计算机操作系统 第2章 进程描述与控制.ppt

2.1 进 程 描 述 2.1.1 进程的引入 （1） 程序顺序执行与特征 一个较大的程序通常都由若干个程序段组成，程序在执行时，各程序段必须按照先后次序逐个执行。程序各程序段先后执行次序关系可用前趋图表示。 前趋图是一个有向无循环图，图由结点和结点间有向边组成，结点代表各程序段操作，而结点间的有向边表示两程序段操作之间存在的前趋关系（“→”）。两程序段Pi和Pj的前趋关系表示成Pi → Pj，Pi是Pj的前趋，Pj是Pi的后继。下图两个程序顺序执行，每个程序分3个功能段 2.1.1 进程的引入(续) 程序顺序执行特征： 顺序性：程序各程序段严格按照规定的顺序执行。 封闭性：程序运行时独占全部资源，机内各资源只受该程序控制而改变，执行中和执行的结果不受外界因素影响。 可再现性：只要程序执行环境和初始条件相同，程序多次执行，可获得相同结果。 （2）程序并发执行与特征 在计算机系统支持并行操作时，如采用多道程序设计技术，则内存中多道程序处于并发执行状态。如上述有三个程序段的作业类，虽然每个作业有前趋关系的各程序段不能在系统CPU和输入输出各部件并行执行，但一个作业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段可以分别在CPU和各输入输出部件上并行执行。 2.1.1 进程的引入(续) 四个上述三个程序段类的作业并发执行的前趋图如下图所示: 例：观察者/报告者 观察者： 报告者： begin begin repeat repeat wait a car go through delay a time N=N+1； Print N ； N=0 ； until until end end 初始N=n时不同执行序列： N=N+1； Print N； Print N ； Print N ； N=0 ； N=N+1 ； N=0 ； N=N+1 ； N=0 ； 结果各不相同: 打印n+1，N=0； 打印n，N=1； 打印n，N=0； 2.1.1 进程的引入(续) 程序并发执行特征： 间断性：程序在并发执行时，由于它们共享资源或为完成同一项任务而相互合作，使在并发程序之间形成了相互制约的关系。相互制约将导致并发程序具有“执行-暂仃-执行”这种间断性活动规律。 失去封闭性：程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。 不可再现性：程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致失去结果的可再现性。即程序经过多次运行，虽然其各次的环境和初始条件相同，但得到的结果却各不相同。 程序与程序的执行不再一一对应：一个程序可能对应多个执行中的程序。反之亦然。 2.1.1 进程的引入(续) （3）进程的引入 为什么引入进程 通道技术 中断技术 2.1.1 进程的引入(续) 基于上述原因，所以必须引入新的概念-进程来描述程序的并发执行。进程这一术语最早由麻省理工学院著名的操作系统MULTICS中提出。 进程定义：“可并发执行的、具有独立功能的程序在一个数据集合上的运行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位”。 进程的特征(进程与程序的区别): 动态性：动态性是进程的最基本特征，它是程序执行过程，它是有一定的生命期。它由创建而产生、由调度而执行，因得不到资源而暂仃，并由撤消而死亡。而程序是静态的，它是存放在介质上一组有序指令的集合，无运动的含义。 2.1.1 进程的引入(续) 并发性：并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。并发性指多个进程实体同存于内存中，能在一段时间内同时运行。而程序是不能并发执行。 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，即是一个独立获得资源和独立调度的单位，而程序不能作为独立单位参加运行、获取资源。 异步性：进程按各自独立的不可预知的速度向前推进，即进程按异步方式进行，正是这一特征，将导致程序执行的不可再现性，因此OS必须采用某种措施来限制各进程推进序列以保证各程序间正常协调运行。 结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和进程控制块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。 生命特征：进程有一个生命周期，有一个从创建到消亡的过程，而程序作为一种软件资源可以长期保