操作系统进程讲解
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于就绪状态
进程状态转换条件（续）
运行 --> 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 (IPC)
阻塞 --> 就绪
➢ 当所等待的事件发生时。 由于执行的进程变为阻塞状态后，调度程序立即把 处理机分配给另一个就绪进程；因此，阻塞进程的 事件消失后，进程不会立即恢复到执行状态，而转 变为就绪状态，重新等待处理机
2.1.2.前趋图
➢ 为了描述一个程序的各பைடு நூலகம்分(程序段或语句)间的依赖 关系，或者是一个大的计算的各个子任务间的因果关 系，我们常常采用前趋图方式。
➢ 前趋图是一个有向无循环图 ➢ 如：
前趋图（续）
前趋图中的每个结点可以表示一条语句、 一个程序段或进程，结点间的有向边表示 两个结点之间存在的偏序(Partial_Order) 或前趋关系(Precedence_Relation)“→” ＝{(Pi,Pj)|在Pj开始前Pi必须完成}如果 (Pi,Pj)∈→，可写成Pi→Pj，Pi是Pj的 直接前趋，Pj是Pi的直接后继。前趋图中 必须不存在循环，如下图不是前趋图。
运行
就绪
等待
图2－4 进程的状态及其转换
进程状态转换条件
在进程运行过程中，由于自身进展情况 及外界环境的变化，这三种基本状态可以依 据一定的条件相互转换： 就绪 --> 运行 ➢ 调度程序选择一个新的进程运行 运行 --> 就绪 ➢ 运行进程用完了时间片 ➢ 运行进程被中断，因为一高优先级进程处
进程是动态产生，动态消亡的，进程在其生命周期内，在三种基本 状态之间转换
➢ 并发性：任何进程都可以同其他进程一起向前推进
➢ 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；进程在获得必要的资源后便可运行
➢ 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
2.1.3 程序并发执行及特征
并发的含义： 在一定时间内物理机器上有两个或两
个以上的程序同处于开始运行但尚未结 束的状态，并且次序不是事先确定的。 即一个程序段的执行尚未结束，另一个 程序段的执行已经开始，执行时间在客 观上相互重叠
2. 程序的并发执行
在对一批程序进行处理时，可以并发执行。例 如，输入、计算、打印三个程序对一批作业进 行处理时，存在以下的前趋关系：
3.程序的顺序执行的特征
➢ 顺序性：一个程序的各个部分的执行，严 格地按照某种先后次序执行；
➢ 封闭性：程序在封闭的环境下运行，即程 序运行时独占全部系统资源；
➢ 可再现性：只要程序执行时的环境和初 始条件相同，当程序重复执行时，不论它 是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走 走”地执行，都将获得相同的结果。
图 2-2 并发执行时的前趋图
Ii→Ci，Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1，Pi→Pi+1 在Pi-1和Ci以及Ii+1之间，可以并发执行。
S1: a∶=x+2 S2: b∶=y+4 S3: c∶=a+b S4: d∶=c+b
图 2-3 四条语句的前趋关系
3.程序的并发执行的特征
✓ 不可再现性：由于程序的并发执行，打破了由另 一程序独占系统资源的封闭性，因而破坏了可再 现性。
当前一操作执行后，才能执行后继操作。
程序的顺序执行（续）
例如：进行计算。I:输入操作 C:计算操作 P:打印操作。在进行 计算时，总是先输入用户的程序和 数据，然后进行计算，最后将结果 打印出来。
2.语句的顺序执行
S1：a:=x+y S2：b:=a-5 S3：c:=b+1
如下图，语句S2必须在a被 赋值后才能执行；S3也只能在b 被赋值后才能执行。
➢ 程序是静态的，进程是动态的; ➢ 进程具有并行特性，而程序没有 ➢ 进程是竞争计算机资源的基本单位，从而
其并行性受到系统的控制，也就是对进程 独立性和异步性的限制 ➢ 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，即程序的两次执 行对应不同的进程
3. 进程的特征
➢ 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，
第二章 进程管理
2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 管程机制 2.6 进程通信
2.1.1程序的顺序执行及特征
1. 基本概念
在计算机系统中只有一个程序在运行，这个 程序独占系统中所有资源，其执行不受外 界影响。通常一个程序可分成若干个程序 段，它们必须按照某种先后次序执行，仅
2.1.4 进程的特征与状态
1.进程的概念
➢进程是程序的一次执行 ➢ 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的 一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单 位 ➢ 进程是可与其他程序并发执行的程序，在一个数据 集合上的运行过程。它是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位。
2. 进程与程序的区别
✓ 间断性：程序并发执行时，由于它们共享资源或 程序之间相互合作完成一项共同任务，因而使程 序之间相互制约。
✓ 失去封闭性：多个程序共享系统中的资源，只是 程序的运行已失去了封闭性。
✓ 通信性：对于相互合作的程序，为了更有效地协 调运行，相互之间进行通信。
4.Berstein条件
1.语句i的读集R(pi)和写集W(Pi)
例：C=A-B W=C-1 R(C=A-B)={A,B} W(C=A-B)={C} R(W=C-1)={C} W(W=C-1)={C}
2.Berstein条件: R(P1)∩W(P2) ∪ R(P2) ∩ W(P1) ∪ W(P1) ∩ W(P2)={ } 即：读写互斥、写写互斥、读读不互斥
3. 说明：多个进程之间不引入控制，若要并发执行，必满足该 条件（能够解决并发执行时的不可再现问题）。不满足这 个条件的两个进程引入控制后也可以并发执行。
➢ 结构特征：为了控制和管理进程，系统为每个进程设立一个进程控 制块－ PCB。
4.进程的状态及其演变
运行中的进程具有以下三种基本状态
➢ 就续状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要 资源时，它便处于就绪状态，一旦获得CPU，便立 即执行。
➢ 执行状态：已获得CPU的进程进入执行状态
➢ 阻塞状态：正在执行的进程，由于发生某个事件而 暂时无法执行时，便放弃处理机而进入阻塞状态
进程状态转换条件（续）
运行 --> 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 (IPC)
阻塞 --> 就绪
➢ 当所等待的事件发生时。 由于执行的进程变为阻塞状态后，调度程序立即把 处理机分配给另一个就绪进程；因此，阻塞进程的 事件消失后，进程不会立即恢复到执行状态，而转 变为就绪状态，重新等待处理机
2.1.2.前趋图
➢ 为了描述一个程序的各பைடு நூலகம்分(程序段或语句)间的依赖 关系，或者是一个大的计算的各个子任务间的因果关 系，我们常常采用前趋图方式。
➢ 前趋图是一个有向无循环图 ➢ 如：
前趋图（续）
前趋图中的每个结点可以表示一条语句、 一个程序段或进程，结点间的有向边表示 两个结点之间存在的偏序(Partial_Order) 或前趋关系(Precedence_Relation)“→” ＝{(Pi,Pj)|在Pj开始前Pi必须完成}如果 (Pi,Pj)∈→，可写成Pi→Pj，Pi是Pj的 直接前趋，Pj是Pi的直接后继。前趋图中 必须不存在循环，如下图不是前趋图。
运行
就绪
等待
图2－4 进程的状态及其转换
进程状态转换条件
在进程运行过程中，由于自身进展情况 及外界环境的变化，这三种基本状态可以依 据一定的条件相互转换： 就绪 --> 运行 ➢ 调度程序选择一个新的进程运行 运行 --> 就绪 ➢ 运行进程用完了时间片 ➢ 运行进程被中断，因为一高优先级进程处
进程是动态产生，动态消亡的，进程在其生命周期内，在三种基本 状态之间转换
➢ 并发性：任何进程都可以同其他进程一起向前推进
➢ 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；进程在获得必要的资源后便可运行
➢ 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
2.1.3 程序并发执行及特征
并发的含义： 在一定时间内物理机器上有两个或两
个以上的程序同处于开始运行但尚未结 束的状态，并且次序不是事先确定的。 即一个程序段的执行尚未结束，另一个 程序段的执行已经开始，执行时间在客 观上相互重叠
2. 程序的并发执行
在对一批程序进行处理时，可以并发执行。例 如，输入、计算、打印三个程序对一批作业进 行处理时，存在以下的前趋关系：
3.程序的顺序执行的特征
➢ 顺序性：一个程序的各个部分的执行，严 格地按照某种先后次序执行；
➢ 封闭性：程序在封闭的环境下运行，即程 序运行时独占全部系统资源；
➢ 可再现性：只要程序执行时的环境和初 始条件相同，当程序重复执行时，不论它 是从头到尾不停顿地执行，还是“停停走 走”地执行，都将获得相同的结果。
图 2-2 并发执行时的前趋图
Ii→Ci，Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1，Pi→Pi+1 在Pi-1和Ci以及Ii+1之间，可以并发执行。
S1: a∶=x+2 S2: b∶=y+4 S3: c∶=a+b S4: d∶=c+b
图 2-3 四条语句的前趋关系
3.程序的并发执行的特征
✓ 不可再现性：由于程序的并发执行，打破了由另 一程序独占系统资源的封闭性，因而破坏了可再 现性。
当前一操作执行后，才能执行后继操作。
程序的顺序执行（续）
例如：进行计算。I:输入操作 C:计算操作 P:打印操作。在进行 计算时，总是先输入用户的程序和 数据，然后进行计算，最后将结果 打印出来。
2.语句的顺序执行
S1：a:=x+y S2：b:=a-5 S3：c:=b+1
如下图，语句S2必须在a被 赋值后才能执行；S3也只能在b 被赋值后才能执行。
➢ 程序是静态的，进程是动态的; ➢ 进程具有并行特性，而程序没有 ➢ 进程是竞争计算机资源的基本单位，从而
其并行性受到系统的控制，也就是对进程 独立性和异步性的限制 ➢ 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，即程序的两次执 行对应不同的进程
3. 进程的特征
➢ 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，
第二章 进程管理
2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 2.4 经典进程的同步问题 2.5 管程机制 2.6 进程通信
2.1.1程序的顺序执行及特征
1. 基本概念
在计算机系统中只有一个程序在运行，这个 程序独占系统中所有资源，其执行不受外 界影响。通常一个程序可分成若干个程序 段，它们必须按照某种先后次序执行，仅
2.1.4 进程的特征与状态
1.进程的概念
➢进程是程序的一次执行 ➢ 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的 一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单 位 ➢ 进程是可与其他程序并发执行的程序，在一个数据 集合上的运行过程。它是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位。
2. 进程与程序的区别
✓ 间断性：程序并发执行时，由于它们共享资源或 程序之间相互合作完成一项共同任务，因而使程 序之间相互制约。
✓ 失去封闭性：多个程序共享系统中的资源，只是 程序的运行已失去了封闭性。
✓ 通信性：对于相互合作的程序，为了更有效地协 调运行，相互之间进行通信。
4.Berstein条件
1.语句i的读集R(pi)和写集W(Pi)
例：C=A-B W=C-1 R(C=A-B)={A,B} W(C=A-B)={C} R(W=C-1)={C} W(W=C-1)={C}
2.Berstein条件: R(P1)∩W(P2) ∪ R(P2) ∩ W(P1) ∪ W(P1) ∩ W(P2)={ } 即：读写互斥、写写互斥、读读不互斥
3. 说明：多个进程之间不引入控制，若要并发执行，必满足该 条件（能够解决并发执行时的不可再现问题）。不满足这 个条件的两个进程引入控制后也可以并发执行。
➢ 结构特征：为了控制和管理进程，系统为每个进程设立一个进程控 制块－ PCB。
4.进程的状态及其演变
运行中的进程具有以下三种基本状态
➢ 就续状态：当进程已分配到除CPU以外的所有必要 资源时，它便处于就绪状态，一旦获得CPU，便立 即执行。
➢ 执行状态：已获得CPU的进程进入执行状态
➢ 阻塞状态：正在执行的进程，由于发生某个事件而 暂时无法执行时，便放弃处理机而进入阻塞状态