《操作系统进程》课件

《操作系统进程》ppt课件contents目录进程概述进程的组成进程调度进程同步与通信死锁与饥饿进程的并发性01进程概述描述进程的基本概念总结词进程是程序的一次执行，是系统进行资源分配和调度的基本单位。它包括程序计数器、堆栈、动态内存和打开文件等资源。详细描述进程的定义总结词介绍进程的三种基本状态详细描述进程在执行过程中会经历三种基本状态，分别是运行状态、阻塞状态和就绪状态。这些状态之间的转换是由操作系统的进程调度程序控制的。进程的状态进程的创建与终止总结词描述进程的创建和终止过程详细描述进程的创建可以通过系统调用或用户程序启动实现，而进程的终止可以通过正常结束或异常结束实现。在进程创建和终止过程中，操作系统需要进行资源分配和回收。02进程的组成进程控制块PCB进程状态资源清单描述进程的当前状态，如运行、就绪、阻塞等。记录进程所需的资源。进程标识符内存指针进程优先级唯一标识一个进程。指向进程的程序段、数据段、缓冲区等的内存地址。用于调度进程的优先级。存储进程执行的指令。程序代码与程序相关的库函数。静态链接库在运行时动态加载的库函数。动态链接库传递给进程的参数和环境变量。程序参数和环境变量程序段静态变量全局变量和静态局部变量。堆区动态分配的内存区域，用于存储动态分配的数据。栈区存储函数调用的局部变量和返回地址。共享内存区多个进程共享的数据区域。数据段123用于暂存输入输出数据，提高数据传输效率。输入输出缓冲区用于进程间通信的消息缓冲区。消息队列用于实现进程同步和互斥的信号量缓冲区。信号量缓冲区缓冲区03进程调度进程调度操作系统中负责分配CPU时间给各个进程，以实现多任务并发执行的功能。进程调度器负责执行进程调度的程序模块。进程状态描述进程当前所处的状态，如就绪、阻塞、运行等。进程调度的概念进程调度的策略先来先服务（FCFS）：按照进程到达的先后顺序进行调度。最短剩余时间优先（SRTF）：优先调度剩余时间最短的进程。最短作业优先（SJF）：优先调度执行最短作业的进程。优先级调度（PS）：根据进程优先级进行调度。进程调度算法抢占式调度算法允许操作系统在进程未结束前抢占CPU，以便更早地调度其他进程。非抢占式调度算法进程一旦获得CPU，则一直运行直到结束。时间片轮转调度算法（RR）将CPU时间划分为固定长度的时间片，每个就绪进程轮流占用时间片执行。多级反馈队列调度算法根据进程的优先级和等待时间等因素，将进程放入不同的队列中，再从最高级队列开始依次进行调度。04进程同步与通信信号量定义信号量是一个整数值，用于表示资源的可用数量或任务的可执行状态。信号量的作用信号量用于控制多个进程对共享资源的访问，避免发生竞争条件和死锁问题。信号量的操作信号量的操作包括P操作（获取资源或执行任务）和V操作（释放资源或完成任务）。信号量030201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信息交换。消息传递定义消息传递的作用消息传递的机制消息传递可以用于实现不同进程之间的协调与合作，解决分布式系统中的通信问题。消息传递的机制包括发送、接收、匹配和传输等操作，需要设计合理的消息格式和传输协议。030201消息传递共享内存是一种高效的进程间通信方式，允许多个进程访问同一块物理内存空间。共享内存定义通过共享内存，多个进程可以方便地交换数据、协调任务和同步执行。共享内存的作用共享内存需要设计合理的内存访问控制机制，以避免发生冲突和死锁问题。同时，需要实现高效的内存同步和数据一致性维护机制。共享内存的机制共享内存05死锁与饥饿死锁的概念与产生条件在操作系统中，如果一组进程中的每个进程都在等待某个事件发生（通常是由于资源被其他进程占用），而这个事件又只可能由该组中的另一个进程产生，那么这组进程就被称为死锁。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）占有并等待：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放；3）不可抢占：不能强行剥夺一个进程已获得的资源；4）循环等待：存在一种进程循环链，链中每个进程都在等待下一个进程所占有的资源。死锁的产生条件预防死锁1）避免占有并等待条件；2）避免不可抢占条件；3）避免循环等待条件。避免死锁1）系统动态地以某种方式剥夺已经分配的资源，并重新分配这些资源，直到满足条件；2）系统事先确定一种资源分配顺序，然后系统始终按这种顺序分配资源，直到系统处于不安全状态时才去破坏它。解决死锁的方法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。饥饿的原因1）系统中的资源数量有限，无法满足所有进程的需求；2）系统中存在多个进程同时竞争有限的资源，导致某些进程无法及时获得所需的资源。解决饥饿的方法1）增加系统中的资源数量；2）引入优先级调度算法，优先满足高优先级进程的需求；3）采用公平调度策略，保证每个进程都能获得其所需的资源。饥饿的概念06进程的并发性VS并发是指在同一时刻有多个进程正在执行，这些进程共享系统资源，并相互之间进行通信和同步。并发的特点并发进程具有独立性、共享性和相互制约性。独立性指进程之间互不干扰，各自独立执行；共享性指进程之间共享系统资源；相互制约性指进程之间需要进行通信和同步，以协调各自的行为。并发的定义并发的概念多道程序设计多道程序设计是指在内存中同时存放多个程序，使得这些程序可以交替执行。通过多道程序设计，可以实现多个程序的并发执行。进程调度进程调度是指操作系统根据一定的调度算法，将进程从等待状态切换到就绪状态，并分配处理器资源给进程。进程调度是实现并发的重要手段，通过合理的调度可以充分利用系统资源，提高系统效率。进程同步进程同步是指多个进程在执行过程中需要协调一致的行为。通过信号量、管程、消息传递等方式实现进程同步，可以保证并发进程按照预定的方式正确执行。并发的实现方式并发可以充分利用系