2第二章处理机管理一1

• 3.可再现性
只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序多次重复执行， 不论是“走走停停”还是“不停顿”，都获得相同的结果。
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三、程序并发执行
I1 I2 I3 I4
C1
C2
C3
C4
P1
P2
P3
P4
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四、并发程序执行的条件
• 1．定义
• 程序Pi 在执行期间所需引用的诸变量ai的集合， 称为Pi的读集，记作R(Pi)={a1,a2,a3,…,am}。 • 程序Pi在执行期间所需改变的诸变量bj的集合， 称为Pi的写集，记作W(Pi)={b1,b2,b3,…,bm}。
• 阻塞-->就绪
–当所等待的事件发生时
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就绪 时间片完 I/O完成 进程调度
阻塞
I/O请求
执行
图 2-5 进程的三种基本状态及其转换
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执行

就绪
阻塞
进程的状态及其转换
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引入新状态（创建）和终止状态的原因：
• 由于OS在建立一个新进程时，通常分为2步：第一步是为 新登录的用户程序（分时系统）创建进程，并为他分配部 分资源，此时进程即处于新状态。第二步是具备了所需资 源，把新创建的进程送入就绪队列，一旦进程进入就绪队
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执行 就绪 阻塞
进程的状态及其转换
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进程转换
• 就绪 --> 执行
–调度程序选择一个新的进程运 行
• 执行 --> 就绪
–执行进程用完了时间片 –执行进程被中断，因为一高优 先级进程处于就绪状态。
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进程转换（续1） • 执行 --> 阻塞
–当一进程必须等待时 •OS尚未完成服务 •对一资源的访问尚不能进行 •初始化I/O 且必须等待结果 •等待某一进程提供输入
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• 定义：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。
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2.进程与程序的区别
• (1)从定义上看，进程是程序处理数据的过程，而程序是
一组指令的有序集合； • (2)进程具有动态性、并发性、独立性和异步性等，而程 序不具有这些特性； • (3) 从 进 程 结 构 特 性 上 看 ， 它 包 含 程 序 （ 以 及 数 据 和
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写出下列4条语句的读集、写集。
• • • • • 语句 P1:a=x+y P2:b=z+1 P3:c=a+b P4:d=c-2 读集 R(P1)={x,y} R(P2)={z} R(P3)={a,b} R(P4)={c} 写集 W(P1)={a} W(P2)={b} W(P3)={c} W(P4)={d}
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2) 进程状态的转换
readya readys (1) 活动就绪→静止就绪。 suspend
(2) 活动阻塞→静止阻塞。
readys (3) 静止就绪→活动就绪。
(4) 静止阻塞→活动阻塞。
readya active
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执行
起 挂
请 求 I/O
激活 活动 就绪 激活 挂起 静止 就绪
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2．定理
• 如果两个程序P1和P2满足下述条件，它们便能并发执行， 否则不能。 • R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={} 即当两个程序的读集与写集的交集以及写集与写集的交集 都为空集时，它们可以并发执行，否则不行。该定理是程序 并发执行的条件，是Bernstein在1966年提出的，故称 Bernstein条件。
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写出下列4条语句的读集、写集。
• • • • • 语句 P1:a=x+y P2:b=z+1 P3:c=a+b P4:d=c-2 读集 R(P1)={x,y} R(P2)={z} R(P3)={a,b} R(P4)={c} 写集 W(P1)={a} W(P2)={b} W(P3)={c} W(P4)={d}
• 1．进程的三种基本状态
（1）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要
的资源，只要能再获得处理机，便可立即执行
（2）执行（Running）状态：当进程已获得处理机，其程序正在
处理机上执行，
（3）阻塞（Blocked）状态：正在执行的进程，由于等待某事件发
生而无法执行时，便放弃处理机而处于暂停状态。
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二、
• • • • •
进程的特性及与程序的区别
• 1.进程的五个特性
(1)结构特性：从结构上看，每个进程都由程序段、数据段和一个PCB三部 分组成。 (2) 动态性：生命周期。即它由系统“创建”而诞生，因被“调度”而执行， 因得不到资源而暂停，最后因被“撤消”而消亡。 (3)并发性：是指不同进程的动作在时间上可以重叠，即系统内的多个进程 是可以并发执行的。 (4)独立性：指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是申请拥有 系统资源的基本单位。 (5)异步性：指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
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P1
P2 • 应当注意，前趋图 中必须不存在循环， P5 但在图2-2(b)中 P3 P8 却有着下述的前趋P9 关系： P6 • S2→S3, S3→S2 P4 P7 (a) 具有九个结点的前趋图
S1
S2
S3
(b) 具有循环的前趋图
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画出这四条语句的前趋图 : 。
• • • • • 语句 P1:a=x+y P2:b=z+1 P3:c=a+b P4:d=c-2 读集 R(P1)={x,y} R(P2)={z} R(P3)={a,b} R(P4)={c} 写集 W(P1)={a} W(P2)={b} W(P3)={c} W(P4)={d}
释 放
活动 阻塞
挂起
静止 阻塞
图 2-6 具有挂起状态的进程状态图
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释 放
问题：
• 1.在进程状态转换时，下列哪一种状态转换是不可能发生 的？ A)就绪态→运行态 B)运行态→就绪态
C)运行态→阻塞态
时该进程的状态将（ c）。 A.从就绪变为运行 C.从运行变为阻塞
D)阻塞态→运行态
• 2．某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此 B.从运行变为就绪 D.从阻塞变为就绪
PCB）；
• (4)进程和程序并非一一对应。
B 在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是（ ）。 • A. 改善用户编程环境
• B. 描述程序动态执行过程的性质 • C. 使程序与计算过程一一对应 • D. 提高程序的运行速度
为了使多个程序并发运行,以改善资源利用率,提高系统吞吐量
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三、
进程的基本状态及其转换
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一、 进程的定义
• “进程”这一术语，在60年代初期，首先在美国MIT的MULTICS系统 和IBM公司的CTSS/360系统中引入。其中能反映进程实质的定义有： • （1）进程是程序的一次执行。 • （2）进程是可以和其他计算并发执行的计算。 • （3）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动。 • （4）进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分 配和调度的一个独立单位。 • （5）进程是进程实体的一次活动。
S3
(b) 具有循环的前趋图
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图 2-2 前趋图
对于图 2-2(a)所示的前趋图， 存在下述前趋关系：
P1→P2, P1→P3, P1→P4, P2→P5, P3→P5, P4→P6, P4→P7,
P5→P8, P6→P8, P7→P9, P8→P9 或表示为： P={P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9} →={ (P1, P2), (P1, P3), (P1, P4), (P2, P5), (P3, P5), (P4, P6), (P4, P7), (P5, P8), (P6, P8), (P7, P9), (P8, P9)}
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四、
进程控制块——PCB Process Control Block
• PCB是系统为了描述和控制进程的运行而为进程定义的 一种数据结构，
• 它是进程实体的一部分，是进程存在的唯一标志，也是
操作系统中最重要的结构体类型的数据结构。 • PCB中存放着操作系统所需的用于描述进程的当前情况 以及控制进程运行的全部信息。
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一、
顺序程序的执行
• 单道系统中，程序是顺序执行的，即程序在执行时，必须 按照某种先后次序进行，仅当前一操作执行完后，才能执 行其后续操作。因此在某一时刻，系统的各个部分中只有 一部分在工作。
I1
C1
P1
I2
C2
P2
程序的顺序执行
2
如对于以下三条语句的程序段：
序的顺序执行
• S1: I2 • S2: • S3:
状态进一步细分为活动就绪状态（未被挂起的就绪进 程）和静止就绪状态（被挂起的就绪进程）两种。把
进程的阻塞状态也细分为活动阻塞状态（未被挂起的
阻塞进程）和静止阻塞状态（被挂起的阻塞进程）
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3. 挂起状态 1) 引入挂起状态的原因 (1) 终端用户的请求。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
• R(P1)∩W(P2)∪R(P2)∩W(P1)∪W(P1)∩W(P2)={}
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程序并发执行的特征
I1 I2 I3 I4
C1
C2
C3
C4
P1
P2
P3
P4
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程序并发执行时的特征：
• 间断性
程序在并发执行时，由于共享资源，或者为完成同一任务而相互 合作，致使在并发程序间形成了相互制约的关系。
• 失去封闭性
列，它便由新态变为就绪状态。