时间）要求的服务时间）/ /要求的要求的服务时间服务时间 ，每次选取响应比最高的进程调度，每次选取响应比最高的进程调度 优点：所以对短进程有利，并且考虑了等待时间优点：所以

33、对短进程有利，并且考虑了等待时间 缺点：计算响应比有一定的系统开销缺点：计算响应比有一定的系统开销优先级调度算法优先级调度算法 算法：将算法：将CPUCPU分配给就绪队列中优先级最高的进程分配给就绪队列中优先级最高的进程 静态优先级静态优先级 在进程创建时确立，确定后运行期间保持不变。确立依在进程创建时确立，确定后运行期间保持不变。确立依据有：进程的类型、进程对资源的需求、用户申请的优先级据有：进程的类型、进程对资源的需求、用户申请的优先级 优点：简单优点：简单 缺点：不能动态反映进程特点，系统调度性能差缺点：不能动态反映进程特点，系统调度性能差3.3 进程调度 动态优先级动态优先级 进程在开

34、始创建时，根据某种原则确定一个优先级后，进程在开始创建时，根据某种原则确定一个优先级后，随着进程执行时间的变化，其优先级不断地进行动态调整随着进程执行时间的变化，其优先级不断地进行动态调整 确定依据：根据进程占有的确定依据：根据进程占有的CPUCPU时间的长短来决定，占有时间的长短来决定，占有时间越长优先级越低；根据进程等待时间越长优先级越低；根据进程等待CPUCPU的时间来决定，时间的时间来决定，时间越长优先级越高越长优先级越高3.3 进程调度 时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法 算法算法：通常用在分时系统，它轮流地调度系统中所有就：通常用在分时系统，它轮流地调度系统中所有就绪进程，使就绪

35、进程依次获得一个时间片的运行时间绪进程，使就绪进程依次获得一个时间片的运行时间 时间片长短确定遵循原则时间片长短确定遵循原则 既要保证系统各个用户进程及时地得到响应，又不要由既要保证系统各个用户进程及时地得到响应，又不要由于时间片太短而增加调度的开销，降低系统的效率于时间片太短而增加调度的开销，降低系统的效率3.3 进程调度 进程依次执行时可能发生的三种情况进程依次执行时可能发生的三种情况 进程未用完一个时间片便结束，这时系统应提前进行调进程未用完一个时间片便结束，这时系统应提前进行调度度 进程在执行过程中提出进程在执行过程中提出I/OI/O请求而阻塞，系统应将它放请求而阻塞，系统应将它放入相

36、应的阻塞队列并引起调度入相应的阻塞队列并引起调度 进程用完一个时间片后尚未完成。系统应将它重新放到进程用完一个时间片后尚未完成。系统应将它重新放到就绪队列的末尾，等待下次执行就绪队列的末尾，等待下次执行 3.3 进程调度 3.3 进程调度 前后台调度算法前后台调度算法 算法算法：该方法用在批处理和分时相结合的系统中。将：该方法用在批处理和分时相结合的系统中。将分时用户作业放在前台，把批处理作业放在后台。系统对前分时用户作业放在前台，把批处理作业放在后台。系统对前台作业按照时间片轮转法进行调度，仅当前台无作业时，才台作业按照时间片轮转法进行调度，仅当前台无作业时，才把处理机分配给后台作业的进程。

37、后台进程通常按先来先服把处理机分配给后台作业的进程。后台进程通常按先来先服务方式运行务方式运行 优点优点：使分时用户进程得到及时响应，又提高了系统：使分时用户进程得到及时响应，又提高了系统资源的利用率资源的利用率 3.3 进程调度 多级反馈队列轮转算法多级反馈队列轮转算法 系统设置多个不同优先级的就绪队列，每次调度总系统设置多个不同优先级的就绪队列，每次调度总是先调度优先级高的队列，仅当该队列空时，才调度次高是先调度优先级高的队列，仅当该队列空时，才调度次高优先级队列。优先级队列。 通常刚创建的进程和因请求通常刚创建的进程和因请求I/OI/O未用完时间片的进未用完时间片的进程排在最高优先级队列

38、，在这个队列中运行程排在最高优先级队列，在这个队列中运行2-32-3个时间片个时间片未完成的进程排列下一个较低优先级队列。未完成的进程排列下一个较低优先级队列。 不论什么时候，只要较高优先级队列有进程进入，不论什么时候，只要较高优先级队列有进程进入，立即转进程调度，及时调度较高优先级队列进程。立即转进程调度，及时调度较高优先级队列进程。 优点优点：能较好地满足各类作业的用户要求，既能使：能较好地满足各类作业的用户要求，既能使分时用户作业得到满意的响应，又能使批处理用户的作业分时用户作业得到满意的响应，又能使批处理用户的作业获得较合理的周转时间获得较合理的周转时间 3.3 进程调度3.3 进程调

39、度q进程调度的时机和过程进程调度的时机和过程 进程调度的时机进程调度的时机 正在执行的进程运行完毕正在执行的进程运行完毕 正在执行的进程调用阻塞原语将自己阻塞起来进入等待正在执行的进程调用阻塞原语将自己阻塞起来进入等待状态状态 在采用抢占式优先级调度时，有优先级高于正在运行进在采用抢占式优先级调度时，有优先级高于正在运行进程的进程进入就绪队列程的进程进入就绪队列 在分时系统中时间片已经用完在分时系统中时间片已经用完 CPUCPU方式是可剥夺时，就绪队列中的某个进程方式是可剥夺时，就绪队列中的某个进程 优先级变优先级变得高于当前运行进程的优先级得高于当前运行进程的优先级 3.3 进程调度 进程调

40、度的过程进程调度的过程 进程调度所依赖的数据结构通常是调度队列，由于调度进程调度所依赖的数据结构通常是调度队列，由于调度的原因不同，在单处理器系统中设置了多种等待队列的原因不同，在单处理器系统中设置了多种等待队列 只有就绪队列中的进程能够获得处理器而最终运行，其只有就绪队列中的进程能够获得处理器而最终运行，其他队列中的进程从队列中出来后，必须进入就绪队列才能分他队列中的进程从队列中出来后，必须进入就绪队列才能分配处理器配处理器 队列数据结构的建立结构与调度算法密切相关队列数据结构的建立结构与调度算法密切相关 进程调度算法只是决定哪一个进程将获得处理机，而将进程调度算法只是决定哪一个进程将获得处

41、理机，而将处理机分配给该进程的具体操作是由分派程序完成的处理机分配给该进程的具体操作是由分派程序完成的 3.3 进程调度例：例： 3.4 线程q线程的引入线程的引入 在操作系统中在操作系统中引入进程引入进程的目的是为了使多个的目的是为了使多个程序并发执行以改善资源利用率及提高系统的吞程序并发执行以改善资源利用率及提高系统的吞吐量；吐量； 在操作系统中再在操作系统中再引入线程引入线程，则是为了减少程，则是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具序并发执行时所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性有更好的并发性 3.4 线程q线程的定义和属性线程的定义和属性 线程的定义线程的定义

42、在引入线程的操作系统中，在引入线程的操作系统中，线程是进程的一线程是进程的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。的其他线程共享进程所拥有的全部资源。 一个线程可以创建和撤销另一个线程；同一一个线程可以创建和撤销另一个线程；同一进程中的多个线程之间可以并发执行进程中的多个线程之间可以并发执行3.4 线程 线程的属性线程的属性 线程的状态线程的状态 由

43、于线程之间的相互制约，致使线程在运行中也呈现出由于线程之间的相互制约，致使线程在运行中也呈现出间断性。相应地，线程也同样有就绪、阻塞和执行三种基本间断性。相应地，线程也同样有就绪、阻塞和执行三种基本状态状态 线程的属性线程的属性 每个线程有一个惟一的标识符和一张线程描述表，线程每个线程有一个惟一的标识符和一张线程描述表，线程描述表记录了线程执行的寄存器和栈等现场状态描述表记录了线程执行的寄存器和栈等现场状态 不同的线程可以执行相同的程序不同的线程可以执行相同的程序3.4 线程 同一进程中的各个线程共享该进程的内存地址空间同一进程中的各个线程共享该进程的内存地址空间 线程是处理器的独立调度单位，

44、多个线程是可以并发执线程是处理器的独立调度单位，多个线程是可以并发执行的行的 一个线程被创建后便开始了它的生命周期，直至终止，一个线程被创建后便开始了它的生命周期，直至终止，线程在生命周期内会经历等待状态、就绪态和运行态等各种线程在生命周期内会经历等待状态、就绪态和运行态等各种状态变化状态变化3.4 线程 引入线程的好处引入线程的好处 创建一个新线程花费时间少（结束亦如此）创建一个新线程花费时间少（结束亦如此） 两个线程的切换花费时间少两个线程的切换花费时间少 由于同一进程内的线程共享内存和文件，线程之间相互由于同一进程内的线程共享内存和文件，线程之间相互通信无须调用内核，故不需要额外的通信机

45、制，使通信更简通信无须调用内核，故不需要额外的通信机制，使通信更简便，信息传送速度也快便，信息传送速度也快 线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备并行工作能力并行工作能力3.4 线程q线程与进程的比较线程与进程的比较 线程具有许多传统进程所具有的特征，故又称为轻型进程线程具有许多传统进程所具有的特征，故又称为轻型进程（Light-Weight ProcessLight-Weight Process）或进程元；而把传统的进程称为重）或进程元；而把传统的进程称为重型进程（型进程（Heavy-Weight ProcessHeavy-Weigh

46、t Process） 调度调度 在引入线程的操作系统中，线程是调度和分派的基本单位；在引入线程的操作系统中，线程是调度和分派的基本单位；在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换；在由一个进程在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换；在由一个进程中的线程切换到另一进程中的线程时，将会引起进程切换中的线程切换到另一进程中的线程时，将会引起进程切换 并发性并发性 在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，在引入线程的操作系统中，不仅进程之间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，因而使操作而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行，因而使操作系统具有更好的并发性，从而能更有

47、效地使用系统资源和提高系统具有更好的并发性，从而能更有效地使用系统资源和提高系统吞吐量系统吞吐量 3.4 线程 拥有资源拥有资源 不论是传统的操作系统，还是设有线程的操作系统，进不论是传统的操作系统，还是设有线程的操作系统，进程都是拥有资源的一个独立单位，它可以拥有自己的资源。程都是拥有资源的一个独立单位，它可以拥有自己的资源。一般地说，线程自己不拥有系统资源（也有一点必不可少的一般地说，线程自己不拥有系统资源（也有一点必不可少的资源），但它可以访问其隶属进程的资源资源），但它可以访问其隶属进程的资源 系统开销系统开销 创建、撤销以至于切换进程时付出的系统开销显著大于创建、撤销以至于切换进程时

48、付出的系统开销显著大于创建、撤销、切换线程时的系统开销创建、撤销、切换线程时的系统开销 3.4 线程q线程的实现机制线程的实现机制 用户级线程用户级线程 仅存在于用户级中，对于这种线程的创建、撤销和切换，仅存在于用户级中，对于这种线程的创建、撤销和切换，都不利用系统调用来实现，因而这种线程与内核无关。相应都不利用系统调用来实现，因而这种线程与内核无关。相应地，内核也并不知道有用户级线程的存在地，内核也并不知道有用户级线程的存在 内核支持线程内核支持线程 依赖于内核，它们的创建、撤销和切换都由内核实现。依赖于内核，它们的创建、撤销和切换都由内核实现。在内核中保留了一张线程控制块，内核根据该控制块

49、而感知在内核中保留了一张线程控制块，内核根据该控制块而感知该线程的存在并对线程进行控制该线程的存在并对线程进行控制 3.4 线程 用户级线程和内核支持线程的比较用户级线程和内核支持线程的比较 线程的调度与切换速度线程的调度与切换速度 用户级线程的调度切换速度高于内核支持线程的速度用户级线程的调度切换速度高于内核支持线程的速度 系统调用系统调用 用户级线程的系统调用将看作整个进程的行为，该进程用户级线程的系统调用将看作整个进程的行为，该进程将被阻塞；内核支持线程的系统调用看作该线程的行为，仅将被阻塞；内核支持线程的系统调用看作该线程的行为，仅仅阻塞该线程仅阻塞该线程 线程执行时间线程执行时间 对于只设置了用户级线程的系统，调度是以进程为单位对于只设置了用户级线程的系统，调度是以进程为单位进行的进行的 ；设置的内核支持线程的系统，其调度是以线程为单；设置的内核支持线程的系统，其调度是以线程为单位进行的位进行的