【正文】 ， 若希望該進(jìn)程盡快獲得處理機(jī) ， 應(yīng)在創(chuàng)建原語后緊跟一個(gè)激活原語 ，使之變成活躍就緒 ， 從而引起調(diào)度程序的重新調(diào)度 。 激活原語則使處于靜止?fàn)顟B(tài)的進(jìn)程變成活躍 ， 即把 “ 靜止就緒 ” 變成 “ 活躍就緒 ” ， 把 “ 靜止阻塞 ” 變成“ 活躍阻塞 ” 。掛起原語的具體作法是：以被掛起的進(jìn)程標(biāo)識(shí)名為索引， 到 PCB集合中查找該進(jìn)程的 PCB，得到該進(jìn)程的內(nèi)部標(biāo)識(shí)數(shù)，并檢查該進(jìn)程的狀態(tài)。 然后 ，把創(chuàng)建者提供的 PCB參數(shù) (如進(jìn)程外部標(biāo)識(shí)名 ， 初始 CPU狀態(tài) ， 優(yōu)先數(shù)及資源清單等 )以及父進(jìn)程的內(nèi)部標(biāo)識(shí)數(shù)填入 PCB中 ， 并設(shè)置記帳信息 ， 再置該進(jìn)程狀態(tài)為 “ 靜止就緒 ” ， 最后把它插入進(jìn)程家族和就緒隊(duì)列中 。 (3) 進(jìn)程層次清晰， 關(guān)系明確。 內(nèi)核中所包含的原語主要有進(jìn)程控制原語 、 進(jìn)程通信原語 、 資源管理原語以及其它方面的原語 。 運(yùn)行就緒 阻塞I / O 完成調(diào)度時(shí)間片用完I/O 請(qǐng)求圖 進(jìn)程的基本調(diào)度狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 第三章 進(jìn)程管理 2. 細(xì)分的進(jìn)程調(diào)度狀態(tài) 圖 細(xì)分的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 低優(yōu)先級(jí)就緒中優(yōu)先級(jí)就緒高優(yōu)先級(jí)就緒運(yùn)行因頁面阻 塞因盤帶阻 塞因 I / O阻 塞運(yùn)行 5 0 0 m s 缺頁運(yùn)行100msI / O 完成運(yùn)行 50ms超過時(shí)限I / O 完成I / O 完成第三章 進(jìn)程管理 圖 具有掛起操作的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 活躍就緒活躍阻塞靜止阻塞時(shí)間片用完調(diào)度事件到達(dá)事件到達(dá)等待事件掛起激活掛起激活創(chuàng)建掛起活躍靜止運(yùn)行靜止就緒第三章 進(jìn)程管理 進(jìn) 程 的 控 制 進(jìn)程的控制機(jī)構(gòu) 1. 所謂 “ 原語 ” ， 是指由若干條機(jī)器指令構(gòu)成的并用以完成特定功能的一段程序 ， 這段程序在執(zhí)行期間是不可分割的 。 (8) 其它。 (4) 進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。 當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí) ， 系統(tǒng)為其建立一個(gè) PCB， 當(dāng)進(jìn)程被撤消時(shí) ， 系統(tǒng)收回它的PCB， 隨之該進(jìn)程也就消亡了 。 (4) 順序進(jìn)程 (有時(shí)稱為任務(wù) )是一個(gè)程序與其數(shù)據(jù)集一道順序通過處理機(jī)的執(zhí)行所發(fā)生的活動(dòng) (Alan )。 3. 資源共享和程序的并發(fā)執(zhí)行 (或稱并發(fā)活動(dòng) )使得系統(tǒng)的工作情況變得相當(dāng)錯(cuò)綜復(fù)雜 ， 尤其表現(xiàn)在系統(tǒng)中并發(fā)程序間的相互依賴和制約方面 。 count∶ =count+1, count∶ =0。 (2) print count。 count∶ =0 go to l2 end coend end 第三章 進(jìn)程管理 由于觀察者 和報(bào)告者 各自獨(dú)立 地并行工 作 ， count∶ =count+1 的操作 ， 既可以在報(bào)告者的 print count和count∶ =0 操作之前 ， 也可以在其后 ， 還可以在 print count和count∶ =0 之間 。 count∶ =0。 觀察者不斷觀察并對(duì)通過的卡車計(jì)數(shù) 。 程序并發(fā)執(zhí)行和資源共享之間互為依存條件 。 第三章 進(jìn)程管理 2. 資源共享是現(xiàn)代操作系統(tǒng)另一基本特性 。 I2先于 C2和 I3 說明了某些程序段必須在其它程序段之前完成， 此外從圖中 I2和 C1。 (3) 程序的執(zhí)行結(jié)果與其執(zhí)行速度無關(guān)。 每個(gè)動(dòng)作都必須在前一動(dòng)作結(jié)束后才能開始 。 除了人為的干預(yù)造成機(jī)器暫時(shí)停頓外 ， 前一動(dòng)作的結(jié)束就意味著后一動(dòng)作的開始 。 第三章 進(jìn)程管理 程序的并發(fā)執(zhí)行和資源共享 1. 程序的并發(fā)執(zhí)行 圖 程序段并發(fā)執(zhí)行的有向圖 I1I2I3I4C1C2C3C4P1P2P3P4第三章 進(jìn)程管理 I1先于 C1和 I2。 I3和 C2和 P1。 所謂資源共享是指系統(tǒng)中的硬件資源和軟件資源不再為單個(gè)用戶程序所獨(dú)占 ， 而由幾道用戶程序共同使用 。 一方面 ， 資源共享是以程序并發(fā)執(zhí)行為條件的 ， 因?yàn)槿粝到y(tǒng)不允許程序并發(fā) ， 也就不存在資源共享問題；另一方面 ， 若系統(tǒng)不能對(duì)共享資源進(jìn)行有效的管理 ， 也就降低了程序并發(fā)執(zhí)行的效果 。報(bào)告者定時(shí)地將觀察者的計(jì)數(shù)值打印出來 ， 然后將計(jì)數(shù)器重新清 “ 0”。 cobegin 第三章 進(jìn)程管理 observer begin L1； …… observe next car。 (1) count∶ =count+1。 count∶ =0。 第三章 進(jìn)程管理 假設(shè)在開始某個(gè)循環(huán)之前 ， count的值為 n， 則在完成一個(gè)循環(huán)后 ， 對(duì)上述三個(gè)執(zhí)行序列打印機(jī)打印的 count值和執(zhí)行后的 count值如下表所示： 執(zhí)行序列 (1) (2) (3) 打印的值 n+1 n n 執(zhí)行后的值 0 1 0 第三章 進(jìn)程管理 2. 程序和機(jī)器執(zhí)行程序的活動(dòng)是兩個(gè)概念 。 第三章 進(jìn)程管理 進(jìn)程概念的引入 (1) 行為的一個(gè)規(guī)則叫做程序 ， 程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)稱為進(jìn)程 (Dijkstra)。 (5) 一個(gè)進(jìn)程是由偽處理機(jī)執(zhí)行的一個(gè)程序 ()。 第三章 進(jìn)程管理 在通常的操作系統(tǒng)中 ， PCB (1) 進(jìn)程標(biāo)識(shí)名或標(biāo)識(shí)數(shù)。 (5) 進(jìn)程現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)。 第三章 進(jìn)程管理 進(jìn)程的調(diào)度狀態(tài) 1. 進(jìn)程的基本調(diào)度狀態(tài) (1) 運(yùn)行狀態(tài)。 第三章 進(jìn)程管理 2. 操作系統(tǒng)的內(nèi)核是操作系統(tǒng)中最接近裸機(jī)的部分 。 屬于進(jìn)程控制方面的原語有進(jìn)程創(chuàng)建原語 、 進(jìn)程撤消原語 、 進(jìn)程掛起原語 、 進(jìn)程激活原語 、 進(jìn)程阻塞原語以及進(jìn)程喚醒原語等 。 第三章 進(jìn)程管理 創(chuàng)建原語的功能是用來創(chuàng)建子進(jìn)程 。 這樣 ， 子進(jìn)程就建立起來了 。若狀態(tài)為 “ 運(yùn)行 ” ，則中斷處理機(jī)，把 CPU狀態(tài)保存在 PCB中，停止運(yùn)行該進(jìn)程；若狀態(tài)為活躍阻塞，則改為靜止阻塞； 若狀態(tài)為活躍就緒，則改為靜止就緒；若狀態(tài)為運(yùn)行，則從活躍就緒隊(duì)列中按某種算法選一進(jìn)程投入運(yùn)行。 一旦被激活的進(jìn)程處于 “ 活躍就緒 ” 時(shí) ， 便引起處理機(jī)的重新調(diào)度 。 第三章 進(jìn)程管理 (3) 阻塞原語和喚醒原語 。 然后把 “ 活躍阻塞 ” 賦予該進(jìn)程 ，并把它插入到該事件的等待隊(duì)列中 ， 再從活躍就緒隊(duì)列中按一定算法選取一進(jìn)程投入運(yùn)行 。 因此 ， 撤消原語應(yīng)采用第二種方式 。 而且凡屬于該進(jìn)程的所有子孫也一律撤消 。 他把操作系統(tǒng)中指揮各個(gè)進(jìn)程的工作比作一個(gè)交通警察 ， 而把各個(gè)進(jìn)程比作車輛 。 進(jìn)程調(diào)度稱為 “ 低級(jí) ” 調(diào)度 ， 是相對(duì)作業(yè)調(diào)度而言的 。 (2) 確定調(diào)度算法 ， 決定把處理機(jī)分配給哪個(gè)進(jìn)程和分配多長(zhǎng)時(shí)間 。 (1) 現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束或者因任務(wù)完成而正常結(jié)束 ， 或者因出現(xiàn)錯(cuò)誤而異常結(jié)束 。 (5) 分配給該進(jìn)程運(yùn)行的時(shí)間片已用完。 第三章 進(jìn)程管理 3. 進(jìn)程調(diào)度算法的選擇 進(jìn)程調(diào)度的主要任務(wù)就是按照一定的調(diào)度算法從就緒隊(duì)列中選出一個(gè)進(jìn)程 ， 把 CPU分配給它 。 進(jìn)程調(diào)度算法基本分為兩大類： 優(yōu)先數(shù)法和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法， 第三章 進(jìn)程管理 4. 進(jìn)程隊(duì)列的組織 P C B P C B P C B P C B P C B P C B P C B( a )運(yùn)行隊(duì)列 P C B0就緒隊(duì)列P C B P C B P C B0阻塞隊(duì)列 1P C B P C B P C B0阻塞隊(duì)列 2P C B P C B0( b )圖 3.8 PCB的組織方式 第三章 進(jìn)程管理 常用的進(jìn)程調(diào)度算法 1. 靜態(tài)優(yōu)先級(jí)法 (1) 按進(jìn)程類型確定。 2. 動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)法 第三章 進(jìn)程管理 3. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法 在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中 ， 時(shí)間片是一個(gè)重要的參數(shù) 。 這對(duì)于短作業(yè) ，對(duì)于 I/O操作多的作業(yè)都很不利 。 第三章 進(jìn)程管理 (1) (2) (3) (4) 計(jì)算機(jī)的處理能力 ， 計(jì)算機(jī)的速度越高 ， 時(shí)間片就可越短 。 在這種方式中 ， 每一輪開始時(shí) ， 系統(tǒng)便根據(jù)就緒隊(duì)列中已有的進(jìn)程數(shù) ， 計(jì)算一次 q值 ， 然后進(jìn)行輪轉(zhuǎn) 。 第三章 進(jìn)程管理 (2) 時(shí)間片的長(zhǎng)短取決于優(yōu)先級(jí)的高低 。 在一個(gè)多道程序并發(fā)執(zhí)行的系統(tǒng)中 ， 一個(gè)作業(yè)就是獨(dú)立于其它作業(yè)的工作單位 。 (3) 程序可以作為一種軟件資源長(zhǎng)期保留 ， 而進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程 ， 是暫時(shí)的 。 在具有多線程機(jī)制的操作系統(tǒng)中 ， 處理機(jī)調(diào)度的基本單位不是進(jìn)程而是線程 。 (2) 進(jìn)程的多線程都在進(jìn)程的地址空間活動(dòng) 。 第三章 進(jìn)程管理 WindowsNT中的進(jìn)程和線程 1. Windows NT (1) 一個(gè)可執(zhí)行的程序 ， 它定義了初始代碼和數(shù)據(jù) 。 (4) 至少有一個(gè)執(zhí)行進(jìn)程。 (2) 描述處理機(jī)狀態(tài)的一組寄存器內(nèi)容 。也就是說 ， 進(jìn)程之間是在異步環(huán)境下運(yùn)行的 ， 每個(gè)進(jìn)程都以各自獨(dú)立的 、 不可預(yù)知的速度向運(yùn)行的終點(diǎn)推進(jìn) 。 第三章 進(jìn)程管理 圖 司機(jī)和售票員的同步 正常行車開 車到站停車售票開車門關(guān)車門司機(jī) 售票員第三章 進(jìn)程管理 又如 ， 有用戶作業(yè)程序 ， Z=func 1(x)*func 2(y) 其中 func 1(x)， func 2(y)均是一個(gè)復(fù)雜函數(shù) ， 為了加快本題的計(jì)算速度 ， 可用兩個(gè)進(jìn)程 P P2 各計(jì)算一個(gè)函數(shù) 。 R1∶ =R1+1。 其中， R1 和 R2 是處理機(jī)的兩個(gè)通用寄存器。 count∶ =R1。 換句話說 ， 它們不應(yīng)相互等待而致使誰都不能進(jìn)入 。鎖有兩種狀態(tài)： W=0 表示鎖已打開； W=1 表示鎖被關(guān)閉 。 第三章 進(jìn)程管理 在有些系統(tǒng)中 ， 上述的加鎖 、 開鎖操作可用機(jī)器硬件指令完成 。 即當(dāng) W不為 0 時(shí)轉(zhuǎn)移到上一條指令 TS繼續(xù)測(cè)試 ， 否則停止測(cè)試 ， 進(jìn)入臨界區(qū) 。 交通管理人員利用信號(hào)燈的顏色 (紅 、 綠 )實(shí)現(xiàn)交通管理 。 公用信號(hào)量通常用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的互斥 ，初值為 1， 它所聯(lián)系的一組并發(fā)進(jìn)程均可對(duì)其實(shí)施 P、 V操作；私用信號(hào)量一般用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步 ， 初值為 0 或?yàn)槟硞€(gè)正整數(shù) n， 僅允許擁有它的進(jìn)程對(duì)其實(shí)施 P操作 。 ② 若 S0， 則調(diào)用 V(S) ③ 若 S≤0， 從等待信號(hào)量 S的阻塞隊(duì)列中喚醒頭一個(gè)進(jìn)程 ， 然后調(diào)用 V(S)的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行 。 {P} Procedure V(Var S:Semaphore)。 設(shè) S為兩進(jìn)程互斥的公用信號(hào)量 ， 初值賦予 1， 表明該臨界資源未被占用 。 對(duì)此 ， 可寫出如下程序： begin count: integer。 cobegin process p1 R1: register。 count∶ =R1。 R2∶ =count。 coend