操作系统ch2进程描述与控制课件

操作系统ch2进程描述与控制课件目录CONTENTS进程的基本概念进程的创建与终止进程的同步与通信进程的互斥与同步实例进程的优先级与调度进程的安全与保护01进程的基本概念CHAPTER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。进程具有动态性、独立性和制约性，是程序在执行过程中所拥有的动态资源集合。进程是程序在某个数据集上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程的定义进程的状态进程已获得所需资源，等待CPU调度执行。进程占用CPU，正在执行指令。进程等待某个条件成立或某个资源可用时，暂时停止执行。进程执行完毕或异常结束。就绪状态运行状态阻塞状态终止状态进程的描述进程控制块PCB内存指针记录进程的当前状态和相关信息。指向进程在内存中的代码和数据区。进程标识符程序计数器文件描述符表唯一标识一个进程的编号。记录下一条要执行的指令地址。记录进程打开的文件信息。02进程的创建与终止CHAPTER

进程的创建进程的创建是操作系统的一项基本功能，它涉及到为程序分配必要的资源，并为其创建一个独立的执行环境。在进程创建过程中，操作系统会为其分配内存空间、文件、设备等资源，并初始化进程控制块（PCB），以记录进程的状态信息。进程的创建可以通过系统调用或用户程序直接发起，例如在Unix/Linux系统中，可以使用fork()或exec()系列函数来创建新进程。进程终止时，操作系统会回收其占用的资源，包括内存空间、文件、设备等，并将该进程从系统中删除。进程的终止可以通过系统调用或异常处理等方式发起，例如在Unix/Linux系统中，可以使用exit()函数来结束当前进程。当进程完成其任务或因某种原因需要结束时，操作系统会接收到一个信号，并执行相应的终止处理程序。进程的终止当一个进程无法完成其终止操作时，它会进入僵死状态。在僵死状态下，进程会占用系统资源，影响系统的性能和效率，因此操作系统需要采取措施来解决僵死状态问题。进程进入僵死状态的原因可能是由于某些资源无法释放或等待其他进程释放资源，导致无法正常终止。以上内容仅供参考，具体内容可以根据您的需求进行调整优化。进程的僵死状态03进程的同步与通信CHAPTER进程同步的概念01进程同步是操作系统中用于协调多个进程执行顺序的一种机制。通过进程同步，可以确保多个进程在执行过程中不会发生冲突或死锁，从而保证系统的稳定性和可靠性。进程同步的原理02进程同步主要通过信号量、互斥量、条件变量等机制实现。这些机制可以控制进程的执行顺序，使得多个进程能够按照一定的规则协同工作。进程同步的实现方式03进程同步的实现方式包括使用信号量、使用条件变量、使用互斥量等。这些方式各有特点，适用于不同的场景。进程同步进程通信是指在不同进程之间传递信息的一种机制。通过进程通信，不同进程可以交换数据、共享信息，从而实现更复杂的功能和更高的效率。进程通信的概念进程通信主要通过共享内存、消息传递等方式实现。共享内存方式允许多个进程访问同一块内存空间，而消息传递方式则通过发送和接收消息来传递信息。进程通信的原理进程通信的实现方式包括使用管道、使用消息队列、使用共享内存等。这些方式各有特点，适用于不同的场景。进程通信的实现方式进程通信信号量的概念信号量是一种用于实现进程同步和控制的机制。它是一个整数值，通常用来表示系统中某种资源的数量或状态。信号量的原理信号量的原理是通过计数和等待队列来实现进程同步。当一个进程需要获取某个资源时，会先检查该资源的信号量是否大于0。如果大于0，则该进程可以获取该资源并执行；如果等于0，则该进程会被放入等待队列中，等待其他进程释放资源。信号量的实现方式信号量的实现方式包括使用内核提供的信号量操作函数和用户态的信号量库函数。这些函数可以用来创建、销毁、获取和设置信号量值等操作。信号量机制04进程的互斥与同步实例CHAPTER生产者-消费者问题是一个经典的并发问题，涉及到进程的互斥和同步。总结词生产者-消费者问题描述了生产者和消费者两个进程共享一个固定大小的缓冲区，生产者产生数据放入缓冲区，消费者从缓冲区取出数据。为了防止数据混乱和死锁，需要确保生产者和消费者在访问缓冲区时互斥，同时还需要保证当缓冲区为空时消费者被阻塞，当缓冲区满时生产者被阻塞。详细描述生产者-消费者问题总结词读者-写者问题是进程互斥与同步的另一个经典问题。详细描述读者-写者问题涉及到多个读者和写者进程共享一个共享资源。读者进程可以同时读取共享资源，而写者进程在修改共享资源时需要独占式的访问。为了解决这个问题，需要确保当有写者在修改资源时，其他读写进程都被阻塞，同时允许多个读者进程同时读取资源。读者-写者问题总结词哲学家就餐问题是并发控制中经典的死锁问题。要点一要点二详细描述哲学家就餐问题描述了五个哲学家围坐在圆桌旁，思考和进食。每个哲学家之间有一把叉子，哲学家必须拿起左右两边的叉子才能进食。如果叉子都被其他哲学家占用，则该哲学家必须等待。问题是，是否存在一种就餐顺序，使得所有哲学家最终都可以成功就餐，或者出现死锁。解决这个问题的方法包括强制实施就餐规则或使用锁机制来避免死锁。哲学家就餐问题05进程的优先级与调度CHAPTER根据进程的特性或系统策略预先分配优先级，优先级不随时间改变。静态优先级调度算法根据进程的行为和系统状态动态调整优先级，以适应系统负载变化。动态优先级调度算法进程优先级调度算法按照作业的估计运行时间进行排序，选择运行时间最短的作业优先执行。定义优点缺点能够减少平均等待时间和平均周转时间，提高系统效率。需要准确估计作业的运行时间，实际运行时间与估计时间有偏差时，可能导致不公平性。030201短作业优先调度算法按照作业到达时间的先后顺序进行排序，每次选择队列首位的作业执行。定义简单易行，适用于作业数量相对稳定的情况。优点等待时间较长，对于长作业可能存在不公平的现象。缺点轮转法（RR）调度算法06进程的安全与保护CHAPTER当多个进程同时访问共享资源时，可能出现资源争用和冲突，导致数据不一致或系统崩溃。进程间资源竞争进程间通信时可能存在数据泄露、数据损坏或通信阻塞等问题，影响系统安全。进程间通信问题由于系统故障、程序错误等原因，进程可能意外终止，导致数据丢失或系统不稳定。进程异常终止进程的安全性问题文件保护对文件系统进行权限管理，限制不同进程对文件的读写操作，保证文件数据的安全。内存保护通过内存管理技术，为每个进程分配独立的内存空间，防止进程间相互干扰和破坏。信号机制通过信号机制，对进程进行异常处理和通信控制，保证进程的稳定运行。进程的保护机制当