第2章进程的描述与控制

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操作系统第二章PPT课件

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2.1.3 进程挂起
有挂起状态的进程转换图
创建准许就绪
激活事件发生
挂起
就绪挂起
分派超时
运行准许
等待事件
消失
(a) 带有一个挂起状态
创建
准许
准许
挂起
就绪，挂起
事件发生
阻塞挂起
激活挂起
激活
就绪
事件发生阻塞
分派超时
运行
等待事件
释放
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消失
(b) 带有两个挂起状态
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2.1.3 进程挂起
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2.4.1 线程及其管理
2.线程的定义及特征
线程是进程内的一个相对独立的、可独立调度和指派的执行单元。
线程具有以下性质：
• 线程是进程内的一个相对独立的可执行单元。
• 线程是操作系统中的基本调度单元。
• 一个进程中至少应有一个线程。
• 线程并不拥有资源，而是共享和使用包含它的进程所拥有的所有资源。
• ③当运行中获取用户程序提出的某种请求后，OS可以代用户程序产生进程以实现某种功能，使用户不必等待。
• ④基于应用进程的需要，由已存在的进程产生另一个进程，以便使新程序以并发运行方式完成特定任务。
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2.1.1 进程产生和终止
2.进程终止导致进程终止的事件大致有14种：正常结束、超时限制、内存不足、超界、保护错误、算术错误、超越时限、I/O 失败、非法指令、特权指令、错误使用数据、操作员或OS干预、父进程终止、父进程需要。
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2.3.1 执行模式
大多数处理器都至少支持两种执行模式，一种是同操作系统有关的模式，另一种则是同用户程序有关的模式。较低特权模式称为用户模式。较高特权模式指系统模式、控制模式或内核模式。内核是操作系统中最核心功能的集合。

操作系统第二章进程的描述与控制题目

操作系统第⼆章进程的描述与控制题⽬1-1. 下⾯对进程的描述中，错误的是。

A.进程是动态的概念B. 进程执⾏需要处理机C.进程是有⽣命周期的D. 进程是指令的集合【答案】D动态的，有⽣命周期的。

【解析】【解析】程序是指令的集合。

⽽进程是程序的⼀次执⾏，是动态的，有⽣命周期的。

1-2. 分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是 ()A. 就绪状态B. 执⾏状态C. 阻塞状态D. 撤消状态【答案】B【解析】分配到必要地资源获得处理机时的进程状态是执⾏状态。

1-3.程序的顺序执⾏通常在①的⼯作环境中，具有以下特征②。

程序的并发执⾏在③的⼯作环境中，具有如下特征④。

A. 单道程序B.多道程序C. 程序的可再现性D. 资源共享【答案】①A ②C ③B ④D。

【解析】程序的顺序执⾏通常在单道程序的⼯作环境中，具有程序结果的可再现性特征；程序的并发执⾏在多道程序的⼯作环境中，具有共享资源的特征。

1-4. 下列进程状态变化中，变化是不可能发⽣的A. 运⾏——就绪B.运⾏—— 等待C. 等待——运⾏D. 等待——就绪【答案】C【解析】当调度程序为某就绪状态的进程分配了处理机时，该进程便由就绪状态变为执⾏状态；正在执⾏的进程因等待发⽣某事件⽽⽆法执⾏时，该进程由执⾏状态变为等待状态；当处于等待状态的进程所等待的事件发⽣时，该进程由等待状态变为就绪状态；正在执⾏的进程如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，该进程由执⾏状态变为就绪状态。

等待——运⾏不可能发⽣，就绪—— 等待不可能发⽣。

运⾏不可能发⽣，就绪唯⼀的双向箭头是运⾏运⾏——就绪，就绪——运⾏唯⼀的双向箭头是1-5. 当时，进程从执⾏状态转变为就绪状态。

A. 进程被调度程序选中B. 时间⽚到C. 等待某⼀事件D.等待的事件发⽣【答案】B。

【解析】正在执⾏的进程，如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，则该进程由执⾏状态转变为就绪状态。

就绪——运⾏ C. 等待某⼀事件运⾏—— 阻塞 D.等待的事件发⽣等待——就绪A. 进程被调度程序选中，进程被调度程序选中，就绪1-6. 如果系统中有n个进程，则就绪队列中进程的个数最多为。

操作系统--习题课1-第二章

第二章进程的描述与控制-习题【例1】我们为某临界区设置一把锁W，当W=1时，表示关锁；W=0时表示锁已经打开。

试写出开锁和关锁原语，并利用他们实现互斥。

分析：在用锁实现互斥时，必须为每个临界资源设置一把锁W，值得注意的是锁W只能有开或关两种状态，相应地W只能取0或1两个值。

进行关锁操作时，若W处于开的状态，则表示相应的临界资源空闲，进程只需将锁的状态置为关，便可直接进入临界区；否则，若W已处于关状态，则表示其他进程正在使用临界资源，故执行关锁操作的进程必须等待。

进行开锁操作时，则必须将锁的状态置为开状态，以允许其他进程使用临界资源。

答：相应的关锁原语lock(W)和开锁原语unlock(W)可描述为：lock(W): while(W==1);W=1;unlock(W): W=0;在利用关锁原语和开锁原语实现进程互斥时，可将临界区CS放在其间，即：lock(W);CS;unlock(W);【例2】在所示图中，有一计算进程和打印进程，他们共享一个单缓冲区，计算进程不断地计算出一个整型结果并将它放入单缓冲区中，打印进程则负责从单缓冲区中取出每一个结果进行打印，请用信号量来实现它们的同步关系。

分析1：可从临界资源的角度来思考，先找临界资源，并为每种资源设置信号量，在访问临界资源之前加wait操作来申请资源，访问完临界资源后加signal操作来释放临界资源。

本题中有两类临界资源，第一类是计算进程争用的空闲缓冲区，初始状态下有一个缓冲区可供使用，故可为它设置初值为1的信号量empty；第二类是打印进程争用的已放入缓冲中的打印结果，初始状态下缓冲中无结果可供打印，故可为它设置初值为0的信号量full。

答1：具体的同步算法可描述为：semaphore full=0, empty=1;int buffer;cp(){int nextc;while(1){compute the next number in nextc;wait(empty);buffer=nextc;signal(full);}}pp(){int nextp;while(1){wait(full);nextp=buffer;signal(empty);print the number in nextp;}}main(){cobegincp(); pp();coend}其实，本题是一个n=1的生产者—消费者问题，与常规的生产者—消费者问题的算法比较一下，可以发现：单缓冲的情况下，缓冲区只需要简单变量来描述，而不必再用数组；另外，也不再需要in(out)指针来指示产品放到（取自）哪个缓冲区，而且，由于此时生产者、消费者不可能同时访问缓冲区，所以原来的mutex信号量也不再需要。

【操作系统】《计算机操作系统》汤小丹第2章进程的描述和控制

【操作系统】《计算机操作系统》汤⼩丹第2章进程的描述和控制博主：海底淤泥1.什么是前趋图？为什么要引⼊前趋图？前趋图：⼀个有向⽆循环图，它⽤于描述进程之间的先后顺序作⽤：更好描述程序的顺序和并发执⾏情况2.试画出下⾯四条语句的前趋图S1:a=x+y S2:b=z+1 S3:c=a-b S4:w=c+1 S1->S3 S2->S3 S3->S43.为什么程序并发执⾏会产⽣间断特征？程序在并发执⾏时，由于它们共享系统资源，以及为完成同⼀项任务相互合作，⾄使在这些并发程序之间形成了相互制约的关系4.程序并发执⾏时为什么会失去封闭性和可再现性？失去封闭性：当系统存在着多个可以并发执⾏的程序时，系统中的各种资源将为它们所共享，⽽这些资源的状态也由这些程序来改变，导致其中任意程序运⾏时，其环境都必然会受到其他程序的影响。

失去可再现性：程序并发执⾏时，由于失去了封闭性，其计算结果必然将与并发程序的执⾏速度有关，从⽽使程序的执⾏失去了可再现性5.在操作系统中为什么要引⼊进程的概念？它会产⽣什么影响？为了使程序并发执⾏，并且可以对并发执⾏的程序加以描述和控制，⼈们引⼊了“进程”的概念。

影响：使程序并发执⾏，进程实体和其他进程实体并发执⾏6.试从动态性、并发性、和独⽴性上⽐较进程和线程动态性：进程实体有⼀定⽣命期，是动态的；⽽程序是⼀组有序指令集合，并存放在某种介质上，其本⾝不具有活动意义，是静态的并发性：进程可以并发执⾏，没有PCB的程序是不能并发执⾏的独⽴性：进程实体是⼀个能独⽴运⾏，独⽴获得资源和独⽴接受调度的基本单位。

未建⽴PCB的程序不能作为⼀个独⽴的单位参与运⾏7.试说明PCB的作⽤具体表现在什么⽅⾯，为什么说PCB是进程存在的唯⼀标志？ PCB描述进程是基本情况和活动过程，进⽽控制和管理进程。

创建进程：创建进程实体的PCB 撤销进程：撤销进程实体的PCB8.PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息？1.进程标识符2.处理机状态3.进程调度信息4.进程控制信息9.进程控制块的组织⽅式有哪⼏种？1.线性⽅式2.连接⽅式3.索引⽅式10.何谓操作系统内核？内核的主要功能是什么？通常将⼀些硬件紧密相关的模块、各种常⽤设备的驱动程序以及运⾏频率较⾼的模块，都安排在紧靠硬件的软件层次中，将它们常驻内存，被称为操作系统内核功能：1.对重要软件进⾏保护，防⽌遭到其他程序的破坏 2.提⾼OS的运⾏效率11.试说明进程在三个基本状态之间转换的经典原因就绪->执⾏：进程调度执⾏->就绪：时间⽚完执⾏->阻塞：I/O请求阻塞->就绪：I/O完成12.为什么要引⼊挂起状态？该状态有哪些性质？原因：1.终端⽤户的需要 2.⽗进程的请求 3.负荷调节的需要 4.操作系统的需要性质：1.若程序正在执⾏，将暂停执⾏ 2.若原本处于就绪状态，则该程序不接受调度13.在进⾏进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？1.通⽤寄存器2.指令计数器3.程序状态字PSW4.⽤户栈指针14.试说明引起进程创建的主要事件。

第二章、进程的描述与控制

第⼆章、进程的描述与控制第⼆章、进程的描述与控制2.1 前趋图和程序执⾏2.1.1 前趋图概念：所谓前趋图：指⼀个有向⽆循环图（DAG）,它⽤于描述进程之间执⾏的先后顺序。

2.1.2 程序顺序执⾏特征：顺序性封闭性：指程序在封闭的环境中运⾏，程序运⾏时独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变，程序⼀旦开始执⾏，其执⾏结果不受外界因素影响可再现性：只要条件相同还会得到相同的执⾏结果。

2.1.3 程序并发执⾏特征：间断性失去封闭性不可在现性2.2进程的描述2.2.1 进程的定义和特征定义为了使程序并发执⾏，并且可以对并发执⾏的程序加以描述和控制，⼈们引⼊了进程的概念。

为了使参与并发执⾏的每个程序都能独⽴运⾏，在操作系统中必须为之分配⼀个专门的数据结构，称为进程控制块（PCB）。

系统利⽤PCB 来描述进程的基本情况和活动过程，进⽽控制和管理进程。

因此进程的定义为：由程序段、相关的数据段和由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成的进程实体。

⽐较典型的定义有：进程是程序的⼀次执⾏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进程是具有独⽴功能的程序在⼀个数据结合上运⾏的过程，它是系统进⾏资源分配和调度的⼀个独⽴单位。

进程的特征动态性并发性独⽴性异步性2.2.2 进程的基本状态以及转换进程三种基本状态由于多个进程在并发执⾏时共享系统资源，致使他们在运⾏过程中呈现间断性的运⾏规律，所以进程在⽣命周期内可能具有不同状态。

⼀般⽽⾔，每个进程⾄少应处于以下三种基本状态：就绪（Ready）状态指进程已处于准备好运⾏的状态，即进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU就可以⽴即执⾏。

如果有多个就绪状态的进程。

就绪队列通常按照⼀定的策略排成⼀个队列，称该队列为就绪队列执⾏(Running)状态指进程已经获得CPU，其程序正在执⾏的状态。

在单处理机系统中，只有⼀个进程处于执⾏状态，⽽多处理机系统则有多个进程处于阻塞（Block）状态指正在执⾏的进程由于发⽣某事件（如I/O请求、申请缓冲区失败等）暂时⽆法继续执⾏时的状态，即进程的执⾏受到了阻塞。

计算机操作系统原理第二章进程描述与控制

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两个并发程序方案

设有一台标准输入设备（键盘），和一台标准输出设备（显示器或打印机），输入程序负责从标准设备中读取一个字符，送缓冲区中。输出程序从缓冲区中取数据，送标准设备输出。
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两个并发程序方案
f
标准输入（键盘）
输入程序缓冲区输出程序
g
标准输出（打印机）
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两个并发程序方案
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前趋图
前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。结点：一个程序段或进程，乃至一条语句
有向边：偏序或前趋关系
把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node) 没有后继的结点称为终止结点(Final Node) 每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点所含有的程序量或结点的执行时间。
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进程状态模型
进程状态转换
原状态创建 OS根据作业控制请求；分时系统用户登录；进程产生子进程而创建进程转换后状态运行 × 就绪 × 阻塞 × 终止 ×
创建
×
×
OS准备运行新的进程
×
×
（转下表）
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进程状态模型
原状态创建运行 × 运行 × 转换后状态就绪超时；OS服务请求；OS响应具有更高优先级的进程；进程释放控制阻塞 OS服务请求；资源请求；事件请求终止进程完成，进程夭折
2.5 进程同步 2.6 经典进程的同步问题 2.7 管程机制 2.8 进程通信
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2.1 进程描述

2.1.1 程序的顺序执行 2.1.2 程序的并发执行 2.1.3 进程的定义

第二章进程的描述与控制PPT课件

进程定义：“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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进程的特征
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。
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。
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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”。
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(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。
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例：观察者/报告者
Байду номын сангаас
观察者：
报告者：
begin
begin
repeat
repeat
wait a car go through
deley 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 ；

计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第2章进程

对于进程的定义，从不同的角度可以有不同的定义，其中较典型的定义有：
(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) 进程是具有独立功能的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。
进程与程序的主要区别
1）程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态概念。
图2-6 进程的五种基本状态及转换
2.2.3 挂起操作和进程状态的转换 1. 挂起操作的引入：使正在执行的进程暂停执行；引入挂起操作的原因，是基于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
与挂起原语Suspend相应的是激活原语Active
如图2-9所示，OS管理的这些数据结构一般分为以下四类：内存表、设备表、文件表和用于进程管理的进程表，通常进程表又被称为进程控制块PCB。
图2-9 操作系统控制表的一般结构
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。 (2) 能实现间断性运行方式。 (3) 提供进程管理所需要的信息。 (4) 提供进程调度所需要的信息。 (5) 实现与其它进程的同步与通信。
图2-5 进程的三种基本状态及其转换
3. 创建状态和终止状态 1) 创建状态如前所述，进程是由创建而产生。创建一个进程是个很复杂的过程，一般要通过多个步骤才能完成：如首先由进程申请一个空白PCB，并向PCB中填写用于控制和管理进程的信息；然后为该进程分配运行时所必须的资源；最后，把该进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。但如果进程所需的资源尚不能得到满足，比如系统尚无足够的内存使进程无法装入其中，此时创建工作尚未完成，进程不能被调度运行，于是把此时进程所处的状态称为创建状态。

实验一进程控制与描述

死锁检测
死锁检测是通过检测系统状态是否满足死锁条件来确定系统是否处于死锁状态。
死锁解除
死锁解除是当系统检测到死锁状态时采取措施来解除死锁的过程。
资源有序分配法
资源有序分配法是一种预防死锁的方法，通过为每个资源分配一个唯一的序号，并要求进程按照序号递增的顺序请求资源来避免产生循环等待条件。
03 进程描述
实验一：进程控制与描述
目录
• 进程控制概述 • 进程控制机制 • 进程描述 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析
01 进程控制概述
进程的定义与特性
总结词
进程是程序的一次执行，具有动态性、并发性、制约性、独立性和制约性等特性。
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详细描述
进程是程序在计算机上的一次执行过程，它具有动态性，即进程的状态可以在运行过程中改变；并发性，即进程可以同时存在于多个状态；制约性，即进程间的相互制约关系；独立性，即进程是独立的，不受其他进程的影响；制约性，即进程间的相互制约关系。
04 实验步骤与操作
实验环境搭建
准备实验所需的操作系统环境，如Linux 或Windows。
配置网络连接，确保实验过程中能够访问外部资源。
安装必要的软件工具，如任务管理器、终端等。
进程创建与终止实验
01 打开任务管理器或终端，
查看当前运行的进程。
观察并记录进程的创建过程和结果，包括进程
PCB中包含了进程标识符、进程状态、内存指针、文件描述符表等信息。
通过PCB，操作系统可以对进程进行创建、切换、终止等操作，实现对进程的统一管理。
进程状态信息
1
进程状态信息是指描述进程当前状态的变量和数据结构。

计算机操作系统第四版-汤小丹-教案

Leabharlann 图1-6 多道程序的运行情况
2. 多道批处理系统的优缺点多道批处理系统的优缺点如下： (1) 资源利用率高。引入多道批处理能使多道程序交替运行，以保持CPU处于忙碌状态；在内存中装入多道程序可提高内存的利用率；此外还可以提高I/O设备的利用率。 (2) 系统吞吐量大。能提高系统吞吐量的主要原因可归结为：① CPU和其它资源保持“忙碌”状态；② 仅当作业完成时或运行不下去时才进行切换，系统开销小。
图1-4 单道批处理系统的处理流程
2. 单道批处理系统的缺点单道批处理系统最主要的缺点是，系统中的资源得不到充分的利用。这是因为在内存中仅有一道程序，每逢该程序在运行中发出I/O请求后，CPU便处于等待状态，必须在其 I/O完成后才继续运行。又因I/O设备的低速性，更使CPU的利用率显著降低。图1-5示出了单道程序的运行情况，从图可以看出：在t2～t3、t6～t7时间间隔内CPU空闲。
图1-2 I/O软件隐藏了I/O操作实现的细节
1.1.3 推动操作系统发展的主要动力 1．不断提高计算机资源利用率 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. 不断提出新的应用需求
1.2 操作系统的发展过程
在20世纪50年代中期，出现了第一个简单的批处理OS； 60年代中期开发出多道程序批处理系统；不久又推出分时系统，与此同时，用于工业和武器控制的实时OS也相继问世。 20世纪70到90年代，是VLSI和计算机体系结构大发展的年代，导致了微型机、多处理机和计算机网络的诞生和发展，与此相应地，也相继开发出了微机OS、多处理机OS和网络OS，并得到极为迅猛的发展。
目录
第一章操作系统引论第二章进程的描述与控制第三章处理机调度与死锁第四章存储器管理第五章虚拟存储器第六章输入输出系统第七章文件管理第八章磁盘存储器的管理第九章操作系统接口第十章多处理机操作系统第十一章多媒体操作系统第十二章保护和安全

OS--第二章

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。
程序并发执行的前趋图程序并发执行
2.1.2进程的描述进程的描述
1.进程的三个基本状态 1.进程的三个基本状态
运行态/执行态（Running）：当一个进程在处理运行态/执行态（Running）：）：机上运行时，则称该进程处于运行状态。就绪态（Ready）：）：一个进程获得了除处理机外就绪态（Ready）：的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行，则称此进程处于就绪状态。阻塞态（Blocked）：）：（又称挂起状态、等待状阻塞态（Blocked）：态）：一个进程正在等待某一事件发生（例如请求I／O而等待I／O完成等）而暂时仃止运行，这时即使把处理机分配给进程也无法运行，故称该进程处于阻塞状态。
进程的三个基本状态转换图 P29 图2-3 进程的三个基本状态转换图
运行态时间片已用完进程调度等待事件已发生阻塞态等待某一事件发生
就绪态
2.进程状态的转换
三个基本状态之间可能转换和转换原因如下：就绪态―― 运行态：当处理机空闲时，进程调度程序必将 ――＞就绪态――＞运行态处理机分配给一个处于就绪态的进程，该进程便由就绪态转换为运行态。运行态―― 阻塞态：处于运行态的进程在运行过程中需要 ――＞运行态――＞阻塞态等待某一事件发生后（例如因I／O请求等待I／O完成后），才能继续运行，则该进程放弃处理机，从运行态转换为阻塞态。阻塞态―― 就绪态：处于阻塞态的进程，若其等待的事件 ――＞阻塞态――＞就绪态已经发生，于是进程由阻塞态转换为就绪态。运行态―― 就绪态：处于运行状态的进程在其运行过程中， ――＞运行态――＞就绪态因分给它的处理机时间片已用完，而不得不让出（被抢占）处理机，于是进程由运行态转换为就绪态。 • 而阻塞态――＞运行态和就绪态――＞阻塞态这二种状态转换不可能发生。

第2章进程的描述和控制

引起阻塞和唤醒的事件
请求系统服务
启动某种操作
新数据尚未到无新工作可做
• 进程阻塞过程 –正在执行的进程，发生上述事件时，自身调用有关阻塞原语，进入等待队列。进程的主动性行为。 –进程由运行态变为阻塞态 –引起处理机调度。 –例如UNIX:暂停一段时间sleep；暂停并等待信号pause；等待子进程暂停或终止wait。
1 2 3
• 顺序执行的特征： – 顺序性：按照程序结构所指定的次序执行（可能有分支或循环） – 封闭性：独占全部资源，计算机的状态只由于该程序的控制逻辑所决定，结果不受外界因素的影响 – 可再现性：初始条件相同则结果相同。
2）程序的并发执行
• 引入并发执行的目的是为了提高资源利用率。 • 并发执行的特征（在不加入任何系统控制情况下）： – 间断性：表现为“走走停停”，一个程序可能走到中途停下来，失去原有的时序关系； – 失去封闭性：共享资源，受其他程序的控制逻辑的影响。如：一个程序写到存储器中的数据可能被另一个程序修改，失去原有的不变特征。 – 失去可再现性：失去封闭性－>失去可再现性；外界环境在程序的两次执行期间发生变化，失去原有的可重复特征。
执行指针就绪队列指针
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9 4 3 0 8
阻塞队列指针空闲队列指针
7 9 0 0
索引方式
执行指针
PCB1 PCB2
PCB3
就绪表指针
PCB4 PCB5 PCB6
阻塞表指针
PCB7
2.2
进程控制
• 进程管理中最基本功能是进程控制 • 进程控制任务： – 进程的创建、终止、进程状态的转变等 • 进程控制一般由OS内核的原语（primitive）来实现。 – 原语：由若干条指令构成的“原子操作 (atomic operation)”过程，作为一个整体而不可分割－－要么全都完成，要么全都不做。 – 许多系统调用是原语。但并不是所有的系统调用都是原语

计算机进程的描述与控制思维导图

软件同步机制:都没有解决让权等待，而且部分方法还会产生死锁的情况
关中断
利用Tes - n -Se 指令实现互斥
硬件同步机制
利用 w 指令实现进程互斥
整型信号量
由于整型信号量没有遵循让权等待原则，记录型允许负数，即阻塞链表
记录型信号量
进程同步机制
进程同步
D型信号量
进程控制
理解: D型号量的w i 和 i n 仅能对信号施以加1或减1操作，意味着每次只能对某类临界资源进行一个单位的申请或释放。当一次需要N 个单位时，便要进行N次w i 操作，这显然是低效的，甚至会增加死锁的概率。此外，在有些情
进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是进程是程序在数据集上的一次执行
程序是构成进程的组成部分，一个程序可对应多个进程，一个进程可包括多个程序
进程的运行目标是执行所对应的程序
从静态看，进程由程序、数据和进程控制块（ P B）组成
就绪状态 ea
进程的三种基本状态
执行状态 n n
阻塞状态 lo
进程的基本状态及转换
进程的阻塞与唤醒
互斥——竞争同步——协作
间接相互制约关系直接相互制约关系
un ac
进程的挂起与激活
两种形式的制约关系
临界资源
进入区 n ec i
临界区 i ic ec i 退出区 i ec i
分区
剩余区 m n
ec i
1.空闲让进
2.忙则等待 3.有限等待
同步机制应遵循的规则
4.让权等待
基本概念
三种基本状态的转换创建状态和终止状态
五状态进程模型
注意
阻塞态->运行态和就绪态->阻塞态这二种状态转换不可能发生

操作系统第二章习题

第二章进程的描述与控制1、在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有封闭性和可在现性特征。

2、并发进程之间的相互制约，是由于他们共享资源和相互合作而产生的，因而导致程序在并发执行时具有间断性或异步性特征。

3、程序并发执行与顺序执行是相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性。

4、引入进程的目的是使程序能正确地并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，而引入线程的目的是减少并发执行的开销，提高程序执行的并发程度。

5、进程由进程控制块（PCB）、程序段和数据段组成，其中PCB是进城存在的唯一标志。

6、进程最基本的特征是动态性和并发性，除此之外，它还有独立特征和异步性特征。

7、由于进程的实质是程序的一次执行，故进程有动态性的基本特征，该特征还表现在进程由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡，即进程具有一定的生命期。

8、引入进程带来的好处提高资源利用率和增加系统吞吐量。

9、当前正在执行的进程由于时间片用完而暂停执行时，该进程应转变为就绪状态；若因发生某种事件而不能继续执行时，应转为阻塞状态；若因终端用户的请求而暂停执行时，他应转为静止就绪状态。

10、用户为阻止进程继续运行，应利用挂起原语，若进程正在执行，应转变静止就绪状态，以后，若用户要恢复期运行，应利用激活原语，此时进程应转变为活动就绪状态。

11、系统中共有5个用户进程，且当前CPU在用户态下执行，则最多可有4个用户进程处于就绪状态，最多可有4个用户进程处于阻塞状态；若当前在核心态下执行，则最多可有4个用户进程处于就绪状态，最多可有5个用户进程处于阻塞状态。

12、为了防止OS本身及关键数据（如PCB等），遭受到应用程序有意或无意的破坏，通常也将处理机的执行状态分成用户态和系统态两种状态。

13、进程同步主要是对多个相关进程在执行次序上进行协调。

14、同步机制应遵循的准则有空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待。

第二章进程的描述与控制

第二章进程的描述与控制1. 以下有关进程的描述中,错误的是（） [单选题] *A 进程是动态的概念B 进程执行需要处理器C 进程是有生命周期的D 进程是指令的集合(正确答案)2. 以下关于进程的描述中,正确的是（） [单选题] *A 进程获得CPU运行是通过调度实现的(正确答案)B 优先级是进程调度的重要依据,一旦确定就不能改变C 在单CPU的系统中,任意时刻都有一个进程处于运行状态D 进程申请CPU得不到满足时,其状态变为阻塞3.以下关于进程的描述中,（）最不符合操作系统对进程的理解 [单选题] *A 进程是多个程序并行环境中的完整的程序(正确答案)B 进程可以由程序、数据和进程控制块描述C 线程是一种特殊的进程D 进程是程序在一个数据集合上运行的程序,是系统进行资源分配和调度的独立单位。

4. 一个进程是（） [单选题] *A 由处理器执行的一个程序B 一个独立的程序+数据集C PCB结构、程序和数据的组合(正确答案)D 一个独立的程序5. 并发进程是指（） [单选题] *A 可并行执行的进程B 可同一时刻执行的进程C 可同时执行的进程(正确答案)D 不可中断的进程6.在单处理器系统中实现并发技术后,（） [单选题] *A 各进程在某一时刻并行运行,CPU和I/O设备间并行工作B 各进程在一个时间内并行运行,CPU和I/O设备间串行工作C各进程在一个时间段内并行运行,CPU和I/O设备间并行工作(正确答案)D 各进程在某一个时刻并行运行,CPU和I/O设备间串行工作7.在多道程序设计环境下,操作系统分配资源以（）为基本单位 [单选题] *A 程序B 指令C 进程(正确答案)D 作业8. 分配到必要的资源并获得处理器时间的进程状态是（） [单选题] *A 就绪状态B 运行状态(正确答案)C 阻塞状态D 撤销状态9. 当一个进程处于这样的状态时,（）称为阻塞状态 [单选题] *A 它正等着输入一批数据(正确答案)B 它正等着进程调度C 它正等着分给它一个时间片D 它正等着进入内存10. 某个运行中的进程要申请打印机,它将变为（） [单选题] *A 就绪态B 阻塞态(正确答案)C 创建态D 撤销态11. 以下进程状态转换中,（）转换是不可能发生的。

华南理工大学操作系统课件第2章进程描述与控制

1. 进程挂起的状态即使运行多个程序，处理器在大多数时间仍处
于空闲状态。由于I/O操作比CPU计算慢得多，故常会出现内存中所有进程都等待I/O的现象。
它们不需要CPU，但仍然占据内存！
如何提高效率？再建立一些新进程？内存会不够用！
为此可采用交换方法，将内存中的一部分进程转移到磁盘中。
需增加一个新的挂起状态，当内存所有进程阻塞时，操作系统可将一进程置为挂起状态并交换到磁盘，再调入另一进程执行。与原有的阻塞和就绪状态结合：阻塞挂起状态和就绪挂起状态。
在进程运行过程中，由于自身进展情况及外界环境的变化，它们的状态不断发生变化。
运行态Running、非运行状态划分为：
就绪态Ready 阻塞态Blocked。还有创建New和终止Exit两种状态。
18
2.1.2 进程状态模型
创建
准许就绪
事件发生
阻塞
分派超时
运行
等待事件
释放终止
• 运行：进程已占有 CPU，当前处于运行状态。 • 就绪；进程已准备好运行，等待获得 CPU。 • 阻塞；进程等待某些事件发生（如I/O操作）后才能运行。 • 创建：进程刚产生，但还未被操作系统提交到可运行进程队列（就绪队列）中。
38
PCB的组织
39
PCB的组织
40
小结
➢ 为什么要引入进程的概念？ ➢ 进程的定义
与程序概念的区别联系
➢ 进程的状态
变迁模型
➢ 进程的描述
数据结构、进程映像、PCB
Linux源码
41
2.3 进程控制
操作系统负责控制和管理进程的产生、执行和消亡的整个过程，这主要通过对它们的控制操作实现。 ➢ 单个进程

chap2进程管理

end
S6
例题
设有一个作业由4个进程组成，这4个进程必须按下图所示的次序运行，试用P、V操作表达4个进程的同步关系。 a
P2
P1
b
P3
c
P4
d
习题1

1. 在多进程的系统中，为了保证公共变量的完整性，各进程应互斥地进入临界区。所谓临界区是指（）。 A.一个缓冲区 B.一段数据区 C.同步机制 D.一段程序 2. 如果多个进程共享系统资源或相互合作完成一个共同的任务，则诸进程是以（）方式运行的。对临界资源访问时采用（）方式，对于相互合作的进程采用（）方式以协调各进程执行的（）。 A.共享 B.独立 C.互斥 D.同步 E. 次序 F. 次数 G.异步 3. 请阐述对于互斥临界区的管理要求。
问题思考：进程和程序的区别和联系？
区别： 1）进程是指令的有序集合，是静态的，进程是程序的执行，是动态的。 2）进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的。 3）进程的组成应包括程序和数据。除此之外，进程还应由记录进程状态信息的“进程控制块”组成。
联系：程序是构成进程的组成部分之一，一个进程的运行目标是执行它所对应的程序。如果没有程序，进程就失去了其存在的意义。从静态的角度看，进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
创建进程(调用原语Create())的主要工作
向系统申请一个空闲的PCB。分配资源，如内存。给PCB的各数据项臵初值(进程名，状态，CPU信息，程序计数器，栈指针，寄存器)——故调用创建原语的进程，必须提供PCB的有关参数。把新的PCB插入就绪队列。
课
堂练习
1、进程的定义是什么？它由哪几部分组成？它最少有哪几种状态？答：进程是进程实体的一次执行过程。进程由程序、数据和进程控制块组成。一个进程至少有就绪、执行和阻塞三种状态。

汤子瀛《计算机操作系统》（第4版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

目　录第1章　操作系统引论1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　考研真题详解第2章　进程的描述与控制2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　考研真题详解第3章　处理机调度与死锁3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　考研真题详解第4章　存储器管理4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　考研真题详解第5章　虚拟存储器5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　考研真题解第6章　输入输出系统6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　考研真题详解第7章　文件管理7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　考研真题详解第8章　磁盘存储器的管理8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　考研真题详解第9章　操作系统接口9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　考研真题详解第10章　多处理机操作系统10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　考研真题详解第11章　多媒体操作系统11.1　复习笔记11.2　课后习题详解11.3　考研真题详解第12章　保护和安全12.1　复习笔记12.2　课后习题详解12.3　考研真题详解第1章　操作系统引论1.1　复习笔记一、操作系统的目标和作用1操作系统的目标（1）方便性。

（2）有效性。

（3）可扩充性。

（4）开放性。

2操作系统的作用（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。

二、操作系统的发展过程1未配置操作系统的计算机系统（1）人工操作方式。

（2）脱机输入/输出方式。

2单道批处理系统3多道批处理系统多道批处理系统特征：多道、宏观上并行、微观上串行。

4分时系统分时系统的特征：多路性、独立性、及时性、交互性。

5实时系统（1）实时系统的类型①工业（武器）控制系统，如火炮的自动控制系统、飞机的自动驾驶系统，以及导弹的制导系统等。

②信息查询系统，如飞机或火车的订票系统等。

③多媒体系统。

信息技术教案：进程的描述与控制

信息技术教案：进程的描述与控制进程的描述与控制一、前驱图和程序执行1.前驱图的定义。

(略)2.程序顺序执行⑴程序顺序执行概念⑵程序顺序执行的特征:顺序性、封闭性、可再现性封闭性:所谓封闭性是指程序一旦开始执行,其执行过程不受任何外界因素影响。

顺序性:当程序在处理机上执行时,处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。

确定性:其程序执行结果与执行速度、时间的无关性。

可再现性:指程序对一组数据的重复执行必得到相同的结果。

3.程序并发执行⑴程序并发执行使一个程序分成若干个可同时执行的程序模块的方法成为并发程序设计,能够并发执行的程序成为并发程序。

⑵程序顺序执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性(举例说明)4.并发程序与顺序程序的比较顺序程序并发程序执行过程顺序执行并发执行程序与执行对应一一对应一个程序可对应多个执行封闭性独占资源,具有封闭性共享资源,不具有封闭性确定性具有无可再现性具有无程序间关系无有间接制约或直接制约关系5.程序并发执行的条件(保持可再现性)两段程序间无共享变量或对共享变量仅有读操作。

二、进程的描述1.进程的引入和定义⑴进程引入的原因进程:操作系统中最基本、最重要的概念多道程序设计出现以后,为了刻划系统内部出现的情况,描述系统内部各作业的活动规律引入的。

多到系统的特点:并行性、程序间的制约、动态特征程序是静态的,不能并行⑵进程的定义通用定义:(举例解释)⑶进程的特征:动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征⑷进程和程序的区别与联系区别:进程是一动态概念,而程序则是一静态概念。

程序是指令的有序集合,永远存在,进程强调的是执行,是程序在数据集上的一次执行,有创建有撤销,存在是暂时的;进程具有并发性,而程序没有;进程是竞争计算机资源的基本单位,程序不是。

联系:进程是程序在数据集上的一次执行;一个程序可对应多个进程,一个进程可包括多个程序。

2.进程的基本状态:⑴进程的三种基本状态:(引入状态的原因)等待态:就绪态:运行态:进程的状态不断发生变化,但任何时候都要处于某种状态。