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1、第二章 进程管理,2.1进程的基本概念 #include Main() int i; scanf(“%dn”, 结果:若输入1,则输出2.,进程的要素(进程印象):,正文段,数据段,栈段,磁盘上的程序, 即可执行文件,由系统创建,用于函数调用和参数传递,PCB(进程控制块),进程的定义和特征: 1)进程是程序的一次执行. 2)进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动. 3)进程是程序在一个数据集合上运行的过程,是系统进行资源分配和调度的基本单位。,进程的特征: 动态性 进程是程序的执行过程, 它由创建而产生, 由调度而执行,因某事件而暂停, 由撤销而消亡。在生命周期内, 进程在三种
2、基本状态之间动态转换 并发性 多个进程同时存于内存中,一起向前推进,并发执行 独立性 进程是独立获得资源和独立调度的基本单位 异步性 各进程都各自独立的不可预知的速度向前推进,程序与进程之间的区别： 进程更能真实地描述并发，而程序不能 进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成的 程序是静态的，进程是动态的 进程有生命周期，有诞生有消亡，短暂的；而程序是相对长久的 一个程序可对应多个进程，反之亦然 进程具有创建其它进程的功能，而程序没有,2.1前趋图和程序的执行方式 2.1.1前趋图的定义 前趋图(procedence graph)是一个有向无环图DAG (directed acyclic gr
3、aph)。图中的每个结点可表示一条语句、一个程序段或进程, 每条边 表示两结点之间的偏序(partial order)或前趋关系(procedence relation)。无前趋的顶点为初始顶结点,无后继的结点称为终止顶点, 每个结点还有一个权值(weight), 它表示结点执行所需的时间。,存在以下前趋关系: 12,13,14,25,35,46,57,67,2.1.2程序的顺序执行: 程序执行时, 必须按某种先后次序, 只有前一 操作完成后才能执行后继操作.如: S1: a:=x+y; S2: b:=a-5; S3: c:=b+1;,程序顺序执行的特征： 顺序性 严格按照规定的顺序执行,每一
4、操作必须在下一操作开始前结束; 封闭性 独占计算机的所有资源,执行过程和结果不受其它 程序的影响; 可再现性(结果的确定性) 只要初始状态相同,程序多次重复运行,结果都应相同。,2.1.3程序的并发执行 多个程序同处于开始运行但尚未结束的状态。宏观 上同时处于运行状态微观上各程序交替地间断运 行。 例如:用I,C,P分别表示输入程序,计算程序和打印程序.,举例说明: 假如系统中有两道程序AA和BB： program AA; program BB; begin begin AN BN N:=N+1; AA+1 N:=N+1; BB+1 NA NB End; end; int N=1; 是AA和B
5、B都能访问的公共变量,这两个程序在并发执行, N:=N+1;可分解为3条机器指令,它们的执行顺序不同有可能导致N的值结果不同。,时间 T0 T1 T2 T3 T4 T5,程序,A,AN,AA+1,NA,程序,B,BN,BB+1,NB,N的值 1 1 2 2 2 3,(a) 顺序 执行,时间 T0 T1 T2 T3 T4 T5,程序,A,程序,B,N的值 1 1 1 1 2 2,(b) 交叉 执行,时间 T0 T1 T2 T3 T4 T5,程序,A,程序,B,N的值 1 1 1 1 2 2,(c) 交叉 执行,NB,BB+1,BN,AN,AA+1,NA,AN,NA,AA+1,NB,BB+1,BN
6、,程序并发执行的特征： 间断性 执行停执行 失去封闭性 资源共享,执行过程受其它程序的影响 不可再现性 并发程序执行的结果不可再现, 与其执行的相对速度有关，是不确定的,2.1.4进程的三种基本状态及其转换 运行态(Running): 进程占有CPU，并在CPU上运行。 就绪态(Ready): 进程已经具备运行条件, 但由于CPU忙而暂时不能运行的状态(当调度给其CPU时, 便可立即运行)。 阻塞态(Blocked): 等待态 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)。,状态转换的原因: 就绪运行 调度程序选择一个新的进程执行 运行就绪 时间片用完
7、运行阻塞 发出I/O请求或等待某种资源 阻塞就绪 I/O完成或等待的资源变为可用,2.1.5进程控制块(Process Control Block) 为描述和控制进程的运行,系统为每个进程定义一个数据结构进程控制块PCB,它是操作系统中最重要的结构体. 进程与PCB一一对应。在进程的整个生命期内, PCB随进程的创建而产生随进程的终止而消失, 系统利用PCB来控制和管理进程, 系统根据PCB感知进程的存在, 所以PCB是进程存在的唯一标志。,PCB中的内容: 1)进程标识符: a.内部标识符 b.外部标识符 2)处理机状态 a.通用寄存器 b.指令寄存器 c.程序状态字(PSW) d.用户栈指针 3)进程调度信息 a.进程状态(如运行,阻塞,就绪) b.进程优先级 c.等待发生的事件(阻塞原因)d.其它信息,5)进程控制信息 a.程序和数据的首地址 b.进程同步和通信机制 c.资源清单和资源使用情况(例如,打开的文件，I/O设备. (CPU , I/O.)的时间使用史) d.链接指针,指向下一个进程的PCB,PCB的组织方式 1)链接方式 2)索引方式,执行指针,就绪表指针,PCB1,PCB2,PCB3,就绪索引表,阻塞表指针,阻塞索引表,PCB4,PCB5,PCB6,PCB7,作业: P68 4,6,7,8,