华科电信系操作系统(1).ppt
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1、第三章 进 程 管 理n掌握 n多道程序系统的特点n进程的引入和定义n进程的状态及状态变迁n进程的描述:PCBn了解n进程的控制1、进程的引入 进程的概念是操作系统中最基本、最重要的概念。它是在多道程序系统出现以后,为了刻画系统内部出现的情况,描述系统内部各作业的活动规律而引进的一个新概念,它是对程序的抽象。多道程序系统的特点n 并行性n 在主存中同时存放多道作业,充分利用系统资源。n 制约性n 各程序同时存在于主存,可能因为竞争同一资源(如处理器、外部设备)而相互制约。n 动态性n 各程序在系统中所处的状态在不变化。2、进程的概念定义:Process 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合
2、上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的独立单位。n它对应处理机、存储器和外设等资源的分配和回收;n引入多进程,提高了对硬件资源的利用率,但又带来额外的空间和时间开销,增加了OS 的复杂性;进程与程序的区别n进程是动态的,程序是静态的:程序是有序代码的集合;进程是程序的执行。通常进程不可在计算机之间迁移;而程序通常对应着文件、静态和可以复制。n进程是暂时的,程序的永久的:进程是一个状态变化的过程,程序可长久保存。n进程与程序的组成不同:进程的组成包括程序、数据和进程控制块(即进程状态信息)。n进程与程序的对应关系:通过多次执行,一个程序可对应多个进程;通过调用关系,一个进程可包括多个程序。
3、进程的性质n并行性:各进行按各自独立的,不可预知的速度并发推进。并发和异步特性会导致程序执行的不可再现性。n制约性:并发进程之间存在着制约性,在进行的关键点上需要相互等待或互通消息。n动态性:进程是程序在数据集合上的一次执行过程,是动态概念;而程序是一组有序指令序列,是静态概念。n进程有一个生命过程:创建、运行、等待等。n进程具有动态的地址空间(数量和内容),地址空间上包括:n代码(指令执行和CPU状态的改变)n数据(变量的生成和赋值)n系统控制信息(进程控制块的生成和删除)进程的性质n结构性:包括数据集合和运行于其上的程序。n代码段、数据段和核心段(在地址空间中);程序文件中通常也划分了代码
4、段和数据段,而核心段通常就是OS核心(由各个进程共享,包括各进程的PCB)n共享性:同一程序同时运行于不同数据集合上时,构成不同的进程。n独立性:是系统中资源分配和保护的基本单位,也是系统调度的独立单位(单线程进程)。每个进程的地址空间相互独立,除非采用进程间通信手段;3、进程的状态n运行状态(Running):进程占有CPU,并在CPU上运行。处于此状态的进程的数目小于等于CPU的数目。n在没有其他进程可以执行时(如所有进程都在阻塞状态),通常会自动执行系统的idle进程(相当于空操作)。n就绪状态(Ready):进程已获得除处理机外的所需资源,等待分配处理机资源;只要分配CPU就可执行。n
5、可以按多个优先级来划分队列,如:时间片用完低优,I/O完成中优,页面调入完成高优n等待状态(Blocked):指进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的状态(即使CPU空闲,该进程也不可运行)。等待的事件可以为:I/O操作或进程同步等。进程状态转换 在进程运行过程中,由于进程自身进展情况及外界环境的变化,这三种基本状态可以依据一定的条件相互转换。就绪运行 运行就绪 运行等待 等待就绪 进程的状态转换运行运行就绪就绪等待等待1、就绪运行2、运行就绪3、运行等待 4、等待就绪进程转换n 就绪-运行n 调度:调度程序选择一个新的进程运行n 该转换可以由其他转换引起n 运行-就绪n 运行进程用完了时间
6、片n 运行进程被中断,因为一高优先级进程处 于就绪状态n 该转换可以引起其他转换发生进程转换(续)n 运行-等待n 当一进程必须等待某事件发生,nOSOS尚未完成服务尚未完成服务n对一资源的访问尚不能进行对一资源的访问尚不能进行n初始化初始化I/O I/O 且必须等待结果且必须等待结果n等待某一进程提供输入等待某一进程提供输入 (IPC)(IPC)n 可以引起其他转换发生可以引起其他转换发生n 等待-就绪n 当所等待的事件发生时因果变迁n如果一个状态变迁是由于另一个状态变迁引起的,则这两个变迁为因果变迁。n思考下列说法是否对,为什么?(1)一个进程从运行状态变为就绪状态态,一定会引起另一个进程
7、从就绪状态态变为运行状态。(2)一个进程从运行状态变为阻塞状态态,一定会引起另一进程从运行状态变为就绪状态。(3)一个进程从阻塞状态变为就绪状态,一定会引起另一个进程从就绪状态变为运行状态。三状态进程模型(单队列结构)进程的挂起和解挂 为了更好的管理和调度进程及适应系统的功能目标,许多系统都有“挂起”和“解挂”一个进程的功能,原因在于:n 系统有时可能出故障或某些功能受到破坏,需要暂时将系统中的进程挂起,以便故障消除后再恢复。n 用户在执行自己的作业过程中,要求挂起他的进程,以便进行某些检查和改正。n 系统中负载过重,资源相对不足,造成系统效率下降,需要挂起一部分进程以调整系统负荷具有挂起功能
8、的进程状态变化1事件发生事件发生2挂起挂起3解除挂起解除挂起4时间片完成时间片完成5被调度被调度6挂起挂起7时间发生时间发生8挂起挂起9解除挂起解除挂起10等待事件等待事件14325678910状态n就绪状态(Readya):进程在内存且可立即进入运行状态;n等待状态(Blockeda):进程在内存并等待某事件的出现;n挂起等待状态(Blockeds):进程在外存并等待某事件的出现;n挂起就绪状态(Readys):进程在外存,但只要进入内存,即可运行;转换n挂起(Suspend):把一个进程从内存转到外存;可能有以下几种情况:n等待到挂起等待:没有进程处于就绪状态或就绪进程要求更多内存资源时,
9、会进行这种转换,以提交新进程或运行就绪进程;n就绪到挂起就绪:当有高优先级等待(系统认为会很快就绪的)进程和低优先级就绪进程时,系统会选择挂起低优先级就绪进程;n运行到挂起就绪:对抢先式分时系统,当有高优先级挂起等待进程因事件出现而进入挂起就绪时,系统可能会把运行进程转到挂起就绪状态;n解挂(Activate):把一个进程从外存转到内存;可能有以下几种情况:n挂起就绪到就绪:没有就绪进程或挂起就绪进程优先级高于就绪进程时,会进行这种转换;n挂起等待到等待:当一个进程释放足够内存时,系统会把一个高优先级挂起等待(系统认为会很快出现所等待的事件)进程;4、进程的描述n 进程程序块n 进程数据块n
10、系统/用户堆栈n 进程控制块进程标识信息进程标识信息进程状态信息进程状态信息进程控制信息进程控制信息用户堆栈用户堆栈共享地址空间共享地址空间用户私有地址空间用户私有地址空间(代码、数据)(代码、数据)进进程程控控制制块块进程控制块(Process Control Block)n存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块。它是进程管理和控制的最重要的数据结构,在创建时,建立PCB,并伴随进程运行的全过程,直到进程撤消而撤消。n用它来记录进程的外部特征,描述进程的运动变化过程。n系统利用PCB来控制和管理进程,PCB是系统感知进程存在的唯一标志。PCB就象我们的户口。n进程与PCB是一一对应
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