第八次进程调度与线程概念
进程调度
进程、线程与处理器的调度（1）进程的概念（Dijkstra）进程是可并发执行的程序在某个数据集合上的一次计算活动，也是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
（2）进程与程序的联系与区别①程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，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。
②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。
注：程序可看作一个菜谱，而进程则是按照菜谱进行烹调的过程。
③进程和程序组成不同：进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成的。
④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。
（3）进程的特征动态性：进程是程序的执行，同时进程有生命周期。
并发性：多个进程可同存于内存中，能在一段时间内同时执行。
独立性：资源分配和调度的基本单位。
制约性：并发进程间存在制约关系，造成程序执行速度不可预测性，必须对进程的并发执行次序、相对执行速度加以协调。
结构特征：进程由程序块、数据块、进程控制块三部分组成。
进程的三种基本状态：（1）运行态(running)当进程得到处理机，其执行程序正在处理机上运行时的状态称为运行状态。
在单CPU系统中，任何时刻最多只有一个进程处于运行状态。
在多CPU系统中，处于运行状态的进程数最多为处理机的数目。
（2）就绪状态(ready)当一个进程已经准备就绪，一旦得到CPU，就可立即运行，这时进程所处的状态称为就绪状态。
系统中有一个就绪进程队列，处于就绪状态进程按某种调度策略存在于该队列中。
(3)等待态（阻塞态）（Wait / Blocked ）若一个进程正等待着某一事件发生(如等待输入输出操作的完成)而暂时停止执行的状态称为等待状态。
处于等待状态的进程不具备运行的条件，即使给它CPU，也无法执行。
系统中有几个等待进程队列（按等待的事件组成相应的等待队列）。
多线程知识点总结归纳
多线程知识点总结归纳多线程知识点总结归纳如下：1. 线程和进程的区别- 进程是程序的一个执行实例，每个进程都有自己的独立内存空间、代码和数据，相互之间不会直接共享资源。
线程是在进程内部运行的一段代码，多个线程可以共享同一个进程的资源。
2. 多线程的优势- 提高程序的并发性和响应性，能够更有效地利用 CPU 资源。
- 使得程序能够更轻松地实现并发处理和多任务处理。
- 能够通过多线程实现一些复杂任务，如网络编程、图形界面等。
3. 多线程的基本概念- 线程调度：操作系统通过调度算法决定哪个线程应当运行，哪个线程应当阻塞或唤醒。
- 线程同步：多个线程访问共享数据时需要进行同步操作，以避免数据竞争和死锁等问题。
- 线程通信：多个线程之间需要进行通信，以进行资源共享或协作完成任务。
4. 多线程的创建和启动- 使用线程类：在 Java 中，可以通过继承 Thread 类或实现 Runnable 接口来创建线程。
- 线程生命周期：线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡等状态。
5. 线程的安全性- 多线程程序需要考虑线程安全性，以避免数据竞争和死锁等问题。
- 常用的线程安全性方法包括加锁、使用线程安全的数据结构和对象等。
6. 线程的调度- 多线程程序的运行顺序由操作系统的调度算法决定，而且在不同的操作系统上可能有不同的调度策略。
- 线程的调度策略包括抢占式调度和协作式调度等。
7. 线程的优先级- 线程的优先级决定了它在被调度时的优先级，可以通过设置线程的优先级来影响它的调度顺序。
8. 线程的阻塞和唤醒- 线程在执行过程中可能会因为某些原因而阻塞，需要等待一定的条件满足后才能被唤醒继续执行。
- 一些常见的线程阻塞和唤醒操作包括等待、通知、等待超时等。
9. 线程同步的方法- 使用锁机制：在多线程程序中通常使用锁来保护共享资源，以避免数据竞争和执行顺序问题。
- 使用同步代码块：通过 synchronized 关键字或 ReentrantLock 类等来创建同步代码块，保护共享资源的访问。
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)
计算机操作系统(第四版)1-8章-课后答案(全)第四版计算机操作系统课后答案第一章1. 操作系统的定义操作系统是一种软件，它管理着计算机系统的硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口，以方便他们的使用。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下功能：- 进程管理：负责创建、执行和终止进程，并管理它们的资源分配。
- 存储管理：管理计算机系统的内存资源，包括内存分配、虚拟内存和页面置换等。
- 文件系统管理：管理计算机系统中的文件和文件夹，包括文件的存储、读写和保护等。
- 设备管理：负责管理计算机系统中的各种设备，如打印机、键盘和鼠标等。
- 用户接口：提供用户与计算机系统进行交互的接口，如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的类型操作系统可以分为以下类型：- 批处理操作系统：按照一系列预先定义的指令集来运行任务。
- 分时操作系统：多个用户可以同时使用计算机系统。
- 实时操作系统：对任务的响应时间要求非常高，用于控制系统和嵌入式系统。
- 网络操作系统：支持多台计算机之间的通信和资源共享。
- 分布式操作系统：在多台计算机上分布式地管理和调度任务。
第二章1. 进程与线程的区别进程是计算机系统中正在运行的程序实例，而线程是进程内的一个执行单元。
进程拥有独立的地址空间和资源，而线程共享进程的地址空间和资源。
多个线程可以在同一进程内并发执行，从而提高系统的效率和资源利用率。
2. 进程的状态转换进程可以处于以下状态：- 创建状态：进程正在被创建。
- 就绪状态：进程准备好执行，等待分配CPU资源。
- 运行状态：进程占用CPU资源执行。
- 阻塞状态：进程等待某种事件发生。
- 终止状态：进程完成执行或被终止。
3. 进程调度算法操作系统使用进程调度算法来决定哪个进程应该被执行。
常见的调度算法有：- 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度。
- 最短作业优先（SJF）调度算法：选择运行时间最短的进程进行调度。
操作系统的进程调度与并发
操作系统的进程调度与并发在计算机科学领域，操作系统起到了管理和控制计算机硬件资源的关键作用。
其中，进程调度和并发是操作系统中两个重要的概念。
进程调度是指操作系统在多个进程之间分配CPU时间片，使得它们能够以合理的顺序执行，从而提高整个系统的吞吐量和响应时间。
而并发则指在同一时间可以执行多个独立的任务，进一步提高系统的效率。
一、进程调度进程调度是操作系统的核心功能之一，它决定了程序的执行顺序和优先级。
进程调度算法的设计影响着系统的性能和资源利用率。
常用的进程调度算法有以下几种：1. 先来先服务（FCFS）调度算法：按照进程到达的顺序进行调度，即先到先服务。
该算法的优点是简单易懂，但当有长作业阻塞短作业等待时，会导致平均等待时间较长。
2. 最短作业优先（SJF）调度算法：选择估计需要的CPU时间最短的作业来先执行。
该算法能够保证平均等待时间最小，但需要准确估计作业的执行时间。
3. 优先级调度算法：为每个进程赋予优先级，并按照优先级的高低进行调度。
该算法可以灵活调整各个进程的优先级，但会导致低优先级进程长时间等待。
4. 时间片轮转调度算法：设置固定的时间片，每个进程按照时间片的大小进行调度。
当一个进程的时间片用完后，会被放入就绪队列的尾部，等待下一轮调度。
该算法公平地分配CPU资源，但可能会导致上下文切换频繁。
二、并发并发是指系统同时处理多个任务的能力。
在操作系统中，实现并发的方式有多种。
1. 多道程序设计：允许多个进程同时驻留在内存中，并在进程之间切换。
通过利用中断机制和进程调度算法，操作系统能够在较短的时间内切换多个进程的执行。
2. 多线程：线程是一个独立的执行流，一个进程可以拥有多个线程。
多线程使得程序能够并行执行多个任务，提高了系统的响应速度和资源利用率。
3. 并行处理：通过利用多个处理器同时执行多个任务，实现真正的并行处理。
多核处理器的出现使得并行处理得到了更好的支持。
三、进程调度与并发的关系进程调度和并发是紧密相关的，两者相互影响、相互促进。
简述调度的概念
简述调度的概念调度是指在计算机系统中，根据一定的策略和算法，将各种任务和资源进行合理的分配和安排的过程。
调度器是计算机操作系统中的一个重要组成部分，负责管理和调度系统中的各种任务，包括进程调度、作业调度、IO调度等。
进程调度是指对于多道程序系统中的各个进程，根据一定的调度算法，为其分配系统资源，决定其执行顺序和运行时间等。
进程调度是操作系统中一个重要的功能，它的目标是提高系统的效率和性能，保证资源的公平分配，合理利用系统资源，提供良好的用户体验。
在进程调度中，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高响应比优先（HRRN）、多级反馈队列（MFQ）等。
这些调度算法都有各自的特点和适用范围，通过灵活选用不同的调度算法，可以根据实际情况来满足不同的需求。
进程调度的主要任务包括进程创建、进程挂起（阻塞）、进程唤醒（就绪）、进程结束等。
当操作系统接收到一个新的进程时，需要为其分配系统资源，设置其优先级，并将其加入到就绪队列中，等待分配CPU资源进行执行。
如果一个进程需要等待某个事件的发生（如IO操作）时，会被阻塞并放入阻塞队列，直到事件发生后再被唤醒。
当一个进程执行完毕或被终止时，需要释放其所占用的资源，并从进程队列中移除。
作业调度是指对于多道程序系统中的各个作业，根据一定的调度算法，为其分配系统资源，决定其执行顺序和运行时间等。
作业调度是在进程调度之前进行的，其目标是提高系统的吞吐量和资源利用率，减少等待时间，提高用户满意度。
在作业调度中，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、高响应比优先（HRRN）等。
同样地，通过灵活选用不同的调度算法，可以根据实际情况来满足不同的需求。
IO调度是指对于系统中的输入输出操作，根据一定的调度算法，决定其执行顺序和时间等。
在多任务环境下，各个进程或作业的IO请求可能会同时存在，而IO设备的资源是非常有限的，所以需要进行IO调度来合理分配和调度这些IO 操作。
操作系统中的进程调度原理
操作系统中的进程调度原理一、概述进程调度在操作系统中是非常重要的一个概念。
它是指在系统中多个进程同时运行时，如何选择下一个要运行的进程，并对进程进行分配CPU时间片的过程。
进程调度在操作系统中扮演着重要的角色，它决定了系统整体的性能和响应时间。
在本文中，我们将详细讨论进程调度的原理、算法和实现，以及一些常见的调度策略。
二、进程调度的原理操作系统中的进程调度的本质是分配CPU资源。
CPU时间片是操作系统中进行任务调度的基本单位。
每个进程执行自己的任务时，都要先获得CPU时间片，进程使用的时间片用完之后，操作系统将紧接着将CPU资源分配给下一个进程运行。
在进程调度的过程中，操作系统需要维护一张任务调度表，该表中记录着每个进程的进程控制块（PCB），该表还需要维护一些其他的信息，如就绪进程队列、阻塞进程队列等。
每个进程具有自己的属性，如进程的优先级、占用CPU的时间等。
在进程调度的过程中，根据进程的优先级和占用CPU的时间来判断下一个将要运行的进程，并将CPU时间片分配给下一个进程。
三、进程调度的算法1.先来先服务（FCFS）先来先服务（FCFS）是最古老的进程调度算法。
这个算法的工作原理是，先到达的进程将拥有较高的优先级，并将首先获得CPU时间片运行。
虽然FCFS算法很容易实现，但它并不是最优的。
如果某个长时间运行的进程在队列前面，那么它将一直占用CPU资源，而其他进程会一直等待。
2.最短作业优先（SJF）最短作业优先（SJF）调度算法是根据每个任务占用的CPU时间来进行调度的。
该算法的工作流程如下：当进程到达时，根据其需要运行的时间将其放入队列中。
如果下一个就绪的任务的需要运行时间比当前运行的任务更短，那么该就绪任务将被优先执行。
但是，该算法也有一个问题，就是如果存在镰刀现象，即一些进程长时间等待，无法获得CPU时间片。
3.时间片轮转（RR）时间片轮转（RR）是一种分时系统调度算法。
正如其名字所暗示的那样，RR算法将相等的量分配给每个进程的时间片，每个进程在其时间片用完之前被调用，然后被挂起并在下一次被调用时恢复执行。
操作系统第3章 处理机调度(调度)
3.2 调度算法
进程调度的核心问题就是采用什么样的算法将处 理机分配给进程，常用的进程调度算法有：
先来先服务调度算法
短作业/进程优先调度算法
优先权调度算法
高响应比优先调度算法
时间片轮转调度算法
多级队列调度算法
多级反馈队列调度算法
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一、先来先服务调度算法FCFS
基本思想:按照进程进入就绪队列的 先后次序来分配处理机。
抢占（剥夺）方式
非抢占方式
一旦把处理机分配给某进程后，便让该进程 一直执行，直到该进程完成或因某事件而被 阻塞，才再把处理机分配给其它进程，不允 许进程抢占已分配出去的处理机。
特点：实现简单，系统开销小，常用于批处 理系统；但不利于处理紧急任务，故实时、 分时系统不宜采用。
抢占方式
允许调度程序根据某种原则（时间片、优 先权、短进程优先），停止正在执行的进 程，而将处理机重新分配给另一进程。
调度算法（太长---FCFS）； 上下文切换（太短---上下文切换频繁）； 平均周转时间。
短时间片增加上下文切换频率
周转时间随时间片变化
三、时间片轮转调度算法—例(1)
EG： 进程 到达时间
P1
0
P2
2
P3
4
P4
5
RR（时间片为1）
服务时间
7 4 1 4
P1 P2 P1 P2 P3 P1 P4 P2 P1 P4 P2 P1 P4 P1 P4
FCFS SPF-非 SPF-抢
周转T 124.25 100
75.75
等待T 74.25 49.5
25.25
二、SJF/SPF ——抢占式
到达顺序: 进程名 到达时间 服务时间
操作系统的调度名词解释
操作系统的调度名词解释作为计算机科学中的重要概念，操作系统的调度在计算机系统的运行中起到了至关重要的作用。
通过合理的调度算法，操作系统能够合理分配和管理计算机资源，提高系统的性能和效率。
本文将对操作系统调度中的一些重要名词进行解释，以帮助读者更好地理解和掌握这一领域。
1. 进程调度进程调度是操作系统中的一个重要概念，它指的是操作系统通过预设的调度算法，合理选择优先级最高的进程，并分配CPU时间片给该进程执行。
进程调度的目标是提高系统的性能和响应速度，以确保各个进程都能得到公平的执行机会。
常见的进程调度算法包括先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
2. 线程调度线程调度是对操作系统中线程的分配和执行进行管理和调度的过程。
线程调度的目标是合理分配CPU时间片，使得多个线程能够并发执行，以提高程序的效率和响应速度。
常见的线程调度算法有优先级调度、时间片轮转、多级反馈队列等。
3. 中断调度中断调度是操作系统对中断事件的处理和分配过程。
在计算机运行中，发生中断事件时，操作系统需要及时响应并进行相应的处理操作。
中断调度的目标是尽快响应中断事件，将控制权转移到相应的中断处理程序，并在处理完之后返回原来的进程继续执行。
4. IO调度IO调度是操作系统在处理IO请求时的调度过程。
由于独立于CPU的IO设备存在速度差异，操作系统需要合理调度IO请求的顺序和时间，以提高系统的整体性能和效率。
常用的IO调度算法有先来先服务、最短寻道时间优先、电梯算法等。
5. 内存调度内存调度是指操作系统对内存中进程的分配和管理过程。
在多道程序设计环境下，操作系统需要合理选择和分配内存资源，以提高系统的利用率和性能。
内存调度的目标是实现内存的最佳利用和动态分配。
常见的内存调度算法有分页调度、分段调度、段页式调度等。
6. 磁盘调度磁盘调度是指操作系统中对磁盘访问请求的调度过程。
由于磁盘访问需要相当的时间，操作系统需要选择合适的算法来优化磁盘访问顺序，以提高磁盘的读写效率和响应时间。
第二章 - 进程和线程
2.4 线
程
2.4.1 线程概念 现代操作系统中，进程只作为资源拥有者， 而调度和运行的属性赋予新的实体——线 而调度和运行的属性赋予新的实体——线 程。 线程（Thread）是进程中实施调度和分派 线程（Thread）是进程中实施调度和分派 的基本单位
2.4.1 线程概念
1．线程的组成 每个线程有一个 thread结构，即 thread结构，即 线程控制块，用 于保存自己私有 的信息，主要由 以下4 以下4个基本部 分组成：
2.4.1 线程概念
4．线程和进程的关系 ① 一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程； 而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。 ② 资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进 程的所有资源。 ③ 处理机分配给线程，即真正在处理机上运行的是 线程。 ④ 线程在执行过程中需要协作同步。不同进程的线 程间要利用消息通信的办法实现同步。
程同时访问和操纵相同的数据时，最后的执行结 果取决于进程运行的精确时序。
竞争条件（Race Condition），即两个或多个进 Condition），即两个或多个进
2.5.2 临界资源和临界区
1．临界资源和临界区 一次仅允许一个进程使用。我们把这类共 享资源称为临界资源（ 享资源称为临界资源（Critical Resource）。 Resource）。 在每个进程中访问临界资源的那段程序叫 临界区（ Section），简称CS区。 做临界区（Critical Section），简称CS区。
2.3.3 进程终止
（1）正常终止 （2）异常终止 （3）外部干扰
2.3.3 进程终止
终止进程的主要操作过程如下： 找到指定进程的PCB 找到指定进程的PCB 终止该进程的运行 回收该进程所占用的全部资源 终止其所有子孙进程，回收它们所占用的 全部资源。 将被终止进程的PCB从原来队列中摘走 将被终止进程的PCB从原来队列中摘走
进程与线程的定义、关系及区别
进程与线程的定义、关系及区别进程与线程的定义、关系及区别⼀、进程的定义进程：指在系统中能独⽴运⾏并作为资源分配的基本单位，它是由⼀组机器指令、数据和堆栈等组成的，是⼀个能独⽴运⾏的活动实体。
进程⼀般有三个状态：就绪状态、执⾏状态和等待状态【或称阻塞状态】；进程只能由⽗进程建⽴，系统中所有的进程形成⼀种进程树的层次体系；挂起命令可由进程⾃⼰和其他进程发出，但是解除挂起命令只能由其他进程发出。
进程控制块（PCB）：PCB不但可以记录进程的属性信息，以便对进程进⾏控制和管理，⽽且PCB标志着进程的存在，操作系统根据系统中是否有该进程的进程控制块PCB⽽知道该进程存在与否。
系统建⽴进程的同时就建⽴该进程的PCB，在撤销⼀个进程时，也就撤销其PCB，故进程的PCB对进程来说是它存在的具体的物理标志和体现。
⼀般PCB包括以下三类信息：进程标识信息；处理器状态信息；进程控制信息。
由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成了进程实体（⼜称进程印像），⼀般，我们把进程实体就简称为进程。
进程的特征：1.动态性：进程的实质是程序的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡的。
2.并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏。
3.独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位。
4.异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进。
⼆、线程的定义线程：线程是进程中的⼀个实体，作为系统调度和分派的基本单位。
线程的性质：1.线程是进程内的⼀个相对独⽴的可执⾏的单元。
若把进程称为任务的话，那么线程则是应⽤中的⼀个⼦任务的执⾏。
2.由于线程是被调度的基本单元，⽽进程不是调度单元。
所以，每个进程在创建时，⾄少需要同时为该进程创建⼀个线程。
即进程中⾄少要有⼀个或⼀个以上的线程，否则该进程⽆法被调度执⾏。
3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。
同⼀进程内的多个线程共享该进程的资源，但线程并不拥有资源，只是使⽤他们。
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版
操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版操作系统概念第七版习题答案(中文版)完整版本文为《操作系统概念第七版习题答案(中文版)》的完整版，旨在提供对该书中习题的详细解答和解析。
以下将按照章节顺序，逐一介绍各章习题的解答及相应的说明。
第一章：引言1. 操作系统的定义操作系统是计算机体系结构的重要组成部分。
它是一种软件，用于管理计算机硬件资源和提供用户与计算机系统之间的接口。
操作系统的主要目标是实现对计算机系统的控制和协调，以确保计算机系统的正确运行。
2. 操作系统的功能操作系统具有以下主要功能：- 管理系统资源：操作系统负责管理计算机系统的硬件资源，包括内存、CPU、硬盘和外部设备等。
- 提供用户接口：操作系统提供了用户与计算机系统之间的接口，使用户能够方便地使用计算机。
- 调度任务：操作系统根据一定的调度算法，决定进程的执行顺序，以实现对系统资源的合理利用。
- 存储管理：操作系统管理计算机的内存资源，为进程分配内存空间，并进行内存的读写操作。
- 文件系统：操作系统负责管理计算机系统中的文件，包括文件的创建、读写和删除等操作。
- 错误处理：操作系统能够检测和处理可能出现的错误，确保计算机系统的稳定和安全。
第二章：进程与线程1. 进程与线程的概念及区别进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。
一个进程由程序、数据和进程控制块组成，拥有独立的内存空间和系统资源。
线程是进程中的一个实体，是进程的执行单位，共享进程的数据空间和系统资源。
进程和线程的主要区别在于资源的占用和拥有关系，进程拥有独立的资源，而线程共享进程的资源。
2. 进程调度算法常见的进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高优先权调度（HPF）、时间片轮转调度（RR）等。
不同的调度算法适用于不同的场景和需求，可以根据系统的实际情况选择合适的调度算法。
第三章：处理机调度与死锁1. 死锁的概念死锁是指系统中若干进程因竞争系统资源而陷入无限等待的状态，无法继续执行下去。
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。
进程、线程、协程之概念理解+线程和进程各自有什么区别和优劣
进程、线程、协程之概念理解+线程和进程各⾃有什么区别和优劣⼀、概念⾸先，根据图了解⼀下串⾏，并⾏和并发的基本概念： 1、进程 资源分配的基本单位进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的⼀次运⾏活动，是系统进⾏资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。
在早期⾯向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执⾏实体；在当代⾯向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。
程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。
Linux系统函数fork（）可在⽗进程中创建⼀个⼦进程，在⽗进程接到新请求时，复制出⼀个⼦进程来处理，即⽗进程监控请求，⼦进程处理，实现并发处理。
注意：必须是Linux系统，windows不能⽤fork。
组成进程是⼀个实体。
每⼀个进程都有它⾃⼰的地址空间，⼀般情况下，包括⽂本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。
⽂本区域存储处理器执⾏的代码；数据区域存储变量和进程执⾏期间使⽤的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调⽤的指令和本地变量。
特征动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡的。
并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位；异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
多个不同的进程可以包含相同的程序：⼀个程序在不同的数据集⾥就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执⾏过程中，程序不能发⽣改变。
进程的⼏种状态（1）run（运⾏状态）：正在运⾏的进程或在等待队列中等待的进程，等待的进程只要以得到cpu就可以运⾏（2）Sleep（可中断休眠状态）：相当于阻塞或在等待的状态（3）D（不可中断休眠状态）：在磁盘上的进程（4）T（停⽌状态）：这中状态⽆法直观的看见，因为是进程停⽌后就释放了资源，所以不会留在linux中（5）Z（僵⼫状态）：⼦进程先与⽗进程结束，但⽗进程没有调⽤wait或waitpid来回收⼦进程的资源，所以⼦进程就成了僵⼫进程，如果⽗进程结束后任然没有回收⼦进程的资源，那么1号进程将回收 2、线程 CPU调度和分配的基本单位，程序执⾏的最⼩单位。
21 操作系统的定义功能与类型.
（5）主要作业调度算法
① 先来先服务算法（FCFS）
调度原则：按照作业到达系统或进程进入就绪
队列的先后次序来选择。
特点：
ａ．“非抢占”算法
ｂ．开销非常大
ｃ．小作业用户不满意
② 短作业优先算法（SJF）
调度原则：选择作业队列中预计运行时间最短
的作业。
特点：
ａ．“非抢占”算法
ｂ．吞吐量（单位时间运行作业量）大 ｃ．难于估计作业的等待时间
一个进程的运行目标是执行它所对应的程序；
没有程序，进程就失去实际存在的意义；
进程与程序的区别是什么？
程序是静态的，而进程是动态的； 进程是有生命周期的，而程序的存在是永久的； 程序的存放需要介质，进程的执行需要处理机； 进程具有创建其它进程的功能； 一个程序可能同时对应多个进程，一个进程可能包 括着多个程序。
八、进程调度
进程调度算法：解决以何种次序对各就绪进程 进行处理机的分配以及按何种时间比例让进程占 用处理机。
（1）先进先出算法（FIFO）
（2）时间片轮转算法（RR)
（3）最高优先数算法（HPF）
九、死锁
1、什么是死锁 由于系统资源分配不当或进程间相互竞争资源或
资源被某一进程长期独占，从而导致进程无限期等待
9：30
job2
job3 job4
8:30
8:45 8:55
40
20 5
9：50
9：55
65
60
平均等待时间为：30(min) 平均周转时间为：58.75(min)
按SJF调度算法
作 业 号
job1 进入队 列时间 8:00
估计运 行时间 (min)
50
操作系统探秘之进程与线程的原理和调度
进程进程的概念进程的状态进程的控制结构进程的控制进程的上下文切换线程为什么要使用线程？线程与进程的比较线程的上下文切换线程的实现调度调度时机调度原则调度算法进程进程的概念进程就是具有独立功能的程序关于某一数据集合的一次运行活动。
就如我下面的截图，比如WeChat（微信桌面版），这其实就是针对具体功能的运行活动称为进程，但是可以看到进程内还有很多细项在运行，所以也可以称这是一个WeChat的进程树。
进程的状态大家都知道CPU运算是非常快的，但是程序呢不一定都是一泻千里一口气运行到底的，就像我拿个热水壶烧水一样，我已经执行完“接水”==》放热水壶==》插电==》摁开关，但是烧水是需要时间的，我不能在这呆呆的等着，我还可以干点别的，一直到热水壶发出声音提醒我，我去“倒开水”这才完成。
那么我烧水这一连串的动作就可以看作一个进程，那么在这个过程中，就有个“运行”==》“暂停”==》“运行”这样的一种情况。
这种“间断”的特性，也就决定了进程有的三种基本状态：•就绪–进程准备好了除CPU之外的所有资源，就等CPU执行了。
•运行–CPU正在执行当前进程。
•阻塞–进程需要达到某种条件才可以继续执行，在条件满足之前即使得到了CPU资源也无法执行下去。
从头开始到结束呢就还有两个状态•新建–从一无所有创建一个进程，进入就绪状态。
•结束–进程活动完成（正常结束、异常结束）。
另外还有就是常说的挂起状态：进程不再占用内存空间了•就绪挂起–进程在硬盘上，除了CPU之外的资源准备好了，只要加载进内存立马进入就绪状态。
•阻塞挂起–进程在硬盘上，需要满足某种条件，满足条件后被加载进内存进入就绪状态，没有满足条件被加载进内存则进入阻塞状态。
进程的控制结构上面提到进程有这么些状态，那又是怎么控制的呢？在操作系统中，是用进程控制块（process control block，PCB）数据结构来描述进程的。
系统用PCB来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化，是感知进程存在的唯一标志。
操作系统名词解释
操作系统名词解释操作系统名词解释1.操作系统（Operating System）操作系统是一种控制和管理计算机硬件和软件资源的系统软件。
它是计算机系统中最基本的软件之一，负责为用户提供简单、一致的用户界面，并管理计算机的硬件设备和资源，以使其能够高效地运行各种应用程序。
2.内核（Kernel）内核是操作系统的核心组件，它负责管理计算机的各种资源和提供对这些资源的访问。
内核通常负责处理进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动程序和网络通信等重要任务。
3.进程（Process）进程是操作系统中执行的一个程序实例。
每个进程都有自己的虚拟地质空间和执行状态，它们之间相互独立且互不干扰。
操作系统负责管理进程的创建、调度、通信和终止等操作。
4.线程（Thread）线程是进程中的一个执行单元，一个进程可以有多个线程。
线程共享进程的地质空间和资源，但拥有独立的执行状态。
线程可以并发执行，提高了计算机系统的效率。
5.调度（Scheduling）调度是操作系统中用于决定进程和线程执行顺序的算法。
调度器根据一定的策略和优先级分配处理器时间片，以实现公平和高效的资源利用。
6.内存管理（Memory Management）内存管理是操作系统中负责为进程分配和管理内存空间的功能模块。
它包括内存分配、地质映射、内存回收和虚拟内存等操作，以提高内存的利用率和系统的性能。
7.文件系统（）文件系统是操作系统中用于组织和管理文件和目录的一种机制。
它提供了对文件的读取、写入、删除等操作，并支持对文件进行组织、保护和共享。
8.设备驱动程序（Device Driver）设备驱动程序是操作系统中用于与硬件设备进行通信的软件模块。
它负责控制硬件设备的工作和与之交互，以实现用户和应用程序对设备的访问。
9.文件描述符（）文件描述符是操作系统中用于标识和访问文件的一种抽象概念。
它是一个非负整数，在文件打开时分配，并在文件关闭时释放。
10.虚拟内存（Virtual Memory）虚拟内存是一种内存管理技术，它将物理内存和磁盘空间结合起来，使得进程可以访问比实际物理内存更大的地质空间。
计算机二级进程知识点总结
计算机二级进程知识点总结一、进程的概念1. 进程是计算机中的基本概念之一，它是指正在运行的程序的实例。
2. 操作系统通过进程来管理和调度程序的执行，每个进程拥有独立的内存空间和执行环境。
3. 进程的主要特性包括并发性、独立性、动态性和时序性。
二、进程的属性和状态1. 进程的属性包括进程标识符（PID）、优先级、状态、父子关系等。
2. 进程的状态包括运行态、就绪态和阻塞态等。
三、进程的创建和终止1. 进程的创建可以通过fork()系统调用来实现，它会创建一个与原进程相同的新进程。
2. 进程的终止可以通过exit()系统调用来实现，它会终止当前进程的执行并返回一个状态码。
四、进程的调度1. 进程的调度是操作系统的重要功能之一，它决定了哪个进程能够获得CPU的执行权。
2. 进程调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转调度（RR）等。
3. 调度算法的选择取决于系统的需求和实际情况，不同的算法有不同的特点和适用范围。
五、进程的同步和通信1. 进程的同步是指协调多个进程的执行顺序和时间，避免出现竞态条件和死锁问题。
2. 进程的通信是指多个进程之间的信息交换和数据共享，可以通过信号量、消息队列、共享内存等方式实现。
六、线程的概念1. 线程是进程的一部分，它是指进程中的执行单元，可以看作是轻量级的进程。
2. 线程共享进程的地址空间和资源，多个线程之间可以实现并发执行和数据共享。
七、多线程编程1. 多线程编程是利用多个线程来完成任务，可以提高程序的并发性和性能。
2. 多线程编程需要考虑线程的创建、同步、通信和终止等问题，避免出现竞态条件和死锁。
八、进程调度算法1. 先来先服务（FCFS）算法是最简单的调度算法，按照进程到达的先后顺序进行调度。
2. 最短作业优先（SJF）算法是根据每个进程的执行时间来进行调度，执行时间最短的进程先执行。
3. 轮转调度（RR）算法是按照时间片轮转的方式进行调度，每个进程只能执行一个时间片的时间。
简述处理机调度层次
简述处理机调度层次
处理机调度层次是计算机操作系统中的一个重要概念，它是指在多道程序环境下，为了提高计算机资源的利用率和系统的吞吐量，将进程按照一定的优先级和调度算法分配给不同的处理机运行的过程。
处理机调度层次主要包括作业调度、进程调度和线程调度三个层次。
一、作业调度
作业调度是指在多用户环境下，根据用户提交的作业特性、系统资源情况以及系统策略等因素，将作业按照一定规则分配给不同的处理机或分时段地执行。
常见的作业调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
二、进程调度
进程调度是指在单个用户环境下，根据进程特性、系统资源情况以及系统策略等因素，将就绪状态中的进程按照一定规则分配给可用处理机执行。
常见的进程调度算法有最高响应比优先、时间片轮转、多级反馈队列等。
三、线程调度
线程调度是指在单个进程内部，根据线程特性以及线程之间关系等因素，将就绪状态中的线程按照一定规则分配给可用处理机执行。
常见的线程调度算法有抢占式调度、非抢占式调度等。
处理机调度层次的目的是为了提高系统资源利用率和系统吞吐量，同时保证进程或线程按照一定规则得到公平、合理的分配和执行。
在实际应用中，不同的调度算法和策略有着不同的优缺点，需要根据具体应用场景进行选择和优化。
操作系统实验二进程调度
操作系统实验二进程调度摘要：进程调度是操作系统中重要的功能之一，可以决定进程的优先级和执行顺序。
本实验主要介绍了进程调度的概念、不同的调度算法以及如何实现进程调度。
一、概念介绍进程调度是操作系统中的一项重要功能，用于决定哪个进程能够在处理器上运行。
在操作系统中存在多个进程需要同时运行，而处理器资源有限，因此需要通过进程调度来合理地安排进程的执行顺序，提高系统的效率。
进程调度的目标是使系统的吞吐量最大化、响应时间最短、资源利用率最高等。
常见的调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转、优先级调度等。
二、调度算法介绍1.先来先服务（FCFS）先来先服务（FCFS）是最简单的调度算法，按照进程到达的顺序进行调度，先到达的进程先执行。
FCFS算法不考虑进程的优先级和执行时间，容易导致平均等待时间长。
2.最短作业优先（SJF）最短作业优先（SJF）调度算法按照进程所需的CPU时间进行排序，优先调度所需时间最短的进程。
SJF算法可以减少平均等待时间，但可能会导致长作业等待时间过长。
3.时间片轮转时间片轮转是一种抢占式调度策略，将处理器的使用权分割为若干个时间片，每个进程在一个时间片内运行，如果时间片用完仍未运行完，则将该进程放到队列的末尾，并让下一个进程运行。
时间片轮转算法保证了公平性和响应时间，但可能会导致上下文切换次数过多。
4.优先级调度优先级调度是根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行。
优先级可以根据进程类型、实时性等因素确定，不同的操作系统可能有不同的优先级范围和策略。
三、实验步骤1.定义进程结构：定义进程结构体，包含进程ID、进程状态、优先级、执行时间等信息。
2.初始化进程队列：将所有进程按照到达的先后顺序加入到进程队列中。
3.实现调度算法：根据不同的调度算法，实现相应的进程调度算法代码。
可以使用循环遍历进程队列，并根据不同的调度策略决定下一个要执行的进程。
4.执行进程调度：在每个时间片结束后，根据调度算法选取下一个要执行的进程，并更新进程的状态和执行时间。
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（3）两者分析
• • • • • • • • 针对不同的操作系统 开销和性能（线程的调度和切换速度） 系统调用（阻塞） 线程执行时间 灵活性 可扩充性 抢占CPU 共享进程的资源
（4）ULT和KLT结合方法
* 首先系统中设置多个就绪队列
* 每个就绪队列分配给不同时间片，优先级高的为第一级 队列，时间片最小，随着队列级别的降低，时间片加大
* 各个队列按照先进先出调度算法
* 一个新进程就绪后进入第一级队列 * 进程由于等待而放弃CPU后，进入等待队列，一旦等待的 事件发生，则回到原来的就绪队列 * 当有一个优先级更高的进程就绪时，可以抢占CPU，被抢 占进程回到原来一级就绪队列末尾
2．确定算法的原则
• 具有公平性 • 资源利用率高（特别是CPU利用率）
• 在交互式系统情况下要追求响应时间 （越短越好）
• 在批处理系统情况下要追求系统吞吐量
3．各种进程调度算法
先进先出进程调度算法（FIFO）
按照进程就绪的先后次序来调度进程
优点:实现简单 缺点:没考虑进程的优先级
基于优先数的调度 （HPF—Highest Priority First）
固定时间片
可变时间片 与时间片大小有关的因素： 系统响应时间 就绪进程个数 CPU能力
多队列反馈调度算法：
将就绪队列分为N级，每个就绪队列分配 给不同的时间片，队列级别越高，时间 越长，级别越小，时间片越小，最后一 级采用时间片轮转，其他队列采用先进 先出； 系统从第一级调度，当第一级为 空时，系统转向第二个队列，.....当运 行进程用完一个时间片，放弃CPU时，进 入下一级队列；等待进程被唤醒时，进 入原来的就绪队列；当进程第一次就绪 时，进入第一级队列
进程调度（CPU调度）
要解决的问题 WHAT：按什么原则分配CPU —进程调度算法 WHEN：何时分配CPU —进程调度的时机 HOW： 如何分配CPU
—CPU调度过程（进程的上下文切换）
处理机调度分成三个层次
处理机是计算机系统中的重要资源 处理机调度算法对整个计算机系统的综 合性能指标有重要影响 可把处理机调度分成三个层次：
间隔时钟
进行分析比较
虚时钟:
每个进程分配给一个虚时钟来记录CPU时 间,这个时钟称为虚时钟 虚时钟存放在PCB中，属于现场的一部分， 进程运行时，将虚时钟放入内存开辟的 专门单元，离开CPU则放在 PCB中
2.核心处理流程
进入核心的唯一入口:中断 中断后进入核心，由硬件完成
3.内核的执行特点
（2）核心级线程（KLT）
• 所有线程管理由核心完成
• 没有线程库，但对核心线程工具提供API
• 核心维护进程和线程的上下文
• 线程之间的切换需要核心支持
• 以线程为基础进行调度
• 例子：Windows NT，OS/2
核心级线程的优点和缺点
优点：
• 对多处理器，核心可以同时调度同一进程 的多个线程
• 选择另一个要执行的进程
• 更新被选中进程的PCB
• 从被选中进程中重装入 CPU 上下文
二.系统核心 系统核心：
向上提供多个无中断的虚拟机器
在核心内不允许中断 特点：* 为进程运行提供一个舞台
* 核心常驻内存
* 设计短小精焊
1.核心的组成
中断处理 进程管理: 调度 控制 通讯 互斥 同步等 原语管理: 在核心中提供一系列原语，同步,通 信，创建，撤消等
线程的引入（续3） 线程：有时称轻量级进程
进程中的一个运行实体 是一个CPU调度单位 资源的拥有者还是进程或称任务 将原来进程的两个属性分开处理
线程的引入（续4）
线程：
• 有执行状态（状态转换） • 不运行时保存上下文
• 有一个执行栈
• 有一些局部变量的静态存储
• 可存取所在进程的内存和其他资源
由中断驱动的: 中断→内核→退出
内核执行是连续的
内核执行过程中在中断屏蔽状态下 内核使用特权指令
三.线程的基本概念 • 线程的引入
• 线程与进程的对比
• 线程的实现
• 实例：Solaris
1.线程的引入
进程的两个基本属性： • 资源的拥有者： 给每个进程分配一虚拟地址空间，保存进 程 映 像 ， 控 制 一 些 资 源 （ 文 件 ， I/O 设 备），有状态、优先级、调度 • 调度单位：
• 低级调度 也称微观调度，从处理机资源分配
的角度来看，处理机需要经常选择就绪进程或 线程进入运行状态，低级调度的时间尺度通常 是毫秒级的。由于低级调度算法的频繁使用， 要求在实现时做到高效
一.进程调度算法
1．进程调度
进程调度的任务是控制协调进程对CPU的 竞争。即按一定的调度算法从就绪队列 中选中一个进程，把CPU的使用权交给被 选中的进程
何时切换进程?
• 只要OS取得对CPU的控制，进程切换就可 能发生，如:
–超级用户调用
• 来自程序的显式请求 (如：打开文件)， 该进程 通常会被阻塞
–陷阱
• 最末一条指令导致出错，会引起进程移至退出状 态
–中断
• 外部因素影响当前指令的执行，控制被转移至IH （中断处理程序）
中断的例子
–时钟
• 进程用完其时间片，被转换至就绪状态
优先选择就绪队列中优先级最高的进程投 入运行
优先级根据优先数来决定
确定优先数的方法
静态优先数法： 在进程创建时指定优先数，在进程运行 时优先数不变
动态优先数法：
在进程创建时创立一个优先数，但在其 生命周期内优先数可以动态变化。如等 待时间长优先数可改变
两种占用CPU的方式
可剥夺式（可抢占式Preemptive）： 当有比正在运行的进程优先级更高的进程就 绪时，系统可强行剥夺正在运行进程的CPU， 提供给具有更高优先级的进程使用 不可剥夺式（不可抢占式 Non-preemptive ）： 某一进程被调度运行后，除非由于它自身的 原因不能运行，否则一直运行下去
队列管理:
队列数据结构:指向队首的表指针
三个队列: 运行，就绪，等待队列
排队方式: 排队首
排队尾
插 队
出队方式: 队首出队/队中出队
队列管理: 中断之后，进程调度之前
现场管理:
保存现场;注意顺序,中断之后第一步
恢复现场:恢复时机，进程调度最后一步
时钟管理:
以固定频率 +1 -1
用途:进入绝对时钟
* 当第一级队列空时，就去调度第二级队列，如此类推
* 当时间片到后，进程放弃CPU，回到下一级队列
二.进程调度的时机
当一个进程运行完毕，或由于某种错误而终止 运行 当一个进程在运行中处于等待状态（等待I/O） 分时系统中时间片到 当有一个优先级更高的进程就绪（可抢占式） 例如：新创建一个进程，一个等待进程变成就 绪 在进程通信中，执行中的进程执行了某种原语 操作（P操作，阻塞原语，唤醒原语）
一组管理线程的过程
• 核心不知道线程的存在
• 线程切换不需要核心态特权 • 调度是应用特定的
线程库
• 创建、撤消线程 • 在线程之间传递消息和数据 • 调度线程执行
• 保护和恢复线程上下文
对用户级线程的核心活动
• 核心不知道线程的活动，但仍然管理线程 的进程的活动 • 当线程调用系统调用时，整个进程阻塞
• 但对线程库来说，线程仍然是运行状态
即线程状态是与进程状态独立的
用户级线程的优点和缺点
优点：
• 线程切换不调用核心
• 调度是应用程序特定的：可以选择最好的算法 • ULT可运行在任何操作系统上（只需要线程库）
缺点：
• 大多数系统调用是阻塞的，因此核心阻塞进程， 故进程中所有线程将被阻塞 • 核心只将处理器分配给进程，同一进程中的两个 线程不能同时运行于两个处理器上
例子1：
LAN中的一个文件服务器，在一段时间内需 要处理几个文件请求
因此有效的方法是：为每一个请求创建一个 线程
在一个SMP机器上：多个线程可以同时在不 同的处理器上运行
例子2：
一个线程显示菜单，并读入用户输入； 另一个线程执行用户命令
考虑一个应用：由几个独立部分组成，这 几个部分不需要顺序执行，则每个部分 可以以线程方式实现
（如果没有就绪进程,系统会安排一个闲 逛进程(idle),没有其他进程时该进程一 直运行,在执行过程中可接收中断） * 恢复现场：最后一步恢复选中进程的PSW
在进程（上下文）中切换的步骤
• 保存处理器的上下文，包括程序计数器和其它 寄存器 • 用新状态和其它相关信息更新正在运行进程的 PCB
• 把原来的进程移至合适的队列-就绪、阻塞
• 线程创建在用户空间完成
• 大量线程调度和同步在用户空间完成
• 程序员可以调整KLT的数量
• 可以取两者中最好的
• 例子：Solaris
4. 实例：Solaris
进程：
• 用户地址空间 • 用户栈
• 进程控制块
实例：Solaris（续1）
用户级线程（线程库）：
可在应用进程中建立多个ULT 每个ULT需要：栈、程序计数器 不受调度程序的调度，线程切换快 对操作系统不可见
当一个线程因I/O阻塞时，可以切换到同一 应用的另一个线程
2.线程与进程的比较
• 调度 • 并发性 • 拥有资源 • 系统开销
3.线程的实现机制
• 用户级线程 • 核心级线程 • 两者结合方法
（1）用户级线程（User Level Thread）
• 由应用程序完成所有线程的管理
通过线程库(用户空间)
用户 地址 空间
核 心 栈
核 心 栈