操作系统第3讲课件

操作系统概念

第三讲进程控制OperatingSystemConceptionDavidfu上章回顾作业周期分为哪几阶段？操作系统的五大功能模块是什么？OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpace)进程的状态转换进程调度（ProcessScheduling）进程控制（OperationsonProcesses）线程(Thread)线程的适用范围线程的分类OperatingSystemConceptionDavidfu程序并发(2)多道程序系统中的程序执行独立性：逻辑上独立随机性：输入与程序开始时间是随机的资源共享性：硬件和软件资源共享OperatingSystemConceptionDavidfu程序并发(3)程序并发：是为了增强计算机的处理能力和提供资源的利用率所设计的一种同时操作技术程序并发的影响：优点：提高资源利用率缺点：必然导致资源共享和竞争，从而改变程序的执行速度。如果并发程序不按照特定的规则和方法进行资源共享和竞争，则其执行结果将不可避免失去封闭性和可再现性。OperatingSystemConceptionDavidfu程序并发(4)ProcgetAddr(top)BeginLocalrR(top)Toptop-1Return(r)endProcreladdr(blk)BeginToptop+1(top)blkendOperatingSystemConceptionDavidfu进程和程序的区别进程程序动态静态并行性没有并行性竞争系统资源的基本单位不具有资源的竞争性不同进程可以包含同一个程序，该程序对应的数据集不同可以有多个进程OperatingSystemConceptionDavidfu进程和作业的区别作业是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机所做工作的集合。作业是用户向计算机提交任务的任务实体。进程是执行任务的执行实体一个作业可以由多个进程组成，反之不成立作业的概念用于批处理系统，进程的概念用于分时系统。OperatingSystemConceptionDavidfu进程控制块PCB进程控制块包含与特定进程相关的信息进程状态进程号程序计数器CPU寄存器CPU调度信息内存管理信息记帐信息I/O状态信息OperatingSystemConceptionDavidfu进程上下文进程上下文：是进程执行活动全过程的静态描述。

进程上下文PCB各种控制表指针各种寄存器正文集数据集栈区OperatingSystemConceptionDavidfu进程空间任何一个进程都有自己的地址空间进程在进程空间内执行进程空间分为用户空间和系统空间用户程序在用户空间执行，操作系统的内核在系统空间执行用户模式和系统模式OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpace)进程的状态转换进程调度（ProcessScheduling）进程控制（OperationsonProcesses）线程(Thread)线程的适用范围线程的分类OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpace)进程的状态转换进程调度（ProcessScheduling）进程控制（OperationsonProcesses）线程(Thread)线程的适用范围线程的分类OperatingSystemConceptionDavidfu进程调度(1)调度队列（queues)作业队列（jobqueue)就绪队列(Readyqueue)设备队列(Devicequeue)OperatingSystemConceptionDavidfu进程调度(2)OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpace)进程的状态转换进程调度（ProcessScheduling）进程控制（OperationsonProcesses）线程(Thread)线程的适用范围线程的分类OperatingSystemConceptionDavidfu进程控制（1）进程控制：系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程并完成进程各状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调实现资源共享OperatingSystemConceptionDavidfu进程控制（2）原语：（atomicoperation)在系统模式下执行的某些特定功能的程序段。原语分为两类：（1）机器指令级的 （2）功能级的特点：作为原语的程序段不允许并发作用：通常把进程控制用的程序段作成原语进程控制原语有：创建原语撤销原语阻塞原语唤醒原语OperatingSystemConceptionDavidfu父子进程控制图

OperatingSystemConceptionDavidfu进程控制（4）－创建入口查PCB链表有空PCB取空表PCB(i)将参数填入表中PCB(i)进入就绪队列PCB(i)进入进程链表返回创建失败无OperatingSystemConceptionDavidfu进程控制（7）－唤醒入口从等待队列中取出被唤醒的进程将被唤醒的进程设置为就绪态将被唤醒的进程送入就绪队列转换进程调度或返回OperatingSystemConceptionDavidfu本课总体纲要程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpace)进程的状态转换进程调度（ProcessScheduling）进程控制（OperationsonProcesses）线程(Thread)线程的适用范围线程的分类OperatingSystemConceptionDavidfu线程的概念线程定义：一个进程内的基本调度单位，也称为轻权进程。线程既可以由操作系统内核调度，也可以由用户程序控制引入线程的目的：提高系统执行效率，减少处理机空转时间和调度切换时间，便于系统管理OperatingSystemConceptionDavidfu线程的概念多线程系统中进程和线程的关系：OperatingSystemConceptionDavidfu线程和进程的区别进程线程程序独立资源分配的基本单位CPU执行的基本单位独立地址空间共享同一地址空间与进程共享资源调度开销较大调度开销较小OperatingSystemConceptionDavidfu线程的适用范围服务器中的文件管理或通信控制减少内存开销前后台处理减少处理机切换时间和提高执行速度异步处理程序中的两部分如果在执行上没有顺序规定，则这两部分程序可用线程执行OperatingSystemConceptionDavidfu线程的分类用户线程系统线程管理由用户程序完成管理由操作系统内核完成系统开销小小于进程开销，大于用户线程开销上下文切换在用户栈、用户寄存器之间进行，不涉及处理机状态可以被调度到一个处理机上并发运行，也可以在不同的处理机上并行执行会被阻塞或处于等待状态不会处于阻塞或等待状态。OperatingSystemConceptionDavidfu总结程序的并发进程的概念（ProcessConcept）进程控制块（PCB）进程上下文（ProcessContext)进程空间（ProcessSpac