第9章 进程管理
进程管理ppt课件
进程管理
4.8.3.2 PIPE通信
◆管道的最简单用法是在UNIX Shell命令中用符号“|”
把2个相关命令连接起来
◆ who | sort | more
第四章
进程管理
4.8.4 消息传递
4.8.4.1 一对一
进程空间 进程 q 调用 发送命令 send(p,m) 消息链 操作系统 进程空间
client1
┇ ┇
mutex Sm
send(server, m1)
┇
:: clientn
┇ ┄ ::
PCB(server) 消息链
server
while forever do begin receive(pid, m) case pid of client1: 服务模块 1
┇
send(server, mn)
间ATT(average turn around time)
◆响应时间RT(response time)
第四章
进程管理
4.9.2 调度算法
4.9.2.1 先来先服务(FCFS: first come first service)
第四章
进程管理
4.9.2.2 最短周期优先
◆ SBF允许剥夺式调度
周转时间
ATT
q
0 1 2 3 4 5 6 7
图4-17 q与ATT的关系
第四章
进程管理
4.9.2.5 多队列反馈法
队列 0 1 2
优先级 高 中 低
时间片 8 16 24
图4-18 多队列反馈调度
┄ ┄ ┄
第四章
进程管理
4.9.3 调度实现 ◆保存下行进程的上下文
◆按上述调度算法从就绪队列选出上行进程
操作系统--进程管理(描述与控制)
实例:Linux的进程控制块
Linux的进程控制块是Linux最复杂的数据结构之一,内容包 括进程调度、信号处理、进程队列指针、进程标识和用户标识、 定时控制、信号量处理、上下文切换、文件系统管理、内存管理、 进程状态和进程标志等等信息,累计约80多种属性。 Linux 的 进 程 控 制 块 ( 称 作 task_struct , 在 include/linux/sched.h中定义)常驻内存,它集中了所有关于进程 个体特性的描述信息,是Linux实现任何系统功能的基础。2.4.0 版本中,每个task_struct结构占1680字节,在每个进程创建的时 候申请一个task_struct结构空间。
4
一、进程控制
——为作业创建进程,撤消已结束的进程,以及控制进程在运行 过程中的状态转换。
二、进程同步
——对诸进程的运行进行协调。
三、进程通信
——实现在相互合作进程之间的信息交换。
四、调度
——作业调度:从后备队列中按照一定的算法,选择出若干个作 业,为它们分配必要的资源。
——进程调度:从进程的就绪队列中,按照一定的算法选出一新 进程,把处理机分配给它,并为它设置运行现场,使进程投入运行。
10
进程 :
可并发执行的程序在一个数据
集合上的运行过程。
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进程 :
可并发执行的程序在一个数据
集合上的运行过程。
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进程与程序的区别与联系
进程是程序的一次动态执行活动,而程序是进程运
行的静态描述文本,一个进程可以执行一个/多个程
序; 同一程序也可被多个进程同时执行共享;
进程是一次执行过程,它是暂时存在的、动态地产
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进程的特征:
动态性 ——进程有一定的生命期。表现为:进程由创建而产生,由调度 而执行,因得不到资源而暂停执行,以及由撤消而消亡。 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。 异步性 ——指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。 独立性 ——指进程实体是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统中 独立获得资源和独立调度的基本单位。 结构特征 ——进程实体是由程序段、数据段及进程控制块三部分组成。
计算机操作系统第四版课后习题答案
《计算机操作系统》课后习题答案注:课本为《计算机操作系统(第四版)》,汤小丹梁红兵哲凤屏汤子瀛编著,西安电子科技大学出版社出版第一章1.设计现代OS的主要目标是什么?答:(1)有效性(2)方便性(3)可扩充性(4)开放性2.OS的作用可表现在哪几个方面?答:(1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口(2)OS作为计算机系统资源的管理者(3)OS实现了对计算机资源的抽象3.为什么说OS实现了对计算机资源的抽象?答:OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件,实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件,实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件,增强了系统功能,隐藏了对硬件操作的细节,由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4.试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么?答:主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展:(1)不断提高计算机资源的利用率;(2)方便用户;(3)器件的不断更新换代;(4)计算机体系结构的不断发展。
5.何谓脱机I/O和联机I/O?答:脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在外围机的控制下,把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成,是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6.试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么?答:推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在:CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间;人机交互能力使用户能直接控制自己的作业;主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机,独立地处理自己的作业。
7.实现分时系统的关键问题是什么?应如何解决?答:关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令,在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
进程管理
进程管理进程管理是操作系统中的重要概念之一,它负责管理和调度计算机中的各个进程,以确保它们能够有效地运行。
本文将介绍进程管理的原理、功能和常见的调度算法,并讨论它对计算机性能和资源利用的影响。
首先,进程是指计算机系统中正在运行的程序实例。
每个进程都具有自己的内存空间、代码、数据和状态,相互独立地运行。
进程管理的主要目的是确保多个进程能够共享计算机的资源,并按照一定的优先级和规则进行调度,以满足用户的需求。
进程管理有多个重要功能,其中包括进程创建和终止、进程状态管理、进程通信和进程调度。
进程创建和终止是指操作系统依据用户的需求创建和结束进程。
进程状态管理是指操作系统对进程的不同状态进行管理,包括就绪、运行和阻塞状态。
进程通信是指进程之间通过共享内存、消息传递等方式进行信息交换。
进程调度则是指操作系统根据一定的调度算法,决定下一个要执行的进程。
在进程管理中,调度算法起着至关重要的作用。
常见的调度算法包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、轮转调度(RR)和优先级调度等。
先来先服务算法是按照进程到达的时间顺序进行调度,最短作业优先算法则是优先执行执行时间最短的进程。
轮转调度算法将每个进程依次轮流执行一段时间,优先级调度算法则根据进程的优先级来决定执行顺序。
不同的调度算法对计算机性能和资源利用有着不同的影响。
先来先服务算法简单直观,但可能导致短作业被阻塞,影响系统的响应速度。
最短作业优先算法能够提高系统的响应速度,但可能导致长作业等待时间过长。
轮转调度算法能够平均分配执行时间,但可能造成上下文切换过多,降低系统效率。
优先级调度算法能够根据任务的优先级进行调度,但可能导致低优先级的任务长时间等待。
除了调度算法外,进程管理还需要考虑并发和同步的问题。
并发是指多个进程同时执行,而同步是指进程之间按照一定的协调机制进行工作。
为了保证数据的一致性和完整性,进程管理需要采用同步机制,如互斥锁、信号量等来管理共享资源。
操作系统的进程管理
操作系统的进程管理随着计算机技术的不断发展,操作系统作为计算机系统的核心部件,已经发挥了越来越重要的作用。
在操作系统中,进程管理是其中的一个重要的部分,它对计算机系统的性能和稳定运行起着至关重要的作用。
进程是指正在运行的程序。
在计算机中,进程可以分为操作系统进程和用户进程。
操作系统会为每个进程分配运行所需的资源,并实现对进程的调度、控制和同步等管理功能。
下面我们来详细了解一下操作系统的进程管理。
一、进程的概念与属性进程是指正在运行的程序在操作系统中的抽象,是计算机上的基本执行单位。
每个进程都有独立的内存空间和运行环境,包括CPU时间、内存空间、文件和设备等资源。
进程之间相互独立,不能相互干扰和共享内存。
进程有以下几种属性:1.进程标识:每个进程都有一个唯一的进程标识符PID,用于唯一标识该进程。
2.进程状态:进程可以有三种状态:就绪状态、阻塞状态和运行状态。
其中,就绪状态是指进程已经准备好运行,只需等待CPU调度即可;阻塞状态是指进程正在等待某个事件的完成,例如等待IO操作完成;运行状态是指进程正在执行。
3.进程控制块:每个进程都有一个进程控制块PCB,它是操作系统管理进程的重要数据结构,用于存储进程的运行状态、进程标识、程序计数器、寄存器等信息。
二、进程的状态转换进程可以经历三种状态的转换:就绪状态、阻塞状态和运行状态。
进程状态转换图如下:当一个进程在运行时,如果需要等待某个事件的发生,例如等待IO操作完成,它就会进入阻塞状态。
当阻塞事件完成后,它就会进入就绪状态,等待操作系统调度。
当操作系统调度到该进程并执行时,该进程就会进入运行状态。
三、进程的创建与终止进程的创建是指通过操作系统创建一个新进程的过程。
一般来说,进程的创建需要经过以下几个步骤:1.数据结构初始化:操作系统需要为新进程分配一个唯一的PID,并创建一个对应的进程控制块PCB。
2.程序加载:操作系统需要将新进程的代码和数据从磁盘加载到内存中。
计算机系统结构多媒体教程课件_第九章 软件对系统结构的影响
9.1.1 批量处理系统
批量处理系统应用于大型科学计算,把计算程序和有 关的数据一起交给计算机系统,由输入设备将它们输 入到主存,计算机花费大量时间进行运算,计算结果 从输出设备输出。每个用户提出的一个计算任务称为 一个作业,非会话型作业可以脱机进行。
作业可以随时进入系统,存放在磁盘上形成作业队列, 操作系统将按一定的策略从作业队列中取出一个或多 个作业进入主存运行。结果也可先存放于磁盘输出井 内,待输出设备可用时再输出。
实时信息处理系统
实时信息处理系统接收来自终端的服务 请求,在短时间内(例如几秒)对用户 作出正确回答。事务处理的实时性还在 于使数据库及时更新,以包含最新信息。 典型应用是机票预定、银行事务处理、 资料查询、军事指挥等方面。所以,实 时信息处理系统的体系结构要求有很完 整的存储层次,有响应极快的中断系统, 有完善的通道结构,有很好的容错能力。
9.1.2 单用户交互式系统
用户将命令发给操作系统或正在运行的程序, 并且能立即收到它们的响应或输出结果。 由于系统是与人进行交互,所以系统追求的主 要性能指标是响应时间(即用户发出命令到 开始看到输出结果的时间间隔),它应保证 在人可以容忍的等待时间范围内。 单用户交互式系统的主机为个人计算机
9.1.3 分时操作系统
第9章 软件对系统结构的影响
概论
计算机系统是硬件和软件有机地结合在 一起而组成的。它们相辅相成,缺一不 可。现代计算机的发展,使软、硬件之 间的相互依赖、相互支持、相互渗透更 为明显。
9 .1 ຫໍສະໝຸດ 作系统的影响操作系统的目的主要有两个:一是方便 用户,是用户与裸机之间的界面;二是 提高资源利用率,管理好资源的分配和 回收,合理地组织计算机系统的工作流 程,使各种资源能协调有效地工作,以 完成各种应用任务。
操作系统的进程管理
二、进程的创建和管理
1、加载程序:操作系统从文件系统或网络位置加载程序到内存中。 2、创建进程:操作系统为新加载的程序创建一个新的进程。
二、进程的创建和管理
3、分配资源:操作系统为新进程分配必要的资源,如内存空间,寄存器和文 件描述符等。
4、初始化寄存器:操作系统的调度器初始化寄存器以准备开始执行。
七、死锁问题
总结来说,操作系统的进程管理是计算机系统运行的关键部分。它负责创建、 调度和终止进程,确保所有的程序都能得到执行,同时处理各种可能的并发问题 以确保系统的稳定和高效运行。
参考内容
内容摘要
操作系统是计算机系统的核心,负责管理和协调硬件和软件资源的运行。其 中,进程管理是操作系统中的一个重要部分,它负责创建,调度和终止进程。
六、进程同步和通信
六、进程同步和通信
在多道程序环境下,需要解决的一个关键问题是如何协调并发执行的各道程 序的活动,这称为进程同步。在并发系统中,各个进程并行执行并且可能会相互 影响。例如,两个进程可能共享一个文件或者一个数据库,因此需要某种机制来 同步对共享资源的访问。此外,进程间还需要一种通信机制来交换信息。信号量 (semaphore)和管程(monitor)是两种常用的同步和通信方法。
操作系统的进程管理
目录
01 一、进程的基本概念
03 三、进程调度
02
二、进程的创建和管 理
04 四、进程的终止
目录
05 五、进程状态和转换
07 七、死锁问题
06 六、进程同步和通信 08 参考内容
内容摘要
操作系统是计算机系统的核心,负责管理和协调硬件和软件资源的运行。其 中,进程管理是操作系统中的一个重要部分,它负责创建,调度和终止进程。
操作系统概念(第九版)答案
操作系统概念(第九版)答案简介《操作系统概念(第九版)答案》是一本针对《操作系统概念(第九版)》教材的答案集合。
本文档旨在提供读者对操作系统相关概念的理解和应用基础。
目录1.引论2.进程管理3.处理机调度4.进程同步5.死锁6.内存管理7.虚拟内存8.文件系统9.输入与输出10.磁盘存储管理11.安全性和保护12.分布式系统13.多媒体操作系统14.实时系统第一章引论本章的目标是介绍操作系统的概念和功能,包括定义了什么是操作系统、操作系统的历史和发展、操作系统的分类以及操作系统的基本组成部分。
问题1:操作系统是什么?答案:操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的软件系统。
它为用户提供一个在硬件和软件之间进行交互的接口,同时协调和控制计算机的各个组件,以实现有效和可靠的计算机操作。
问题2:操作系统的历史和发展?答案:操作系统的历史可以追溯到大约20世纪50年代,当时计算机的使用范围相对较小,操作系统也比较简单。
随着计算机技术的发展,操作系统逐渐变得复杂而且功能强大。
在20世纪60年代,随着多道程序设计的发展,操作系统开始支持同时运行多个程序。
这就导致了对资源的合理分配和进程调度的需求。
同时,操作系统的文件系统和输入输出功能也得到了改进和扩展。
在20世纪70年代,个人计算机的出现使得操作系统变得更加普及。
同时,分时操作系统和分布式操作系统的概念也开始出现。
到了20世纪80年代和90年代,图形用户界面(GUI)的引入和互联网的普及使得操作系统更加用户友好和功能丰富。
现在,操作系统已经成为计算机系统中不可或缺的一部分,为计算机用户提供各种功能和服务。
问题3:操作系统的分类有哪些?答案:操作系统可以根据不同的标准进行分类。
以下是国际上常用的操作系统分类方法:1.目标计算机系统:大型机操作系统、小型机操作系统、微型机操作系统、嵌入式系统操作系统。
2.处理方式:批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。
3.用户数量:单用户操作系统、多用户操作系统。
U029计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第9章
9.1.2 设备管理的功能和任务
• 设备管理程序的功能:
– 提供和进程管理系统的接口。当进程要求设备资源时,该接口将进程 要求转达给设备管理程序; – 进行设备分配。按照设备类型和相应的分配算法把设备和其他有关的 硬件分配给请求该设备的进程,并把未分配到所请求设备或其他有关 硬件的进程放入等待队列; – 实现设备和设备、设备和CPU等之间的并行操作。除控制状态寄存器 、数据缓冲寄存器等的控制器之外,对应于不同的I/O控制方式,还要 DMA( Directed Memory Access)通道等硬件支持。在设备分配程序根 据进程要求分配设备、控制器和通道或DMA等之后,通道或DMA将 自动完成设备和内存之间的数据传送工作,从而完成并行操作。在无 通道或DMA时,由设备管理程序利用中断技术来完成操作; – 进行缓冲区管理。一般CPU的执行速度和访问内存速度都比较高,而 外设的数据流通速度则低得多(如键盘),为减少外设和内存与CPU之 间的数据速度不匹配的问题,系统中一般设有缓冲区(器)来暂放数据。 设备管理程序负责进行缓冲区分配、释放及有关的管理工作。
• 当用户进程需要数据时,它通过CPU发出启动设备准备数据的启动命 令“Start”,然后,用户进程进入测试等待状态。在等待时间内,CPU 不断地用一条测试指令检查描述外围设备的工作状态的控制状态寄存 器。而外围设备只有将数据传送的准备工作作好之后,才将该寄存器 置为完成状态。从而,当CPU检测到控制状态寄存器为完成状态,也 就是该寄存器发出“Done”信号之后,设备开始往内存或CPU传送数据 。反之,当用户进程需要向设备输出数据时,也必须同样发启动命令 启动设备和等待设备准备好之后才能输出数据。除了控制状态寄存器 之外,在I/O控制器中还有一类称为数据缓冲寄存器的寄存器。在CPU 与外围设备之间传送数据时,输入设备每进行一次操作,首先把所输 入的数据送入该寄存器,然后,CPU再把其中数据取走。反之,当 CPU输出数据时,也是先把数据输出到该寄存器之后,再由输出设备 将其取走。只有数据装入该寄存器之后,控制状态寄存器的值才会发 生变化。如图9.2所示。
进程与进程管理课件
阻塞态
进程在等待某一事件完成 。
创建态
进程正在被创建,尚未转 到就绪态。
结束态
进程从系统消失,可能是 正常结束或其他原因中断 退出运行。
02
进程的结构与组成
进程的标识符
01 唯一标识
进程标识符(PID)是系统中唯一标识进程的数字 ,用于区分不同进程。
02 进程组标识
• 挂起处理:当进程被挂起时,需要将其状态保存到外存中,同时释放其所占用 的内存资源,以确保系统能够继续运行其他进程。
• 恢复方式:被挂起的进程可以通过系统资源充足、用户请求等方式恢复执行。 • 恢复处理:当进程被恢复时,需要将其状态从外存中读取到内存中,并重新分
配相应的系统资源,以确保进程能够继续执行。同时,还需要更新相关的数据 结构,保证系统状态的一致性。在恢复进程时,还需要注意处理可能出现的并 发问题,确保进程的恢复操作是原子性的,避免在恢复过程中出现竞态条件。
上下文切换
当操作系统从一个进程切换到另一个进程时,需要保存当 前进程的上下文并恢复要执行进程的上下文,确保进程能 够正确继续执行。
保存与恢复
上下文的保存包括将处理器的寄存器值、程序计数器等内 容保存到相应进程的PCB中;上下文的恢复则是从PCB中 读取保存的信息,恢复处理器的状态。
03
进程管理技术与机制
程都在等待下一个进程所占有的资源)。
死锁的避免、预防与检测
01 02
避免
通过银行家算法等方式避免死锁的发生。银行家算法在分配资源之前先 判断系统是否处于安全状态,如果安全则分配,否则就等待,以此来避 免进入死锁状态。
预防
通过破坏死锁产生的四个必要条件之一来预防死锁的发生。例如,采用 一次性申请所有资源的策略来破坏请求和保持条件。
《进程管理》PPT课件
P1
P2
P3
P4
t 思考:① 哪些程序段的执行必须是顺
序的?为什么?
② 哪些程序段的执行是可并行的?为
什么?
管理课件
6
程序的并发执行(2)
• 二、特征
• 间断性 • 失去封闭性:主要由共享资源引起 • 不可再现性:P37例,设N的初值为n。
有2个循环程序A和B,它们共享一个变量N,程序A每执行 一次时,都要做N:=N+1; B则每次要执行Print(N), 然后再 做N:=0. 若程序A,B以不同的速度运行有以下三种不同的结 果:
一、定义:
• 1978年,全国操作系统会议:进程是一个具有一定独 立功能的程序(关于某个数据集合的一次运行活动) 对某个数据集在处理机上的执行过程和分配资源的基 本单位。
• 进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和 调度的一个独立单位。(P38)
• 系统中能独立运行并作为资源分配和调度的基本单位。 (P15)
通常在一个实际系统中,PCB的总数时固定的,该数 目规定了系统所允许拥有的进程数目,同时将所有 的PCB形成一个结构数组(或称PCB表),存放在 系统的数据区里。
一个进程的PCB机构全部或部分常驻内存。 进程的静态描述由三部分组成:PCB,有关程序段,
数据集。
27.11.2020
管理课件
12
2.1.4进程的特征和状态(3)
2. 进程的三种基本状态
就绪状态、执行状态、阻塞(等待)状态 ➢ 就绪态:等待系统分配处理机以便运行。即获得了处理机
以外的所有资源,一旦由调度选中得到处理机可以立即执 行的状态。 ➢ 运行态:占有处理机正在执行。在单处理机的情况下,该 状态的进程只有一个。 ➢ 等待态:等待某个事件的完成。进程因等待某事件而放弃 处理机进入等待该事件的状态。
进程管理
计算机术语
ห้องสมุดไป่ตู้
01 基本概念
03 职能特点
目录
02 进程分类 04 进程查看
基本信息
进程是正在运行的程序实体,并且包括这个运行的程序中占据的所有系统资源,比如说CPU(寄存器),IO, 内存,络资源等。很多人在回答进程的概念的时候,往往只会说它是一个运行的实体,而会忽略掉进程所占据的 资源。比如说,同样一个程序,同一时刻被两次运行了,那么他们就是两个独立的进程。linux下查看系统进程 的命令是ps。
处理器是计算机系统中最重要的资源。在现代计算机系统中,为了提高系统的资源利用率,CPU将为某一程 序独占。通常采用多道程序设计技术,即允许多个程序同时进入计算机系统的内存并运行!
进程分类
基本系统进程
系统进程解释
基本系统进程
Windows: Csrss.exe:这是子系统服务器进程,负责控制Windows创建或删除线程以及16位的虚拟DOS环境。 System Idle Process:这个进程是作为单线程运行在每个处理器上,并在系统不处理其它线程的时候分派 处理器的时间。 Smss.exe:这是一个会话管理子系统,负责启动用户会话。 Services.exe:系统服务的管理工具。 Lsass.exe:本地的安全授权服务。 Explorer.exe:资源管理器。 Spoolsv.exe:管理缓冲区中的打印和传真作业。 Svchost.exe:这个进程要着重说明一下,有不少朋友都有这种错觉:若是在“任务管理器”中看到多个 Svchost.exe在运行,就觉得是有病毒了。其实并不一定,系统启动的时候,Svchost.exe将检查注册表中的位 置来创建需要加载的服务列表,如果多个Svchost.
职能特点
操作系统的进程管理如何有效地管理和调度计算机的进程
操作系统的进程管理如何有效地管理和调度计算机的进程操作系统的进程管理是确保计算机能够高效运行的重要组成部分。
进程是指正在运行的程序的实例,通过管理和调度进程,操作系统可以优化资源利用、增强系统性能、确保任务的顺利执行。
本文将探讨操作系统的进程管理如何有效地管理和调度计算机的进程。
一、进程管理的基本概念进程管理指的是操作系统对进程进行创建、调度、挂起、唤醒、终止等操作的管理工作。
在操作系统中,每个进程都被分配唯一的标识符(进程ID),并且具有自己的地址空间、程序计数器、寄存器等资源。
在进程管理中,有两种常见的执行模式:并发和并行。
并发是指多个进程按照一定的时间片轮转机制,分时进行执行,使用户感觉多个进程同时运行;而并行是指多个进程在多个处理器上同时执行。
二、进程调度的算法进程调度是操作系统选择下一个要执行的进程的过程。
常见的进程调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、轮转调度(RR)、优先级调度以及多级反馈队列调度。
1. 先来先服务(FCFS)算法FCFS算法按照进程到达的先后顺序进行调度,即先到达的进程先执行。
它的优点是简单易实现,但缺点是平均等待时间较长,可能会导致后面的进程长时间等待。
2. 短作业优先(SJF)算法SJF算法根据进程的执行时间进行调度,优先选择执行时间最短的进程。
这种算法可以减少平均等待时间,但需要预测每个进程的执行时间,对于没有相关信息的进程来说,预测比较困难。
3. 轮转调度(RR)算法轮转调度算法将每个进程分配一个时间片,在时间片用完后,将进程放入就绪队列的末尾,选择下一个进程执行。
轮转调度算法适用于时间片差不多的情况,但对于执行时间长的进程来说,可能需要多次轮转才能完成。
4. 优先级调度算法优先级调度算法为每个进程分配一个优先级,优先级越高的进程将先执行。
这种算法可以根据任务的重要性和紧急程度进行调度,但存在优先级倒置和饥饿等问题。
5. 多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法将进程根据优先级划分为多个队列,每个队列有不同的时间片长度。
操作系统概念课后习题答案
操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章:引论⒈操作系统的功能和目标是什么?答:操作系统的功能包括了进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等。
操作系统的目标是提高计算机系统的资源利用率,提供简单易用的用户界面,保证计算机系统的安全和稳定性。
⒉什么是并发性?并行性?有什么区别?答:并发性是指计算机系统中存在多个独立的任务同时执行的能力。
并行性是指系统中同时执行多个任务的能力。
并行性强调多个任务的同时进行,而并发性强调任务的独立性。
⒊什么是中断?有什么作用?答:中断是指计算机执行过程中出现的一种特殊事件,用于打断正在执行的程序,转而执行中断处理程序。
中断的作用是能够及时响应输入/输出设备的请求以及处理发生的异常情况。
⒋什么是多道程序设计?答:多道程序设计是指将多个程序加载到内存中,并按照一定的调度算法来分时共享处理器和其他资源。
⒌什么是虚拟内存?答:虚拟内存是计算机系统通过借助硬盘空间来扩展内存空间的一种技术。
它将部分物理内存空间映射到磁盘上,使得程序可以访问比实际物理内存更大的地质空间。
第二章:进程管理⒈什么是进程?什么是线程?答:进程是指在操作系统中运行的程序的实例,它包括了程序代码、数据和执行状态等。
线程是进程中的一个执行单元,一个进程可以包含多个线程,它们共享进程的资源。
⒉进程的状态有哪些?请描述每个状态的含义。
答:进程的状态包括了就绪状态、运行状态、阻塞状态。
就绪状态表示进程已经具备运行的条件,等待分配处理器资源。
运行状态表示进程正在执行。
阻塞状态表示进程由于某种原因暂时无法继续执行。
⒊进程调度算法有哪些?请简要描述每个算法的特点。
答:常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、优先级调度、时间片轮转等。
FCFS按照进程的到达顺序进行调度,适用于长作业。
SJF按照进程的执行时间进行调度,适用于短作业。
优先级调度根据进程的优先级进行调度。
时间片轮转将处理器时间分成若干个时间片,每个进程获得一个时间片。
文件系统、用户管理、进程管理等基础概念和技能
文件系统、用户管理、进程管理等基础概念和技能1.文件系统是计算机用来组织和存储文件的一种方法。
The file system is a method used by computers to organize and store files.2.用户管理包括对用户账户的创建、修改和删除。
User management involves creating, modifying, and deleting user accounts.3.进程管理是指操作系统对进程的创建、调度和终止。
Process management refers to the creation, scheduling, and termination of processes by the operating system.4.文件系统可以通过树形结构来展现文件的存储关系。
The file system can display the storage relationship of files through a tree structure.5.用户管理可以限制用户对计算机资源的访问权限。
User management can restrict users' access to computer resources.6.进程管理可以保证计算机系统的稳定和高效运行。
Process management can ensure the stable and efficient operation of computer systems.7. FAT32和NTFS是常见的Windows文件系统。
FAT32 and NTFS are common Windows file systems.8.用户管理可以分配不同的权限给不同的用户。
User management can assign different permissions to different users.9.进程管理可以调度多个进程共享计算机资源。
进程及进程管理
终止状态
进程已完成其任务或因某种原因被终止,不再执行。
进程状态的转换包括
创建->就绪、就绪->运行、运行->阻塞、阻塞->就绪、 运行->终止等。这些转换由操作系统根据进程调度算法 和资源分配策略来控制和管理。
02
进程管理的重要性
提高系统资源利用率
1 2
进程调度
通过合理的进程调度算法,使得处理器时间片能 够分配给不同的进程,从而提高处理器的利用率。
01
02
03
04
05
进程的概念、特 征和状态
进程控制块PCB
进程控制
进程同步与通信 进程调度
进程是操作系统中进行资 源分配和调度的基本单位 ,具有动态性、并发性、 独立性、异步性等特征, 其状态包括就绪、执行和 阻塞。
PCB是进程存在的唯一标识 ,包含了进程的各种信息 ,如进程标识符、处理机 状态、进程调度信息等。
05
进程管理中的挑战与解决方案
死锁问题及其解决方法
死锁问题描述
预防死锁
当两个或更多进程无限期地等待对方释放 资源时,就会发生死锁。这通常是由于竞 争条件和资源分配不当引起的。
通过设计系统来避免死锁的发生。例如, 采用资源分层分配法、银行家算法等。
避免死锁
检测和恢复
在资源分配前进行判断,以确保不会引发 死锁。如使用资源请求图算法进行检测。
允许死锁发生,但系统会定期检测并恢复 。例如,使用资源分配图算法来检测死锁 ,并通过撤销进程和资源回滚来恢复。
饥饿问题及其解决方法
饥饿问题描述 保证公平性 优先级调度 老化技术
在进程调度中,某些进程可能长时间得不到执行,导致“饥饿 ”现象。这通常是由于不公平的资源分配或调度算法引起的。
操作系统(进程管理)
通过限制对资源的请求,或者预先分配一定量的资源,来预防饥饿问 题的产生。
死锁与饥饿的比较与联系
01
比较
02
死锁和饥饿都是由于资源分配不当所引起的,都可能导致系 统性能下降。
03
解决死锁和饥饿问题都需要考虑资源的分配和回收策略。
死锁与饥饿的比较与联系
联系
死锁和饥饿问题都涉及到资源的分配和回收,因此解决其中一个问题可能会对另一个问题产生影响。 例如,通过破坏产生死锁的四个必要条件之一或几个,可以预防死锁的产生,但也可能导致饥饿问题 的出现。
死锁的产生与预防
不剥夺
已经分配的资源不能被强制剥夺。
不可抢占
一个资源只能由一个进程使用,不能被其他进程抢占。
死锁的产生与预防
01
02
03
避免策略
检测与恢复策略
破坏四个必要条件
通过设计系统来避免死锁的产生。 例如,限制对资源的请求,或者 预先分配所有需要的资源。
系统定期检测是否存在死锁。如 果检测到死锁,就选择一个进程 进行终止,以解除死锁。
进程切换的过程与原理
上下文切换
在进程切换时,操作系统需要保存一个进程的上下文(包括CPU寄存器中的值、内存中的数据等),并恢复另一个进 程的上下文,以便该进程可以继续执行。
切换过程
当一个进程由于某种原因需要被中断时,操作系统会将其状态保存到磁盘中,并加载另一个进程的状态到内存中。这 个过程涉及到多个步骤,如保存和恢复上下文、更新内存和磁盘中的数据等。
04
进程的调度与切换
进程调度的基本概念
进程调度
操作系统负责分配CPU时间给各个进程,并决定哪个进程 获得CPU资源。
进程状态
进程在执行过程中会经历不同的状态,如运行、就绪、等 待等。
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图9-1 进程状态及其变化示意图
Linux系统中,进程主要有以下几个状 系统中, 系统中 态。 (1)运行态(TASK_RUNNING) )运行态( ) (2)等待态 ) (3)停止态(TASK_STOPPED) )停止态( ) (4)僵死态(TASK_ZOMBIE) )僵死态( )
9.1.3 进程的工作模式
9.3.2 空闲时执行 空闲时执行——batch命令 命令
batch命令用低优先级运行作业,该命 命令用低优先级运行作业, 命令用低优先级运行作业 令几乎和at命令的功能完全相同 命令的功能完全相同。 令几乎和 命令的功能完全相同。唯一的 区别在于at命令是在指定时间 命令是在指定时间, 区别在于 命令是在指定时间,很精确地 执行指定命令, 执行指定命令,而batch却是在系统负载较 却是在系统负载较 资源比较空闲的时候执行命令。 低,资源比较空闲的时候执行命令。batch 的执行主要是由系统来控制的, 的执行主要是由系统来控制的,因而用户 的干预权力很小。 的干预权力很小。该命令适合于执行占用 资源较多的命令。 资源较多的命令。
表 9- 1
守 护 进 程 amd apmd httpd xinetd arpwatch autofs bootparamd crond dhcpd gated
Linux重要守护进程列表 Linux重要守护进程列表
功 能 说 明
自动安装NFS(网络文件系统) 自动安装NFS(网络文件系统) NFS 高级电源管理 Web服务器 Web服务器 支持多种网络服务的核心守候程序 记录日志并构建一个在LAN接口上看到的以太网地址和IP地址对数据库 记录日志并构建一个在LAN接口上看到的以太网地址和IP地址对数据库 LAN接口上看到的以太网地址和IP 自动安装管理进程automount, NFS相关,依赖于NIS 自动安装管理进程automount,与NFS相关,依赖于NIS automount 相关 引导参数服务器, LAN上的无盘工作站提供引导所需的相关信息 引导参数服务器,为LAN上的无盘工作站提供引导所需的相关信息 Linux下的计划任务 Linux下的计划任务 启动一个DHCP(动态IP地址分配) 启动一个DHCP(动态IP地址分配)服务器 DHCP IP地址分配 网关路由守候进程,使用动态的OSPF路由选择协议 网关路由守候进程,使用动态的OSPF路由选择协议 OSPF
cron命令运行时会搜索 命令运行时会搜索/var/spool/cron 命令运行时会搜索 目录,寻找以/etc/passwd文件中的用户名 目录,寻找以 文件中的用户名 命名的crontab文件,被找到的这种文件将 文件, 命名的 文件 载入内存。 载入内存。
安排周期性任务的命令是crontab。该 。 安排周期性任务的命令是 命令用于安装、 命令用于安装、删除或者列出用于驱动 cron后台进程的表格,crontab命令基本格 后台进程的表格, 后台进程的表格 命令基本格 式如下: 式如下: crontab [-u user] file crontab [-u user]{-l|-r|-e}
第9章 进程管理 章
Linux是一个多用户、多任务的操作系 是一个多用户、 是一个多用户 在这样的系统中, 统。在这样的系统中,各种计算机资源 如文件、内存、 (如文件、内存、CPU等)的分配和管理 等 都以进程为单位。 都以进程为单位。为了协调多个进程对这 些共享资源的访问, 些共享资源的访问,操作系统要跟踪所有 进程的活动, 进程的活动,以及它们对系统资源的使用 情况,从而实施对进程和资源的动态管理。 情况,从而实施对进程和资源的动态管理。
batch命令的语法格式也和 命令十分 命令的语法格式也和at命令十分 命令的语法格式也和 相似,如下所示: 相似,如下所示: batch [-V] [-q queue] [-f file] [-mv] [time]
9.3.3 周期性执行 周期性执行——cron和crontab命令 和 命令
完成周期性的任务需要使用cron命令。 命令。 完成周期性的任务需要使用 命令 cron命令通常是在在系统启动时就由一个 命令通常是在在系统启动时就由一个 shell脚本自动启动,进入后台(所以不需 脚本自动启动, 脚本自动启动 进入后台( 要使用“ 符号)。一般的用户没有运行 符号)。 要使用“&”符号)。一般的用户没有运行 该命令的权限。 该命令的权限。
启动守护进程有如下几种方法。 启动守护进程有如下几种方法。 (1)在引导系统时启动 ) (2)人工手动从 )人工手动从shell提示符启动 提示符启动 (3)使用 )使用crond守护进程启动 守护进程启动 (4)执行 命令启动 )执行at命令启动
9.2.2 重要守护进程介绍
所示为Linux系统中一些比较重 表9-1所示为 所示为 系统中一些比较重 要的守护进程以及其所具有的功能, 要的守护进程以及其所具有的功能,用户 可以通过使用这些进程方便地使用系统以 及网络服务。 及网络服务。
表 9- 2
时 minute hour day-ofday-of-month month-ofmonth-of-year day-ofday-of-week 间
时间参数范围表
合 法 范 围 00~ 00~59 00~23,其中00点就是晚上12点 00~23,其中00点就是晚上12点 00点就是晚上12 01~ 01~31 01~ 01~12 0~6,其中周日是0 其中周日是0
9.3.1 定时执行 定时执行——at命令 命令
使用Linux的过程中,有时会需要在特 的过程中, 使用 的过程中 定时间执行一些任务。 定时间执行一些任务。比如需要对系统进 行一些费时而且占用资源的维护工作, 行一些费时而且占用资源的维护工作,例 如网站数据库备份等。 如网站数据库备份等。用户就可以事先进 行调度安排, 行调度安排,指定任务运行的时间或者场 届时系统将自动启动该进程, 合。届时系统将自动启动该进程,自动完 成这些工作。此时就要使用at命令 命令。 成这些工作。此时就要使用 命令。
续表
守 护 进 程 innd linuxconf lpd named netfs network nfsd portmap postgresql routed sendmail smb snmpd squid syslog xfs xntpd identd Usenet新闻服务器 Usenet新闻服务器 允许使用本地WEB服务器作为用户接口来配置机器 允许使用本地WEB服务器作为用户接口来配置机器 WEB 打印服务器 DNS服务器 DNS服务器 安装NFS、Samba和NetWare网络文件系统 安装NFS、Samba和NetWare网络文件系统 NFS 激活已配置网络接口的脚本程序 NFS服务器 NFS服务器 portmap管理器 管理基于RPC 管理器, RPC服务的连接 RPC portmap管理器,管理基于RPC服务的连接 一种SQL数据库服务器 一种SQL数据库服务器 SQL 路由守候进程,使用动态RIP路由选择协议 路由守候进程,使用动态RIP路由选择协议 RIP 邮件服务器sendmail 邮件服务器sendmail Samba文件共享/ Samba文件共享/打印服务 文件共享 本地简单网络管理守候进程 激活代理服务器squid 激活代理服务器squid 一个让系统引导时起动syslog和klogd系统日志守候进程的脚本 一个让系统引导时起动syslog和klogd系统日志守候进程的脚本 syslog Window字型服务器 为本地和远程X 字型服务器, X Window字型服务器,为本地和远程X服务器提供字型集 网络时间服务器 认证服务,在提供用户信息方面与finger类似 认证服务,在提供用户信息方面与finger类似 finger 功 能 说 明
atq命令的用途为显示待执行队列中的 命令的用途为显示待执行队列中的 作业,其命令格式如下: 作业,其命令格式如下: atq [-V] [-q queue] atrm命令的功能为根据作业编号删除 命令的功能为根据作业编号删除 队列中的作业,其基本命令格式如下: 队列中的作业,其基本命令格式如下: atrm [-V] job1 [job2 job3 ...]
9.4 管 理 进 程
使用这些命令,用户可以实时、全面、 使用这些命令,用户可以实时、全面、 准确地了解系统中运行进程的相关信息, 准确地了解系统中运行进程的相关信息, 从而对这些进程进行相应的挂起、 从而对这些进程进行相应的挂起、中止等 操作。 操作。
作为一个多用户多任务操作系统, 作为一个多用户多任务操作系统, Linux每个进程与其他进程都是彼此独立的, 每个进程与其他进程都是彼此独立的, 每个进程与其他进程都是彼此独立的 都有自己独立的权限与职责。 都有自己独立的权限与职责。 Linux操作系统包括如下 种不同类型 操作系统包括如下3种不同类型 操作系统包括如下 的进程, 的进程,每种进程都有其自己的特点和属 性。
9.3 启 动 进 程
在Shell中执行程序或者在桌面环境中 中执行程序或者在桌面环境中 打开某程序,从本质上说就是启动进程。 打开某程序,从本质上说就是启动进程。 启动一个进程有两个主要途径: 启动一个进程有两个主要途径:用户手动 执行和系统调度。手动执行比较简单, 执行和系统调度。手动执行比较简单,因 此本节主要对系统调度的进程执行进行守护进程( 守护进程(Daemon,也称为精灵进程) ,也称为精灵进程) 是指在后台运行而又没有终端或登录shell 是指在后台运行而又没有终端或登录 与之结合在一起的进程。 与之结合在一起的进程。守护进程经常在 程序启动时开始运行,在系统结束时停止。 程序启动时开始运行,在系统结束时停止。 这些进程没有控制终端, 这些进程没有控制终端,所以称为在后台 运行。 运行。
(1)交互进程 ) (2)批处理进程 ) (3)守护进程 )
9.1.2 进程的状态
通常在操作系统中,进程至少要有 种 通常在操作系统中,进程至少要有3种 基本状态,分别为:运行态、 基本状态,分别为:运行态、就绪态和封 锁态(或阻塞态)。 锁态(或阻塞态)。 (1)运行状态 ) (2)就绪状态 )