第三章进程管理1

1、复习n操作系统提供给用户的界面有哪两种？n什么是系统调用？n系统调用包括哪几类？第三章 进程管理*进程的概念进程的描述进程的引入n为了描述程序在并发执行时对系统资源的共享，我们需要一个描述程序执行时动态特征的概念，这就是进程。n本章将讨论进程概念、进程控制和进程间关系。程序的执行方式程序：一个在时间上严格次序前后相继程序：一个在时间上严格次序前后相继的操作序列。的操作序列。程序的执行有两种方式：程序的执行有两种方式：n顺序执行顺序执行n并发执行并发执行程序的执行方式顺序执行n顺序执行：具有独立功能的程序独占CPU 直至得到最终结果的过程。n顺序执行是单道批处理系统的执行方式，也用于简单的单片机

2、系统程序的执行方式顺序执行n特点：n1）顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环）n2）封闭性：程序执行的最终结果由给定的初始条件决定，不受外界因素的影响n3）可再现性：无论何时重复执行该程序，只要初始条件相同则结果相同程序的执行方式并发执行n并发执行：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行时间上客观上互相重叠，即一个程序或程序段的执行尚未结束，另一个程序（段）的执行已经开始n现在的操作系统多为并发执行，程序并发执行的目的：n提高计算机的处理能力n提高资源利用率程序的执行方式并发执行n并发执行的两种形式：n1）多道批处理系统中的多道运行多道运行： CPUI/O设备A计算A的I/O操

3、作B计算A计算B的I/O操作n2）某道程序的几个程序段中，包含可同时执行或可颠倒执行的代码n例：read（a）；n read（b）；程序的执行方式并发执行n特点：n间断(异步)性：“走走停停”，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系；n失去封闭性：共享资源使一个程序受其他程序的控制逻辑的影响。（如：程序A写到存储器中的数据可能被程序B修改）n失去可再现性：失去封闭性 失去可再现性；程序的两次执行期间，若外界环境发生变化，则可能失去可再现性不加控制的并发执行所带来的影响n例：利用堆栈管理一块内存区中各数据块的使例：利用堆栈管理一块内存区中各数据块的使用情况。用用情况。用getaddr(t

4、op) 从栈顶取出相应的从栈顶取出相应的内存块的地址。用内存块的地址。用reladdr(blk)将数据块的地将数据块的地址（以址（以bkl为地址）放入堆栈中。为地址）放入堆栈中。n描述：描述：proc getaddr(top) begin local r; r stop; top top-1; return (r);end;Proc reladdr(blk) begin top top+1; stop blk; end;不加控制的并发执行所带来的影响n若两程序段顺序执行，则执行结果具有封闭性和可再现性n若两程序段并发执行，则执行结果如何？ abtop栈S的初试状态top abReladdr先执

5、行，执行到top top+1Getaddr再执行，执行到stop blktop ab/不加控制的并发执行所带来的影响n结论：不加控制的getaddr（）和reladdr（）的并发执行，产生了错误的结果。不同执行顺序得到不同结果，程序执行不再具有封闭性和可再现性n原因；并发程序段共享公共变量（堆栈指针）n解决：用程序作为描述执行过程以及共享资源的基本单位使不合适的。需要一个能描述程序的执行过程且能用来共享资源的基本单位，这个单位就是进进程程。进程（Process）的定义n进程：一个具有一定独立功能的程序程序在一个数据数据集合集合上的一次动态动态执行过程过程。简言之，进程是程序的一次执行活动。n进

6、程描述了程序的动态执行过程；n进程对应处理机、存储器和外设等资源的分配和回收；进程的特性n动态性：进程是程序一次动态执行的过程n独立性：各进程的地址空间相互独立，除非采用进程间通信手段；n并发性：任何进程都可以同其他进程一起向前推进n异步性：每个进程都以其相对独立的不可预知的速度向前推进n结构化：进程 = 代码段 + 数据段 + PCB）进程与程序的区别n1）进程是动态的，程序是静态的。程序是有序代码的集合；进程是程序的执行过程。进程是暂时的，程序的永久的。n2）进程具有并发特征，而程序没有。进程的执行是独立的，执行速度是异步的。n3）进程是竞争计算机系统资源的基本单位，而程序不是。n4）进程

7、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（对应的数据集不同）。进程与作业的关系n作业是用户面向计算机提交任务的任务任务实体实体，进程则是完成用户任务的执行实执行实体，体，是向系统分配资源的基本单位；n一个作业可由多个进程组成，至少由一个进程组成，但反之不成立；n作业的概念主要用于批处理系统中，而进程则用在几乎所有的多道系统中。（分时操作系统UNIX没有作业的概念）主要内容*进程的概念进程的描述进程的描述进程的一个特征：结构化（进程的静态描述）进程 = 程序 + 数据 + 进程控制块PCBn程序程序是进程的不可缺少的组成部分，描述要完成的功能n数据数据是进程处理的对象n进程控制块进

8、程控制块PCB是进程的控制结构，是进程的唯一标识，系统通过PCB管理和控制进程，PCB是系统感知进程的唯一实体。进程的描述nPCB：由OS维护的用来记录进程相关信息和管理进程设置的一个专门的数据结构数据结构。包含了进程的描述信息、控制信息和资源信息以及现场保护区；n特点：nPCB结构的全部或部分常驻内存；（系统通过PCB管理和控制进程）nPCB随进程的创建而填写，随进程的撤消而释放；n进程与PCB是一一对应的；（PCB是系统感知进程存在的唯一标志）进程的描述PCB内容n进程描述信息：n进程控制信息：n资源管理信息：存储器使用的现状、打开文件列表等nCPU现场保护结构：中断现场保护寄存器值进程的描述进程上下文n进程上下文：进程执行活动全过程的静态描述n例：中断时保护的“CPU现场”就是保护“进程上下文”n进程上下文结构PCB各种控制表指针栈区数据集正文集各种寄存器进程上下文切换进程的描述进程空间n进程空间：任何一个进程都有自己地址空间，叫做进程空间。程序的执行都是在进程空间内进行。n进程空间划分：n）用户空间：用户程序在其中执行n）系统空间：操作系统内核程序在其中执行进程空间进程的描