3、第三章进程及进程管理
进程管理软件使用教程
进程管理软件使用教程第一章：介绍进程管理软件进程管理软件是一种用于监控和管理计算机系统中运行进程的工具。
它可以提供进程的详细信息、性能监测、资源分配以及进程控制等功能。
本章将介绍进程管理软件的作用和常见的应用场景。
第二章：安装和配置进程管理软件在本章中，我们将详细讲解如何安装和配置进程管理软件。
首先，用户需要下载并安装合适的软件。
然后，通过简单的设置，将软件与操作系统相连接，以获取系统进程的信息。
第三章：进程管理软件的界面和功能本章将重点介绍进程管理软件的界面和功能。
进程管理软件通常提供直观、易用的界面，以方便用户查看和管理进程。
同时，软件还提供了包括进程状态监测、进程资源分配、进程优化等多种功能。
第四章：查看进程信息在这一章，我们将讲解如何使用进程管理软件来查看进程的详细信息。
进程管理软件可以提供进程的名称、PID、内存占用、CPU占用以及进程的执行路径等信息。
用户可以根据需要查看特定进程的信息。
第五章：进程性能监测本章将介绍如何使用进程管理软件来监测进程的性能。
通过软件提供的性能监测功能，用户可以了解每个进程的CPU使用率、内存使用率、磁盘IO等性能指标。
用户可以根据这些指标来评估进程的性能状况。
第六章：资源分配和进程控制进程管理软件通常提供资源分配和进程控制的功能，本章将详细介绍如何使用这些功能。
用户可以通过软件来调整进程的优先级、CPU占用限制、内存占用限制以及进程的关闭等操作，以优化系统的性能和资源利用效率。
第七章：进程优化和故障排除在本章中，我们将探讨如何使用进程管理软件来优化进程的性能和解决故障。
软件提供的进程优化功能可以帮助用户找出进程性能短板，并提供相应的优化建议。
同时，软件还可以帮助用户识别和解决进程故障，以确保系统的稳定性和可靠性。
第八章：总结和展望在本章中，我们将对整个进程管理软件使用教程进行总结，并展望未来的发展方向。
进程管理软件作为系统管理的重要工具，不断提升其功能和性能，将更好地满足用户的需求，并推动计算机系统的进一步发展。
进程管理
{
Flag[i]=FALSE;
}
process i;/*i-0 or i=1*/
……………..
Enter-crtsec(i);/*进入临界区*/
IN CRTICAL SECTION
Leave-crtsec(i);/*离开临界区*/
……………
【解答】
一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源，在进程中对于临界资源访问的程序段称为临界区。从概念上讲，系统中各进程在逻辑上是独立的，他们可以按各自独问题的共行进程，它们之间必须互相排斥，以保证不会同时进入临界区。这种算法是不安全的。因为，在进入临界区的操作Enter-crtsec( )不是一个原子操作，如果两个进程同时执行完其循环（此前两个flag均为FALSE），则这两个进程可以同时进入临界区。
分析：本题的第一部分是检查考生对基本概念的记忆与理解，在本题的分数中占的比较小，是解答本题的基础。题目的第二部分时一个典型的生产者—消费者问题，其中的难点在于PB既是生产者优势消费者，处理不好可能造成同步错误或死锁。
【解答】
P、V操作可用下面的伪码进行描述：
PROCEDUREP（S）
BEGIN
Lock out interrupts;
（3）一个进程可以执行一个或几个程序；反之，同一个程序可能由几个进程同时执行。
（4）进程具有并发性，它能真实地描述并发执行的活动，而程序不具备这种特征。
（5）进程具有创建其它进程的功能，程序不具备这种功能。
（6）进程是一个独立的运行单位，也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
3操作系统中为什么引入进程？
4．唤醒原语（active primitive）
当阻塞队列中的进程等待的事件发生时，都必须调用唤醒原语，以便把等待进程从阻塞中解脱出来获得重新参加调度的资格。
os操作系统 operating_system_3
PCB 就绪队列头 链指针
PCB
PCB
PCB的队列结构
§3.4 进程管理
进程从创建到消灭的整个生命期中有
三个基本状态，称为进程调度状态：执行、
就绪、等待。
一、实际上，为了更好地管理和调度进程及适应 系统的功能目标，许多系统中都有“ 挂起” 和“ 解除挂起 ” (即解挂)进程的功能： 1. 系统有时可能出故障或某些功能受到破坏， 这时需要暂时将系统中的进程挂起，以便系 统把故障消除后，再恢复原来状态。
(2) 程序概念已不能反映了系统中的并行特性
例：二个C 源程序，一个C 编译程序完成，
若用程序概念理解，就会认为在主存中 只有一个编译程序运行 (二个源程序只是
编译程序加工的数据)，而无法说清主存
中运行着的二个任务。就是说程序概
念刻划不清这种并行情况，反映不了它
们的活动规律和状态变化。
二、进程的定义
某阻塞表
某阻塞表的 起始地址
PCB4 Blocked
PCB5 Ready
3. 分别把具有相同状态的所有进程PCB按优生数排 成一个或多个(每个优先级一个)队列，这就分别 形成了就绪队列；等待在不同事件上的各等待队 列(等待队列一般不按优先级组织，通常按其到 达的先后次序排列)，如等待打印机的进程队列， 等待主存的进程队列等，采用队列形式时，每个 进程的PCB 中要增加一链指针的表目项，以指向 队列中的下一个进程的PCB起始地址。同表格形 式一样，系统要设置固定单元以指出各队列的头 ––– 队列中第一个进程PCB的起址。
2. 进程与作业的关系 上面我们讲了进程的三个基本状态及其转换， 对于进程是如何产生的，这需要和作业调度、
作业状态联系起来考虑。作业调度程序负责
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。
操作系统进程管理
Process Management
处理机管理是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的 分配问题。也就是说把CPU（中央处理机）的使用权分给某个程序。
通常把正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入内 存后我们把它称为进程。处理机管理分为作业管理和进程管 理两个阶段去实现处理机的分配，常常又把直接实行处理机 时间分配的进程调度工作作为处理机管理的主要内容。
3、系统进程在管态下活动，而用户进程则在用户态 （目态）下活动。
另一种分类：计算进程，I/O进程等 注意：在UNIX系统中没有这样对进程进行分类。
动。 （4）在进程调度中，系统进程的优先级高于用
户进程。
2.5 进程的类型与区别
系统进程与用户进程的区别：
1、系统进程被分配一个初始的资源集合，这些资源 可以为它独占，也能以最高优先权的资格使用。用 户进程通过系统服务请求的手段竞争使用系统资源；
2、用户进程不能直接做I/O操作，而系统进程可以 做显示的、直接的I/O操作。
2.3进程的特征
5）结构特征：为能正确的执行并发，为每一个进程配置
了一个数据结构，称为进程控制块（PCB）。则一个进 程实体就由数据段、程序段、PCB三部分构成。
• 进程实体 = 数据段+程序段+PCB
PCB
私有 数据块
程 序 段
进程的结构
• 程序和进程不一定具有一一对应的关系。
2.4 与程序的区别
2、进程是一个独立的运行单位，能与其它进程并行（并 发）活动。而程序则不是。
3、进程是竞争计算机系统有限资源的基本单位，也是进 行处理机调度的基本单位。
4、一个程序可以作为多个进程的运行程序，一个进程也 可以运行多个程序。
第三章Operating_System进程管理
作业的概念主要用于批处理操作系统；而进程 的概念几乎用于所有的多道系统中。
5. 进程的组成
程序：描述进程要完成的功能。 数据：程序执行时需要的数据。 进程控制块（PCB）：存储有关进程的
各种信息，操作系统根据它来控制和管 理进程。
6 进程控制块 (PCB, process control block)
进程控制信息：
– 当前状态； – 优先级(priority)； – 代码执行入口地址； – 程序的外存地址； – 运行统计信息（执行时间、页面调度）； – 进程间同步和通信信息；阻塞原因
资源管理信息：虚拟地址空间的现状、打开文件列 表
CPU现场保护结构：寄存器值（通用、程序计数器 PC、状态PSW）
进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和 进程控制块（即进程状态信息）。
进程具有并发特征（独立性和异步性） ；而程序没有。 进程与程序的对应关系：通过多次执行，一个程序可对
应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
4.作业与进程的区别
作业是用户向计算机提交任务的实体，被提交 后进入外存的作业等待队列。而进程是完成用 户任务的执行实体，被创建后，总有相应部分 常驻内存；
分配处理机资源；
2. 转换
进程创建(Enter)：系统创建进程，形成 PCB，分配所需资源，排入暂停进程表 (可为一个队列)；
调度运行(Dispatch)：从暂停进程表中选 择一个进程(要求已完成I/O操作)，进入 运行状态；
暂停运行(Pause)：用完时间片或启动I/O 操作后，放弃处理机，进入暂停进程表；
顺序执行的特征
– 顺序性：按照程序结构所指定的次序（可能有分支或循环）
进程概念、进程控制
3.1 进程的概念
进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院 进程的概念是60年代初首先由麻省理工学院 60 MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统 系统和IBM公司的CTSS/360 的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统 引入的。进程有很多各式各样的定义， 引入的。进程有很多各式各样的定义，如： 进程是一个可以并行执行的计算部分 进程是一个抽象实体，当它执行某个任务时， 进程是一个抽象实体，当它执行某个任务时， 将要分配和释放各种资源 进程是一个独立的可以调度的活动 等等
2.进程控制信息： 2.进程控制信息： 进程控制信息
当前状态（就绪态、执行态、等待态） 当前状态（就绪态、执行态、等待态） 进程优先级(priority) 进程优先级(priority) 进程开始地址 运行统计信息， 运行统计信息，进程占有和利用资源的情况 通信信息
27
ห้องสมุดไป่ตู้
3.资源管理信息： 3.资源管理信息： 资源管理信息 有关存储器的信息 使用输入输出设备的信息 有关文件系统的信息等 4.CPU现场保护信息 现场保护信息： 4.CPU现场保护信息： 存储退出执行时的进程现场数据， 存储退出执行时的进程现场数据，当该进 程重新恢复运行时恢复处理器现场。 程重新恢复运行时恢复处理器现场。 •包括通用寄存器内容、控制寄存器内容、 包括通用寄存器内容、控制寄存器内容、 包括通用寄存器内容 用户堆栈指针、系统堆栈指针等。 用户堆栈指针、系统堆栈指针等。
25
PCB的内容 不同系统不尽相同) PCB的内容 (不同系统不尽相同)
26
PCB的内容 PCB的内容
1.进程描述信息： 1.进程描述信息： 进程描述信息
进程标识符(process ID，唯一， 进程标识符(process ID，唯一，通常是一个整 数）或进程名 用户名或用户标识符(user 用户名或用户标识符(user ID) 家族关系
第3章 计算机操作系统答案 进程管理
第三章进程管理一、选择题：1、下面过于程序的描述，正确的是（）A. 程序执行的最终结果受到外界因素的影响，跟初始条件无关B. 程序执行的最终结果跟速度有关C. 程序是按前后次序相继地进行计算机操作序列集合，是一个静态的概念；D. 程序只能通过顺序执行2、程序的顺序执行有以下特点（）A. 顺序性、封闭性、独立性B. 顺序性、封闭性、可再现性C. 顺序性、封闭性、随机性D. 顺序性、随机性、独立性3、程序A、B共享变量N，执行次A都要操作变量N，N=N+1，每执行次B都要print(N),N=0，初始值为N=0。
若执行顺序为先A后B，其结果为（）A. 1 1 0B. 0 1 0C. 1 0 1D. 0 0 14、如上题13所述，执行先B后A，其结果为（）A. 1 1 0B. 0 1 0C. 1 0 1D. 0 0 15、如上题所述，执行为A在B中间，起结果为.（）A. 1 1 0B. 0 1 0C. 1 0 1D. 0 1 16、下面关于进程描述完全的是（）A. 进程是可以并发执行的计算部分；B. 进程是一个独立的调度活动.C. 进程是一个抽象实体.D. 进程是并发执行的过程中分配和管理资源的基本单位。
7、现代操作系统的特点（）A. 程序的并发执行；B. 系统所拥有的资源被共享；C. 用户随机地使用系统资源；D. 以上三者都是。
8、进程和程序的区别是（）A. 进程是一个动态的概念，而程序则是一个静态的概念；B. 进程具有并发性而程序没有；C. 进程是一个独立的调度活动.D. A和B都正确。
9、多道程序系统中的程序执行的特点为（）A. 独立性、随机性、资源共享性；B. 顺序性、封闭性、可再现性；C. 顺序性、封闭性、随机性；D. 顺序性、随机性、独立性；10、描述信息所包括的下列描述不正确的是（）。
A. 进程名B. 用户名C. 家族关系D. 用户资源11、现代oc的3个特点不包括（）。
A. 程序并发执行B. 进程优先级C. 系统所拥有的资源共享D. 用户随即使用系统资源12、与进程优先级有关的PCB表项不包括（）。
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1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。
2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。
第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。
2.进程状态：就绪、运行和阻塞。
3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。
第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。
2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。
3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。
第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。
2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。
3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。
第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。
2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。
3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。
第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。
2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。
3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。
第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。
2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。
3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。
第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。
2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。
第三章进程管理
第三章进程管理第三章进程管理引言：在所有采用微内核结构的操作系统中，都涉及到了“进程”的概念。
“进程”犹如操作系统的灵魂伴随操作系统始终，对进程进行控制、调度、完成进程间通信，以及解决进程死锁问题等就构成了进程管理的主要内容。
进程还是操作系统中独立运行的基本单位，只有深刻理解了进程的概念，才能够更好地理解操作系统其他各部分的功能和工作流程。
§3.1 为什么要引入进程的概念§3.1.1 从顺序程序设计谈起（1）什么是顺序程序在计算机上运行的程序是众多指令有序的集合，每一个程序只能完成预先规定的任务和操作。
在早期的计算机系统中，只有单道程序执行的功能，也就是说，每次只允许一道程序独立运行。
在这个程序的运行过程中，将占用整个计算机系统资源，而且系统将按照程序步骤顺序执行，其他程序只能处于等待状态。
因此，从宏观上看，各个程序是以线性状态排列并顺序执行的。
（2）顺序程序的特征a. 顺序性CPU单步顺序地执行程序，无论程序下一步操作是否需要等待上一步操作的结果都必须等待上一步操作结束后才能开始，无法实现并发执行。
b. 封闭性资源独占：只有正在执行的程序本身所规定的动作才能改变当前资源状态。
结果封闭：一旦程序开始运行后，其输出结果就不受外因的干扰。
c. 可再现性程序不受外部条件的影响，只要系统资源充足，在给定相同初始条件的情况下，无论程序执行多少次，总能得到相同的执行结果。
§3.1.2 程序的并发执行和资源共享由于单道程序执行过程中浪费了很多系统资源，因此，人们设法在只有一个处理器的系统中让多个程序同时执行。
这里应注意并发执行和多个程序在多个处理器环境下的并行执行。
（1）程序并发执行的定义多道程序在计算机中交替执行，当一道程序不占用处理器时，另一道程序马上接管CPU处理权，大大提高了处理器的使用率。
尽管在每一时刻或者说某一时刻CPU中仍然只有一道程序在执行，但是由于主存中同时存放了多道程序，在同一时间间隔内，这些程序可以交替的进行，从而提高CPU的使用率。
操作系统进程管理
14
七状态进程模型
活动
挂起 事件 发生
活动
挂起
挂起 调度
超时
事件 发生
等待 事件
释放
第三章 进程的描述与控制
15
【思考题】
1．如果系统中有N个进程，运行的进程最多 几个，最少几个；就绪进程最多几个最少 几个；等待进程最多几个，最少几个？
2. 有没有这样的状态转换，为什么？ 等待—运行； 就绪—等待
在同一个进程内线程切换不会产生进程切换， 由一个进程内的线程切换到另一个进程内的 线程时，将会引起进程切换。
第三章 进程的描述与控制
48
2、并发性
在引入线程的系统中，进程之间可并发，同 一进程内的各线程之间也能并发执行。因而 系统具有更好的并发性。
第三章 进程的描述与控制
49
3、拥有资源
无论是传统OS，还是引入线程的OS，进程 都是拥有资源的独立单位，线程一般不拥有 系统资源，但它可以访问隶属进程的资源。 即一个进程的所有资源可供进程内的所有线 程共享。
第三章 进程的描述与控制
50
4、系统开销
进程的创建和撤消的开销要远大于线程创建 和撤消的开销，进程切换时，当前进程的 CPU环境要保存，新进程的CPU环境要设置， 线程切换时只须保存和设置少量寄存器，并 不涉及存储管理方面的操作，可见，进程切 换的开销远大于线程切换的开销。
第三章 进程的描述与控制
17
PCB的内容
进程描述信息：
进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一） 用户标识符(user ID)；进程组关系
进程控制信息：
当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的外存地址 运行统计信息（执行时间、页面调度） 进程间同步和通信；阻塞原因
操作系统 第三章 进程管理
第一章 操作系统引论
3)
在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信 息，包括： ① 进程状态，指明进程的当前状态， 作为进 程调度和对换时的依据；② 进程优先级，用于描述进程使 用处理机的优先级别的一个整数， 优先级高的进程应优先 获得处理机； ③ 进程调度所需的其它信息，它们与所采 用的进程调度算法有关，比如，进程已等待CPU的时间总 和、 进程已执行的时间总和等；④ 事件，是指进程由执 行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件，即阻塞原因。
3.1.4 进程的特征与状态
1. 进程的特征和定义 1) 结构特征 2) 动态性 3) 并发性 4) 5) 异步性
第一章 操作系统引论
(1) 进程是程序的一次执行。 (2) 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所 发生的活动。 (3) 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系 统进行资源分配和调度的一个独立单位。 在引入了进程实体的概念后，我们可以把传统OS中的 进程定义为：“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”。
第一章 操作系统引论
4)
进程控制信息包括：① 程序和数据的地址， 是指进 程的程序和数据所在的内存或外存地(首)址，以便再调度 到该进程执行时，能从PCB中找到其程序和数据；② 进程 同步和通信机制，指实现进程同步和进程通信时必需的机 制， 如消息队列指针、信号量等，它们可能全部或部分地 放在PCB中； ③ 资源清单，是一张列出了除CPU以外的、 进程所需的全部资源及已经分配到该进程的资源的清单； ④ 链接指针， 它给出了本进程(PCB)所在队列中的下一个 进程的PCB的首地址。
第一章 操作系统引论
2)
在进程运行期间，由于出现某些错误和故障而迫使进程 终止。这类异常事件很多，常见的有：① 越界错误。这是指 程序所访问的存储区，已越出该进程的区域； ② 保护错。进 程试图去访问一个不允许访问的资源或文件，或者以不适当 的方式进行访问，例如，进程试图去写一个只读文件； ③ 非 法指令。程序试图去执行一条不存在的指令。出现该错误的 原因，可能是程序错误地转移到数据区，把数据当成了指令； ④ 特权指令错。用户进程试图去执行一条只允许OS执行的指 令； ⑤ 运行超时。进程的执行时间超过了指定的最大值； ⑥ 等待超时。进程等待某事件的时间， 超过了规定的最大值； ⑦ 算术运算错。进程试图去执行一个被禁止的运算，例如， 被0除；⑧ I/O故障。这是指在I/O过程中发生了错误等。
操作系统 进程管理PPT课件
第三章 进程的描述与控制
17
PCB的内容
进程描述信息：
进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一） 用户标识符(user ID)；进程组关系
进程控制信息：
当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的外存地址 运行统计信息（执行时间、页面调度） 进程间同步和通信；阻塞原因
一个具有一定功能的程序关于某个数据集合 的一次运行活动。
进程是一个程序与其数据一道通过处理机的 执行所发生的活动
第三章 进程的描述与控制
7
进程同程序的比较
程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有 一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。
间断性 失去程序的封闭性 不可再现性
第三章 进程的描述与控制
6
2.1.2 进程的定义
进程的概念是60年代初首先由麻省理工学 院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360 系统引入的。进程有很多各式各样的定义， 如：
行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上 执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra）
第三章 进程的描述与控制
16
2.1.5 进程控制块（Process Control Block）
为了描述一个进程和其它进程以及系统资源 的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期 所处的状态，人们采用了一个与进程相联系 的数据块，称为进程控制块（PCB）。
系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB 是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的
操作系统课件进程及进程管理
3.1 进程的引入
3-1-4 多道程序设计
➢ 定义 在采用多道程序设计的计算机系统中，允许多个程序同时进
入一个计算机系统的主存储器并运行，这种让多个程序同时进 入计算机计算的方法称为多道程序设计。 ➢ 目的
提高处理器的效率，从而提高整个系统的效率 ➢ 必须解决的问题
中断处理、进程管理、资源管理中的基本操作 ➢ 原子操作
所谓原子操作是指：一个操作中的所有动作，要么全做，要么全不做。 换言之，原子操作是一个不可分割的操作
3.2 进程
▪ 进程的创建
➢ 进程图 －进程图是用于描述进程家族关系的有向树 －子进程可以继承父进程所拥有的资源，当子进程撤销时，应将从父进程
那里获得的资源归还给父进程；在撤销父进程时，也必须同时撤销其所有的 子进程 ➢ 引起创建进程的事件
再按新进程的PCB中的处理机状态设置CPU环境 ➢ 进程唤醒过程
调用唤醒原语wakeup( )将等待该事件的进程唤醒 －把被阻塞进程从等待该事件的阻塞队列中移出 －将其PCB中的现行状态由“阻塞”改为“就绪” －然后再将该进程插入到就绪队列中
3.2 进程
▪ 进程的挂起与激活
➢ 进程的挂起过程 当出现了引起进程挂起的事件时，系统就利用挂起原语suspend( )将指
态，亦即进程的执行受到阻塞，故称这种状态为阻塞状态，有时也称为“等 待”状态或“睡眠”状态。 ▪ 进程状态的转换
－ 就绪→执行状态 处于就绪状态的进程，当进程调度为之分配了处理机后 － 执行→阻塞状态 正在执行的进程因发生某种事件而 无法执行 － 执行→就绪状态 正在执行的进程如因时间片用完或 一个优先权高的进程到来而被暂停执行 － 阻塞→就绪状态 处于阻塞状态的进程，其等待的事件已经发生
第3章 进程管理习题
一、单项选择题1、在单一处理机上执行程序，多道程序的执行是在（）进行的。
A . 同一时刻B. 同一时间间隔内C. 某一固定时刻D. 某一固定时间间隔内2、引入多道程序技术后，处理机的利用率（）。
A.降低了B. 有所改善C.大大提高D. 没有变化，只是程序的执行方便了3、顺序程序和并发程序的执行相比，（）。
A.基本相同B. 有点不同C.并发程序执行总体上执行时间快D.顺序程序执行总体上执行时间快4、单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（）。
A.顺序程序B. 多道程序C.并发程序D. 并行程序5、进程和程序的本质区别是（）。
A.存储在内存和外存B.顺序和非顺序执行机器指令C.分时使用和独占使用计算机资源D.动态和静态特征6、进程就是程序在并发环境中的执行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个基本单位。
进程具有[1]、[2]、调度性、异步性和结构性等基本特征。
进程是一次执行过程，具有生命期体现了进程的[1]特征。
进程由程序段、[3]、[4]组成，其中[4]是进程在系统中存在的唯一标识。
供选择的答案：[1][2] A、动态性B、静态性C、共行性D、并发性E、可执行性F、易用性[3] A、过程B、数据C、进程标识符D、函数[4] A、FCB B、FIFO C、PCB D、JCB7、进程执行时的间断性，决定了进程可能具有多种状态。
进程的基本状态有三种，在分时系统中，当一个进程拥有的时间片到时，则该进程即由[1]进入[2]。
如果出现因某种原因使得处理机空闲时，则需要从就绪队列中选择一进程，并将处理机分配给它，此时该进程进入[3]，这个过程是由[4]来完成。
供选择的答案：[1][2][3] A、就绪状态B、静止状态C、阻塞状态D、运行状态[4] A、进程控制程序B、资源分配程序C、进程调度程序D、处理机分配程序8、为了描述进程的动态变化过程，采用了一个与进程相联系的（）系统，根据它而感知进程的存在。
A.进程状态字B. 进程优先数C.进程控制块D. 进程起始地址9、下列进程状态的转换中，哪一个是不正确的（）。
第3章 进程管理 习题
第3章进程管理一、单项选择题1．在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥进入临界区。
所谓临界区是指。
（清华大学1996年研究生试题）a．一个缓冲区 b. 一段数据区 c. 同步机制 d.. 一段程序2. 一个进程是。
（清华大学1996年研究生试题）a.由协处理机执行的一个程序b.一个独立的程序+数据集c．PCB结构与程序和数据的组合 d.一个独立的程序3．在操作系统中，信号量表示资源实体，是一个与队列有关的变量，其值仅能用P、V操作来改变。
（陕西省1995年自考题）a．实型 b.整型 c.布尔型 d.记录型4．设有5个进程共享一个互斥段，如果最多允许有3个进程同时进入互斥段，则所采用的互斥信号量的初值应是。
（陕西省1996年自考题）a. 5b. 3c. 1d. 05．并发进程之间。
（陕西省1997年自考题） a．彼此无关 b、必须同步 c、必须互斥 d、可能需要同步或互斥6．实现进程之间同步与互斥的通信工具为。
a、P、V操作b、信箱通信c、消息缓冲d、高级通信7．N个进程共享某一临界资源，则互斥信号量的取值范围为。
a、0～1b、-1～0c、1～ -（N-1）d、0～ -（N-1）8．设m为同类资源数，n为系统中并发进程数。
当n个进程共享m个互斥资源时，每个进程的最大需求是w；则下列情况会出现系统死锁的是。
a、m=2，n=1，w=2b、m=2，n=2，w=1c、m=4，n=3，w=2d、m=4，n=2，w=3 9．是进程调度算法。
a、时间片轮转法b、先来先服务c、响应比高者优先d、均衡调度算法10．当时，进程从执行状态转变为就绪状态。
（西北工业大学1999年研究生试题）a、进程被调度程序选中b、时间片到b、等待某一事件 d、等待的事件发生11．对两个并发进程，其互斥信号量为mutex；若mutex=0，则表明。
a、没有进程进入临界区b、有一个进程进入临界区c、一个进程进入临界区而另一个进程正处于等待进入临界区状态d、有两个进程进入临界区12．用P、V操作可以解决互斥问题。
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并发程序的例子（3）
（3）三个并发程序的执行
get
copy
put
f
s
t
g
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输入：f 输出：g
发生与时间有关的错误
while（复写未完成） 三种可能结果：
cobegin
① copy在get、put前完成
copy； put； get；
coend
正确结果 ② put在copy前完成
重复上次记录 ③ get后立即copy
受CPU限制进程 受外设I/O限制的进程
22
作业与进程的关系
作业是用户需要计算机完成某项任务 时要求计算机所作工作的集合，包括作 业所包含的全部程序和数据以及相应的 JCB。一个作业的完成要经过以下四个阶 段，即作业在整个活动期间有四种状态。
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作业的状态
①提交状态：用户将自己的程序和数据放在输入 设备上，等待输入。
一分为三态的原因是资源的有限。 ①就绪状态（Ready）：存在于处理机调度队列中的那些
进程，它们已准备就绪，一旦得到CPU，就立即可以运 行； ②运行状态（Running）：进程由调度/分派模块分派后， 得到CPU的控制权，程序正在运行； ③等待状态（Wait）：若一进程正在等待着某一文件发 生（如等待I/O完成、等待另一进程执行结果等），此 时，即使给它CPU时间，也无法执行。
②一个作业可由多个进程组成，且必须至少由一个进程 组成，但反过来不成立。
③作业的概念主要用在批处理系统中（UNIX是分时系统， 无作业概念） ，进程的概念用在几乎所有多道程序系 统中。
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进程的状态
需清楚几点： ①进程之间存在相互制约的关系； ②因而进程会执行—等待—执行； ③内存部分。
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进程的三种状态
PCB2 PCB2
等待 运行
PCBn PCBm
33
3.进程控制
对系统中的去部进程实施有效的管理。 初级中断处理
处理机管理 进程控制、进程通信 （内核） 处理机分派
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进程控制
操作系统的内核提供的创建、撤消进 程，实施进程同步、通信等功能，是由 一些具有特定功能的程序段组成，通过 执行各种原语操作来实现。原语操作具 有原子性，不可中断、不可再分，是一 种特殊的系统调用命令，完成特定功能， 为外层软件调用，是操作系统的一个基 本单位。
（2）程序与计算不再一一对应 多个计算任务共享一个程序时，该共
享程序对应多个计算。
16
并发执行的特点（3）
（3）程序并发执行具有相互制约
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2.进程概念
一、进程的定义
①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。
②进程是一个程序在给定活动空间和初始环境下，在一个处理机上 的执行过程。
x=r1;
++r2;
P2:r2=x; P2的临
++r2; 界区
x=r2;
x=r2; p1:++r1;
x=r1;
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互斥的实质
多个进程使用同一临界资源，实现互斥 实质上是多个进程对同一资源的临界区 的互斥。
a
e c
Q
b
d
f
进程A 进程B 进程C
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上锁、开锁原语实现互斥
锁（或信号灯）：用来代表某种资源的状态。 0：该资源未被使用，则进程可以使用 非0：该资源已被使用。
19
进程与程序的联系与区别
③进程是竞争计算机与系统有限资源的基 本单位，也是进程处理机调度的基本单 位。因而其并行性受到系统自身的制约。
④同一进程同时运行于若干个不同的数据 集合上，它将属于若干个不同的进程。 或者说，不同的进程可以包含同一程序， 只要该程序所对应的数据集不同。
20
进程类型
系统进程：起着资源管理和控制的作用的 进程。
进程则是已提交完毕的程序的执行过 程的描述，是资源分配的基本单位。
26
作业与进程的比较
①作业是用户向计算机提交任务的任务实体，用户提交 作业后，系统将它放入外存中的作业等待队列中等待 执行。而进程是完成用户任务的执行实体，是向系统 申请分配资源的基本单位，任一进程，一旦被创建， 总有相应的部分存在于内存中。
6
程序的并发执行
语句： So; cobegin S1;S2;…Sn; coend; Sn+1;
7
并发程序的例子（1）
（1）顺序输入方案 用卡片输入机尽快把一个文本复写到行式
打印机上。 算法1 输入：f
输出：g while（f不为空）
input； output；
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并发程序的例子（2）
（2）两个并发程序
对公共变量的访问
并发进程对公用变量进行访问和修改时， 必须作某种限制，否则产生与时间有关 的错误。
例：
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对公共变量的访问
P1:r1=x; ++r1; x=r1;
P2:r2=x; ++r;
++r2; x=r2; p1:++r1;
当两个进程可
能异步的改变公 共数据区内容时， 必须防止两个进 程同时存取和改 变数据。
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进程状态变迁图
进入内存
运行
进程调
度
时间
片到
等待某 事件发 生而睡 眠
就绪
等待事件已经 发生而被唤醒
等待
运行结束 退出内存
30
进程的描述——PCB
PCB：进程控制块。描述一个进程和其他 进程以及系统资源的关系，刻画一个进 程在各个不同时期所处的状态的数据块。 进程与PCB是一一对应的，PCB是进程 的唯一标识。
input
output
输入机
缓冲区
打印机
9
输入：f 输出：g
cobegin while（f不为空）
input ； send； while（复写未完成） receive； output；
coend
并发执行可能出现的结果：
①打印机速度=输入速度 正确结果
②打印机速度>输入速度 重复打印
③打印机速度<输入速度 覆盖
COMMUNICATION-INFORMATION：通信信息进程通信 时所记录下的信息
PROCESS-FAMILY：家族联系，有的系统允许进程创建子进程
OWN-RESOURCE：占有资源清单
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进程的描述
总链 ALL-Q-NEXT
总链指针
PCB1
就绪
READY-Q-START
就绪队列头指针
PCB1
③行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发生的活动 称为进程。
④进程（任务）是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生 的活动。
⑤进程是这样的计算部分，它是可以和其它计算并行的一个计算。 ⑥任务（进程）是由一个程序以及它相关的状态信息（包括寄存器
内容、存贮区域和链接表）所组成。
18
进程与程序的联系与区别
②后备状态：系统响应用户要求，将作业输入到 直接存取的后援存贮器上，等待调度。
③执行状态：从作业进入内存开始运行，到作业 计算完成为止。
④完成状态：从作业计算完成开始，到善后处理 完毕并退出系统为止。
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作业状态变迁图
外存的作业 等待队列
提交
后备
作业录入
作业调度
内存
运行
完成
就绪
等待
作业调度
25
作业与进程的比较
如：操作A在操作B前执行； 操作C必须在操作A和B完成后执行。
互斥是一种同步规则，它是指多个操作决 不能在同一时刻执行。
42
临界资源与临界区
临界资源：一次只能为一个进程使用的资源
硬件：打印机 软件：队列、数据等
（即使能为多个进程共享。） 临界区（临界段）：在每个进程中，访问
临界资源的那段程序。
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x=r2;
x=r1;
原则：两个进程共用一个变量时，它们必须顺序的 使用，一个进程对公用变量
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对公共变量的访问
原则：两个进程共用一个变量时，它们必须顺序的使用，
一个进程对公用变量使用完毕后，另一个进程才能去 访问和修改该变量。
P1:r1=x;
++r1;
P1的临 界区
p1:r1=x; p2:r2=x;
结论：
cobegin
若并发执行的程序
while（A任务未完成） 段共享某些公共变量，
… n++；
则一个程序的执行会 改变另一个程序的变
wh……pilrein（tfB（任”务n 未is %完d成\n）”,n）;量行关。结。那果么与， 执程 行序 速的 度执 有
n=0;
…
coend
15
并发执行的特点（2）
ELSE W:=1 RETURN
50
开锁原语UNLOCK(W)
W表示锁位，当某进程退出临界区前执 行。
W:=0 RETURN
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进程使用临界资源的操作
进程A
进程B
上锁原语
上锁原语
进入A的临界区
进入B的临界区
开锁原语
开锁原语
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锁原语实现互斥
两个进程A和B，临界区分别为CSA和CSB。
进程A
进程B
①程序是指令的有序集合，是静态概念；进程是 程序在处理机上的一次执行过程，是动态概念。 程序可以长期保存，而进程有一定的生命期， 动态产生和消亡（创建 撤消）。
②进程具有并行特性，能与其它进程并行活动。 表现为两方面：独立性和异步性，即在不考虑 资源共享的情况下，各进程的执行是独立的， 执行速度是异步的。
第三章 进程及进程管理