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 ；
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思考
为什么要引入进程的概念？
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；
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（3）进程的引入
由于程序在并发执行时，各次执行的结果 不同，所以用“程序”这个概念已无法描 述程序的并发执行，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。
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。
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教学要求：
熟悉进程引入的必要性；熟练掌握进程的定义和特征， 熟练掌握进程的三个基本状态和状态的转换，熟练掌握 进程存在的唯一实体--进程控制块，熟悉进程上下文。
熟悉内核的功能，掌握增加“挂起”、 “激活”操作的 五个状态图和状态的转换，熟悉创建、撤消、阻塞、唤 醒、挂起和激活进程控制原语的功能，一般了解线程的 概念。
了解模块接口法、层次结构法和客户／服务器结构三种 操作系统结构。
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（一）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。
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（由程序段 、数据
段、进程控制块三部分组成）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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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。
第二课 进程的描述和控制
(Process Description and Control)
教学目的：
本章描述程序并发执行引入进程的概念，描述进程的 特征、状态、状态的转换、进程控制块等基本概念。 描述控制进程状态转换的OS内核和进程控制原语的功 能。 并发性是OS最重要的特征，进程是OS最基本最重要的 概念，进程管理是OS的重点和难点。
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。
进程更能真实地描述并发，而程序不能
进程是由程序和数据两部分组成的
进程具有创建其他进程的功能，而程序没有
同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不
同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程
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I1
C1
I2
C2
P2
P1
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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：程序运行时机内各资源只受该程序 控制而改变，执行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。
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（2）程序并发执行与特征
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。
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进程的特征
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，而程序不作为独立单位参加运行。
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。
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进程的引入-2
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:
I1
I2
I
I
3
4
C
C
C
C
1
2
3
4
P
P
1
2
P
P
3
4
.. . . . .
Tt 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6
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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。