《进程和处理机管理》课件.pptx

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1、进程和处理机管理ppt课件目录CONTENTS进程管理处理机调度进程同步与互斥死锁与饥饿进程通信01CHAPTER进程管理总结词进程是程序的一次执行，具有动态性、并发性、独立性和制约性等属性。要点一要点二详细描述进程是程序在某个数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程具有动态性，即进程的状态随时间而变化；并发性，即多个进程可以在同一时刻运行；独立性，即进程是一个完整的执行实体，拥有自己的地址空间和系统资源；制约性，即进程之间存在相互制约的同步关系，需要遵循一定的规则进行通信和同步。进程的定义和属性总结词进程在执行过程中会经历三种状态：就绪状态、运行状态和阻塞状态，并且

2、这些状态之间会发生转换。详细描述进程在执行过程中会经历三种状态：就绪状态、运行状态和阻塞状态。当进程被创建后，它首先进入就绪状态，等待系统资源；当调度器调度到该进程时，它进入运行状态；当进程等待某个事件（如I/O操作）时，它进入阻塞状态。这三种状态之间会发生转换，例如，当进程完成其任务时，它从运行状态转换为终止状态；当等待的资源可用时，阻塞状态的进程会转换为就绪状态或运行状态。进程的状态及其转换VS进程可以通过系统调用创建新的进程，也可以通过系统调用终止进程。详细描述在操作系统中，可以通过系统调用创建新的进程。这通常涉及到调用fork()或create()等系统调用函数。创建新进程时，父进程复

3、制自己的地址空间和资源给子进程，子进程从父进程那里继承了必要的资源。当需要终止一个进程时，可以调用kill()或exit()等系统调用函数。终止进程时，操作系统会回收该进程所占用的资源，并通知其父进程该子进程已经终止。总结词进程的创建与终止当进程需要等待某个条件满足（如等待I/O操作完成）时，它会进入阻塞状态；当该条件满足时，进程会被唤醒并重新进入就绪状态。当一个进程需要等待某个条件满足（如等待I/O操作完成）时，它会主动放弃处理器并进入阻塞状态。此时，操作系统会将该进程从运行队列中移除，并等待该条件满足后将其重新放入就绪队列中。当该条件满足时（如I/O操作完成），操作系统会唤醒该进程，使其从

4、阻塞状态转换到就绪状态。此时，调度器会根据某种调度算法选择该进程作为下一个运行的进程。总结词详细描述进程的阻塞与唤醒02CHAPTER处理机调度调度在一定时间内，按照一定的顺序和规则，从就绪队列中选取进程分配处理机。调度的基本目标提高处理机的利用率，尽可能地减少等待时间，并保证系统的公平性。调度的分类高级调度、中级调度和低级调度。调度的基本概念030201先来先服务（FCFS）按照进程到达的先后顺序进行调度。最短作业优先（SJF）根据进程的估计运行时间进行调度，运行时间短的进程优先。优先级调度根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先。多级反馈队列调度将就绪队列划分为多个级别，不同级别的队列

5、采用不同的调度算法。调度算法硬实时系统要求系统必须在确定的时间内完成某些任务，否则会导致严重的后果。软实时系统允许一定的延迟，但延迟时间要尽可能短。实时任务的分类周期性任务、非周期性任务、间隔性任务和事件驱动任务。实时任务的调度必须考虑任务的截止时间、执行时间、优先级等因素。实时系统调度多级反馈队列调度是一种综合性的调度算法，它将系统划分为多个级别，每个级别的队列采用不同的调度算法。当高优先级队列为空时，低优先级队列中的进程可以升级到高优先级队列中。多级反馈队列调度高优先级队列采用短作业优先算法，低优先级队列采用先来先服务算法。多级反馈队列调度可以有效地平衡系统负载，提高处理机的利用率。03C

6、HAPTER进程同步与互斥临界区临界区是一段互斥执行的代码，同一时间只能有一个进程进入临界区执行。互斥互斥是进程间的一种关系，当一个进程在临界区执行时，其他进程必须等待，确保资源不被多个进程同时访问。实现互斥的方法硬件支持、软件实现、中断屏蔽等。临界区与互斥信号量是一个整数值，用于表示资源的可用数量。信号量P操作表示进程请求资源，V操作表示进程释放资源。P操作和V操作实现进程间的同步与互斥，避免死锁和饥饿现象。信号量机制的作用信号量机制生产者消费者问题生产者产生数据放入缓冲区，消费者从缓冲区取出数据。如何确保缓冲区不会满也不会空？读者写者问题多个进程可以同时读取共享数据，但只能有一个进程写入数

7、据。如何确保读和写的安全性？哲学家就餐问题五个哲学家围坐在圆桌旁，思考和吃饭。如何避免死锁和饥饿现象？经典的进程同步问题管程是一种软件构造，用于实现进程间的同步与互斥。它提供了一种抽象机制，使得进程可以方便地使用共享资源。消息传递是一种进程间通信方式，通过发送和接收消息来实现进程间的同步与互斥。它具有较好的灵活性和可靠性。管程与消息传递消息传递管程04CHAPTER死锁与饥饿死锁是指两个或多个进程在执行过程中，因竞争资源或相互等待对方释放资源而造成的一种相互等待的现象，若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。死锁的概念1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。2）请求与保持条件：一个进程因

8、请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。3）不剥夺条件：已经分配的资源，在未使用完之前不能强行剥夺。4）环路等待条件：系统中若干个进程形成一种头尾相接的环路，每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。死锁的条件死锁的概念与条件死锁预防1）破坏互斥条件：允许部分资源被多个进程同时使用。2）破坏请求与保持条件：规定在请求资源时，必须释放已占有的资源。3）破坏不剥夺条件：允许系统强行剥夺已分配给某个进程的资源。4）破坏环路等待条件：对所有资源进行排序，并按照顺序分配资源。死锁避免使用银行家算法、避免死锁的算法等来避免死锁的发生。死锁的预防与避免死锁的检测与恢复死锁检测通过系统中的检测机制来发现是否存

9、在死锁。死锁恢复一旦检测到死锁，系统需要采取措施来恢复，如重新启动系统、回滚到某个一致状态等。饥饿及其解决方法饥饿是指当一个进程等待时间过长，以至于它永远无法获得所需的资源。饥饿的概念1）优先级调度：为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先获得资源。2）时间片轮转：将所有进程分配一个时间片，当时间片用完后，该进程需要等待下一个时间片才能继续执行。3）多队列调度：将进程分为不同的队列，每个队列有不同的调度策略，从而避免饥饿现象的发生。饥饿解决方法05CHAPTER进程通信优点通信速度快，因为数据直接存储在内存中，无需进行数据的复制和传输。缺点需要解决并发访问和数据一致性问题，需要使用同步机制来确保数据的一致性和完整性。共享存储器系统通信优点解耦了通信的进程，通信的进程可以独立运行，无需共享内存区域。缺点通信速度相对较慢，因为需要进行数据的复制和传输。消息传递系统通信优点简单易用，适合于父子进程之间的通信。缺点只能进行半双工通信，即只能单向传输数据。管道通信优点实现简单，适用于简单的进程间通信需求。缺点只能进行简单的通知和同步操作，无法传输大量数据。信号通信THANKS感谢您的观看。