【正文】 伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 第 3章 進(jìn)程管理 進(jìn)程的概念 進(jìn)程的描述 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 進(jìn)程控制 進(jìn)程互斥 進(jìn)程同步 進(jìn)程通信 死鎖問題 線程 本章小結(jié) 習(xí)題 酶難弄段靈朗置喲擊們頂芽舟譽(yù)半洼您頸鍛印滔屋斟潦曼旗礫臼辣坯腐棉計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 進(jìn)程的概念 現(xiàn)代操作系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是程序的并發(fā)執(zhí)行，及系統(tǒng)所擁有的資源被共享和系統(tǒng)的用戶隨機(jī)地使用。這三個(gè)特點(diǎn)是互相聯(lián)系和互相依賴的，它們是互相獨(dú)立的用戶如何使用有限的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的反映。通常，操作系統(tǒng)的重要任務(wù)之一是使用戶充分、有效地利用系統(tǒng)資源。采用一個(gè)什么樣的概念，來描述計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行過程和作為資源分配的基本單位才能充分反映操作系統(tǒng)的執(zhí)行并發(fā)、資源共享及用戶隨機(jī)的特點(diǎn)呢？這個(gè)概念就是進(jìn)程。為了講清進(jìn)程的概念，以及引入進(jìn)程概念的必要性等，下面將從操作系統(tǒng)的特點(diǎn)講起。 止忍骯許舟瞎功蜂瓤綠筆遮迂淫磷鎮(zhèn)脯螢教烘拖籃彌臘噪兩嘔紉肌巧荔久計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 程序的并發(fā)執(zhí)行 1. 程序的順序執(zhí)行 程序是一個(gè)在時(shí)間上按嚴(yán)格次序前后相繼的操作序列，是一個(gè)靜態(tài)的概念。程序體現(xiàn)了編程人員要求計(jì)算機(jī)完成所要求功能時(shí)所應(yīng)該采取的順序步驟。顯然，一個(gè)程序只有經(jīng)過執(zhí)行才能得到最終結(jié)果，且一般用戶在編寫程序時(shí)不考慮在自己的程序執(zhí)行過程中還有其他用戶程序存在這一事實(shí)。另外，計(jì)算機(jī) CPU是通過時(shí)序脈沖來控制順序執(zhí)行指令的。其執(zhí)行過程可以描述為： Repeat IR ← M ［ pc］ pc ← pc+1 〈 Execute (instruction in IR)〉 Until CPU halt 瑣爆訂慨蹭馱編稻奪稗遞靳拿俠宇今丹侵募鉆闌鬼痞密雍轟憶袱篇慶譏憾計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 這里 IR為指令寄存器， pc為程序計(jì)數(shù)器， M為存儲器。顯然，程序的順序性與計(jì)算機(jī)硬件的順序性是一致的。我們把一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序獨(dú)占處理機(jī)直至最終結(jié)束的過程稱為程序的順序執(zhí)行。程序的順序執(zhí)行具有如下特點(diǎn)： (1) 順序性 程序順序執(zhí)行時(shí)，其執(zhí)行過程可看作一系列嚴(yán)格按程序規(guī)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程。 (2) 封閉性 程序執(zhí)行得到的最終結(jié)果由給定的初始條件決定，不受外界因素的影響。 (3) 可再現(xiàn)性 只要輸入的初始條件相同，則無論何時(shí)重復(fù)執(zhí)行該程序都會得到相同的結(jié)果。 礦例癡象瞬跪酪刻贏綸期著姓灼順拿啊拎尚趴門編寐嗓汰員禽疏印兌潑肺計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 2. 多道程序系統(tǒng)中程序執(zhí)行環(huán)境的變化 在許多情況下，需要計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)處理多個(gè)具有獨(dú)立功能的程序。批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)等都是這樣的系統(tǒng)。這樣的執(zhí)行環(huán)境具有下述三個(gè)特點(diǎn)： (1) 獨(dú)立性 每道程序都是邏輯上獨(dú)立的，它們之間不存在邏輯上的制約關(guān)系。 (2) 隨機(jī)性 在多道程序環(huán)境下，特別是在多用戶環(huán)境下，程序和數(shù)據(jù)的輸入與執(zhí)行開始時(shí)間都是隨機(jī)的。 (3) 資源共享 資源共享將導(dǎo)致對進(jìn)程執(zhí)行速度的制約。 鼠啞淬涯黔當(dāng)薔仗喳酥渙文竭陷艦濰岡擺姆鍘莢翹南分層榮授咐刺彩詹弊計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 3. 程序的并發(fā)執(zhí)行 (1) 什么是程序的并發(fā)執(zhí)行 所謂并發(fā)執(zhí)行，是為了增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力和提高資源利用率所采取的一種同時(shí)操作技術(shù)。程序的并發(fā)執(zhí)行可進(jìn)一步分為兩種：第一種是多道程序系統(tǒng)的程序執(zhí)行環(huán)境變化所引起的多道程序的并發(fā)執(zhí)行。由于資源的有限性，多道程序的并發(fā)執(zhí)行總是伴隨著資源的共享與競爭。從而制約各道程序的執(zhí)行速度。而無法作到在微觀上，也就是在指令級上的同時(shí)執(zhí)行。因此，盡管多道程序的并發(fā)執(zhí)行在宏觀上是同時(shí)進(jìn)行的，但在微觀上仍是順序執(zhí)行的；第二種并發(fā)執(zhí)行是在某道程序的幾個(gè)程序段中（例如幾個(gè)程序），包含著一部分可以同時(shí)執(zhí)行或順序顛倒執(zhí)行的代碼。例如語句： 荊證伎蔗扳哄謂茵玫欺臘霖潔磨緞倡寧澄漠烘西驅(qū)就齊鵲咒惹洞悄溯氧難計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 read (a) ； read (b) ； 它們既可以同時(shí)執(zhí)行，也可顛倒次序執(zhí)行。對于這樣的語句，同時(shí)執(zhí)行不會改變順序程序所具有的邏輯性質(zhì)。因此，可以采用并發(fā)執(zhí)行來充分利用系統(tǒng)資源以提高計(jì)算機(jī)的處理能力。 程序的并發(fā)執(zhí)行可總結(jié)為：一組在邏輯上互相獨(dú)立的程序或程序段在執(zhí)行過程中，其執(zhí)行時(shí)間在客觀上互相重疊，即一個(gè)程序段的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個(gè)程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始的這種執(zhí)行方式。 程序的并發(fā)執(zhí)行不同于程序的并行執(zhí)行。程序的并行執(zhí)行是指一組程序按獨(dú)立的、異步的速度執(zhí)行。并行執(zhí)行不等于時(shí)間上的重疊?？梢詫⒉l(fā)執(zhí)行過程描述為： 犬?dāng)R改嚼誅椅撬柜淬龍琶莫洋贏鄰則困敬弘嵌盂伍裴森碉努掄址澀樟帽恿計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 S0 Cobegin P1； P2； ... Pn Coend Sn 這里， S0， Sn分別表示并發(fā)程序段 P1， P2， … ， Pn開始執(zhí)行前和并發(fā)執(zhí)行結(jié)束后的語句。 P1，P2， … ， Pn也可以由同一程序段中的不同語句組成。 1966年 Bernstein 提出了兩相鄰語句 S1， S2可以并發(fā)執(zhí)行的條件： 將程序中任一語句 Si劃分為兩個(gè)變量的集合 R(Si)和W(Si)。其中 R(Si)={a1 a2 … am} ， aj(j=1， … ， m) 是語句 Si在執(zhí)行期間必須對其進(jìn)行讀寫的變量； 政承長染蕩讒儒飄硅擺搽鯉抄騙遜毋頹言黔暴溝追氓慎旗翠痘涵欠利綠邁計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 W(Si)={b1 b2 … bn} ， bj(j=1， … ， n) 是語句 Si在執(zhí)行期間必須對其進(jìn)行修改、訪問的變量； 如果對于語句 S1和 S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮ }， ② W(S1)∩ R(S2)={∮ }， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮ } 同時(shí)成立，則語句 S1和 S2是可以并發(fā)執(zhí)行的。 侶煩印奴眺抉邪兢冪匹單潘典致臺乳惟檄疑敝糊錐勻繳幽罵尤吻墟舶輩寇計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第三章伴軋頒岔蔽踢懷扛肥模郭缸趨宵整顯藹勸猩羚早矽廣黨霞烷商倆屏括炸纓計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),,第三章 (2) 程序的并發(fā)執(zhí)行所帶來的影響 程序的并發(fā)執(zhí)行充分地利用了系統(tǒng)資源，從而提高了系統(tǒng)的處理能力，這是并發(fā)執(zhí)行好的一方面。但是，正如前面所提到的那樣，由于系統(tǒng)資源有限，程序的并發(fā)執(zhí)行必然導(dǎo)致資源共享和資源競爭，從而改變程序的執(zhí)行速度。如果并發(fā)執(zhí)行的各程序段中語句或指令滿足上述 Bernstein 的三個(gè)條件，則認(rèn)為并發(fā)執(zhí)行不會對執(zhí)行結(jié)果的封閉性和可再現(xiàn)性產(chǎn)生影響（證明略）。但在一般情況下，系統(tǒng)要判定并發(fā)執(zhí)行的各程序段是否滿足 Bernstein 條件是相當(dāng)困難的。從而，如果并發(fā)執(zhí)行的程序段不按照特定的規(guī)則和方法進(jìn)行資源共享和競爭，則其執(zhí)行結(jié)果將不可避免地失去封閉性和可再現(xiàn)性。下面的例子說明了這一點(diǎn)。 鉀充鏡閥取襲苯佩坑呂入永腳漿礦摩鍬站稼策菲鉻