【正文】 18 ?進程的組成（進程上下文） ?PCB ?程序 ?數(shù)據(jù) ?進程控制塊 PCB ?描述信息 ?控制信息 ?資源管理信息 ?CPU現(xiàn)場保護：對 CPU的處理 進程的概念 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 19 ?PCB的組織方式 ?鏈接方式 ?將具有相同狀態(tài)的 PCB，用其中的鏈接字，鏈接成一個隊列。 ?由系統(tǒng)進行統(tǒng)一分配（硬件）和由程序自行使用（數(shù)據(jù)集，變量、隊列等） ?程序并發(fā)執(zhí)行與資源共享之間互為存在條件。 語句 S1 和 S3， S2 和 S3， S3 和 S4 不能并發(fā)執(zhí)行 。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 12 例 1． 語句 c = a – b 和 w = c + 1 R（ c = a – b ） = {a, b } W（ c = a – b ） = { c } R（ w = c + 1 ） = { c } W（ w = c + 1 ） = { w } R（ w = c + 1 ） ∩ W（ c = a – b ） = { c } 語句 c = a – b 和 w = c + 1 不能并發(fā)執(zhí)行 。 S S …… 、 Sn可以由同一程序段中的不同語句組成 。 Cobegin S1； S2； S3； …… ； Sn。 top++。 *top = blk。 Goto L1； Goto L2； End End Coend End 當 N=5時 ， 如果 N=N+1 在 print（ N） 和 N:=0 前 中間 后 打印 6 5 5 執(zhí)行后 N= 0 0 1 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 9 例 3．設有堆棧 S，棧指針 top ，棧中存放相應的數(shù)據(jù)塊地址，程序 popaddr（ top）從棧中取地址，pushaddr（ blk）將地址放入棧 S中。 L2 : Print (N)。其程序段并發(fā)執(zhí)行的前趨圖 : I1 → I2 → I3 → I4 → ↘ ↘ ↘ ↘ C1 → C2 → C3 → C4 → ↘ ↘ ↘ ↘ P1 → P2 → P3 → P4 → 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 8 例 2． Begin integer N:=0。 凡是能由一組并發(fā)程序完成的任務 ， 都能由相應的單個程序完成 。 ?資源共享：資源共享導致對進程執(zhí)行速度的制約。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 6 ?程序的并發(fā)執(zhí)行 ?程序執(zhí)行環(huán)境 ?獨立性，邏輯上是獨立的。 ?程序的執(zhí)行結果與其執(zhí)行速度無關。 ?例 1：輸入 ——計算 ——打印 ?例 2：語句執(zhí)行順序 ?S1： a ： = x + y ?S2： b ： = a – 5 ?S3： c ： = b + 1 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 5 ?順序執(zhí)行程序的特點： ?程序的順序性。 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 3 1 2 3 4 5 6 7 例：有 7個結點的前趨圖。 ?初始節(jié)點 ?終止節(jié)點 ?邊：執(zhí)行順序。第二章 進程管理 進程的概念 進程的控制 進程同步及經典同步問題 進程間的高級通信 進程與線程的區(qū)別 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 2 前趨圖和程序執(zhí)行 ?前趨圖的定義 ?前趨圖（ Procedence Graph）是一個有向無循環(huán)圖 DAG（ Directed Acyclic Graph）。 ?結點：語句、程序段或進程。 ?重量：程序量或執(zhí)行時間。 P = { P1， P2， P3， P4， P5， P6， P7 } → = {（ P1， P2） ， （ P1， P3） ， （ P1， P4） ， （ P2， P5） ， （ P3， P5） ， （ P4， P6） ， （ P5， P7） ， （ P6， P7） } 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 4 ?程序的順序執(zhí)行 ?一個復雜的程序通?？梢苑譃槿舾沙绦蚨?，并且必須按照某種先后次序來執(zhí)行。 ?程序在運行時獨占主機資源。 ?程序執(zhí)行時的初始條件相同，其結果必相同。 ?隨機性：輸入和執(zhí)行開始時間都是隨機的。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 7 ?程序的并發(fā)執(zhí)行 并發(fā)執(zhí)行是指兩個程序執(zhí)行時間上是重疊的 。 例 1：有一批程序，而每個程序需輸入，計算，打印三項操作。 Cobegin Program A : begin Program B : begin L1 : N:=N+1。 N:=0。 void popaddr (top) { void pushaddr(blk) { top 。 r=*top。 return (r) } } 先執(zhí)行 popaddr 的 top， 接著執(zhí)行 pushaddr的 *top=blk 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 10 ?程序并發(fā)執(zhí)行過程及條件（ Bernstein條件） S0。 Coend Sn+1。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 11 將任一語句劃分為兩個變量的集合 R（ Si）和 W（ Si） : 讀 集 R（ Si） = {a1， a2， …… ， am} 寫集 W（ Si） = {b1， b2， …… ， bn} 如對語句 S1和 S2有： R（ S1） ∩ W（ S2） = {Ф} W（ S1） ∩ R（ S2） = {Φ} W（ S1） ∩ W（ S2） = {Φ} 成立 ， 則語句 S1和 S2可并發(fā)執(zhí)行 。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 13 例 2． S1 : a = x + y S2 : b = z + 1 S3 : c = a – b S4 : w = a + c + 1 R（ S1） = { x , y } W（ S1） = { a } R（ S2） = { z } W（ S2） = { b } R（ S3） = { a ,b } W（ S3） = { c } R（ S4） = { a, c } W（ S4） ={w } 語句 S1 和 S2 能并發(fā)執(zhí)行 。 S1 S3 → S4 S2 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 14 ?資源共享 ?資源共享是指系統(tǒng)中的硬件資源和軟件資源不再由單個用戶所獨占，而為 n 個用戶共同使用。 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 15 ?程序并發(fā)執(zhí)行的特點 ?失去程序的封閉性和可再現(xiàn)性 ?程序與計算不再一一對應 ?程序并發(fā)執(zhí)行的相互制約 ?執(zhí)行 ——暫停 ——執(zhí)行 前趨圖和程序執(zhí)行 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 16 進程的概念 ?進程的定義 ?進程的定義 : 進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立的基本單位。 進程的概念 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 20 ?索引方式 ?根據(jù)進程的狀態(tài)，建立索引表。系統(tǒng)根據(jù)PCB結構中的狀態(tài)值控制進程。 ?用戶終端需要； ?父進程的需要：考查、修改獲協(xié)調各子進程時； ?OS的需要：改善系統(tǒng)運行性能，調節(jié)負荷； ?對換的需要：緩和內存緊張的情況； 進程狀態(tài)及其控制 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 23 進程狀態(tài)轉換 三種基本狀態(tài)： 執(zhí)行狀態(tài) （ Executing） 就緒狀態(tài) （ Ready） 阻塞狀態(tài) （ Blocked）或等待（ Wait） 阻塞 狀態(tài) 就緒 狀態(tài) 執(zhí)行 狀態(tài) 調度 I/O請求 進程 喚醒 時間 片到 新狀態(tài) 結束 后備隊列 新狀態(tài) 結束狀態(tài) 進程狀態(tài)及其控制 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 24 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 25 細化的進程狀態(tài)圖（增加掛起） 活動 阻塞 執(zhí)行 狀態(tài) 活動 就緒 靜止 就緒 靜止 阻塞 調度 喚醒 I/O請求 激活 激活 掛起 掛起 掛起 喚醒 進程狀態(tài)及其控制 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 26 活動就緒（ Readya）和活動阻塞（ Blockeda） 靜止就緒（ Readys）和靜止阻塞（ Blockeds） 進程狀態(tài)及其控制 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 27 一個狀態(tài)轉換和進程轉換的例子 進程 A I/O驅動 中斷處理 進程 B I/O 現(xiàn)場保護和阻塞 A 啟動 I/O 調度，恢復 B現(xiàn)場 I/O中斷 現(xiàn)場保護 中斷處理 A就緒 調度，恢復 A現(xiàn)場 退出 （收回資源，調度） 注：紅色表示處于“管態(tài)” 進程狀態(tài)及其控制 CUIT 葉斌 2022/2/5 20:24 操作系統(tǒng)|進程管理 28 進程控制 ?進程間的關系 ?非結構系統(tǒng)（ Unstructured System） ?樹形結構系統(tǒng)（ TreeStructured System） : 一個進程能創(chuàng)建另一個進程，形成進程家族。原語在執(zhí)行期間是不可分割的。 id (i