【正文】 調(diào)度的一個(gè) 獨(dú)立 單位。 (2) 進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的 活動(dòng) 。 ?不可再現(xiàn)性： 程序經(jīng)過(guò)多次執(zhí)行后，雖然它們執(zhí)行時(shí)的環(huán)境和初始條件相同，但得到的結(jié)果卻各不相同。 N值分別為 n， n+1， 0。N:=N+1。值分別為 n， 0， 1。N:=0。N值分別為 n+1， n+1， 0。print(N)。這樣，可能出現(xiàn)下述三種情況 (假定某時(shí)刻變量 N的值為 n)。 { print(N)； N:=0。 ? 程序 A每執(zhí)行一次時(shí)，都要做 N:=N+1操作； ? 程序 B每執(zhí)行一次時(shí)，都要執(zhí)行 print(N)操作，然后再將 N置成 “ 0”。 i1 p1 i c p o1 i2 p2 o2 i3 p3 o3 t1 t2 t3 進(jìn)程 時(shí)間 在該例中存在下述關(guān)系： Ii→ Ci， Ii→ Ii+1， Ci→ Pi， Ci→ Ci+1， Pi→ Pi+1 而 Ii+1和 Ci及 Pi1是重迭 的 ， 亦即在 Pi1和 Ci以及 Ii+1之間 ，可以并發(fā)執(zhí)行 。 P Q R 例：三個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序段 。 ?優(yōu)點(diǎn)：程 序的編制 、 調(diào)試方便 ， ?缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)效率不高 。 程序一旦開(kāi)始執(zhí)行 ， 其執(zhí)行結(jié)果不受外界因素影響 。 思考 ?多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境中，內(nèi)存中有多個(gè)程序，但是某時(shí)刻只有一個(gè)程序占用 CPU運(yùn)行，其他程序在做什么？ S1: a:=x+y； S2: b:=a5； S3: c:=b+1； S4:w=3+a S5: x=c+w 程序的順序執(zhí)行及其特征 1. 程序的順序執(zhí)行 S1 S2 S3 例如對(duì)一個(gè)程序的多條語(yǔ)句 : 三條語(yǔ)句 的順序執(zhí)行 進(jìn)程 S4 S5 2. 程序順序執(zhí)行時(shí)的特征 (1) 順序性 ： 處理機(jī)的操作嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行 ， 即每一操作必須在上一個(gè)操作結(jié)束之后開(kāi)始 。 采用多道程序設(shè)計(jì)注意的問(wèn)題 ? 可能延長(zhǎng)程序的執(zhí)行時(shí)間； ? 并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比 從表面上看，增加并行工作道數(shù)就可提高系統(tǒng)效率，但實(shí)際上并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率是不成正比，因?yàn)椴⑿械牡罃?shù)要根據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對(duì)資源的要求而定： (1)主存儲(chǔ)器的大小限制了可同時(shí)裝入的程序數(shù)量； (2)外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個(gè)制約條件； (3)多個(gè)程序同時(shí)要求使用同一資源的情況也會(huì)經(jīng)常發(fā)生。 ? 程序浮動(dòng) ：在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，對(duì)程序有一些特殊要求，也就是說(shuō)，程序可以隨機(jī)地從主存的一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域，程序被移動(dòng)后仍絲毫不影響它的執(zhí)行，這種技術(shù)稱為“程序浮動(dòng)“ 為什么采用多道程序設(shè)計(jì) ?程序的順序執(zhí)行 ?程序的并行執(zhí)行 P36 ?多道程序設(shè)計(jì)利用了系統(tǒng)與外圍設(shè)備的并行工作能力，從而提高工作效率。 、 多道程序設(shè)計(jì)（領(lǐng)會(huì)） ? 讓多個(gè)計(jì)算問(wèn)題同時(shí)裝入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器并行執(zhí)行，這種設(shè)計(jì)技術(shù)稱“多道程序設(shè)計(jì)”，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱“多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)” 或簡(jiǎn)稱“多道系統(tǒng)”。處理器管理 ? 本章考核知識(shí)點(diǎn)： 態(tài) 中斷響應(yīng) ? 自學(xué)要求：通過(guò)本章學(xué)習(xí)應(yīng)該掌握多道程序設(shè)計(jì)是如何提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)效率的；進(jìn)程與程序有什么區(qū)別；進(jìn)程的基本狀態(tài)以及狀態(tài)變化；進(jìn)程隊(duì)列及進(jìn)程調(diào)度策略；中斷的作用。 ? 重點(diǎn)是：多道程序設(shè)計(jì)；進(jìn)程的定義和屬性；進(jìn)程調(diào)度策略。 ?在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，有三點(diǎn)基本要求： ? 用 存儲(chǔ)保護(hù) 的方法保證各道程序互不侵犯； ? 用 程序浮動(dòng) 技術(shù)讓程序能靈活地改變存放區(qū)域且能正確執(zhí)行； ? 必須對(duì)資源按一定的策略分配和調(diào)度。具體表現(xiàn)為： ? 提高了處理器的利用率； ? 充分利用外圍設(shè)備資源： ? 發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力； 從總體上說(shuō)，采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)后，可以有效地提高系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時(shí)間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐率。 總之，多道程序設(shè)計(jì)能提高系統(tǒng)資源的使用效率，增加單位時(shí)間的算題量；但是對(duì)每個(gè)計(jì)算問(wèn)題來(lái)說(shuō)，從算題開(kāi)始到全部完成所需要的時(shí)間可能延長(zhǎng)，另外在確定并行工作道數(shù)時(shí)應(yīng)綜合系統(tǒng)的資源配置和用戶對(duì)資源的要求。 (2) 封閉性 ： 程序是在封閉的環(huán)境下執(zhí)行的 ， 即程序運(yùn)行時(shí)獨(dú)占全機(jī)資源 ， 資源的狀態(tài) (除初始狀態(tài)外 )只有本程序才能改變它 。 (3) 可再現(xiàn)性 ： 只要程序執(zhí)行時(shí)的環(huán)境和初始條件相同 ， 當(dāng)程序重復(fù)執(zhí)行時(shí) ， 都將獲得相同的結(jié)果 。 程序的順序執(zhí)行及其特征 程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征 1． 程序的并發(fā)執(zhí)行 若干個(gè)程序段同時(shí)在系統(tǒng)中運(yùn)行，這些程序段的執(zhí)行在時(shí)間上是 重疊 的，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(kāi)始，即使這種重疊是很小的一部分，也稱這幾個(gè)程序段是 并發(fā)執(zhí)行 的。 程序的并發(fā)執(zhí)行及其特征 1． 程序的并發(fā)執(zhí)行 在圖中存在 Ii→C i→P i前趨關(guān)系，以至對(duì)一個(gè)作業(yè)的輸入、計(jì)算和打印三個(gè)操作，必須順序執(zhí)行，但并不存在 Pi→I i+1的關(guān)系，因而在對(duì)一批程序進(jìn)行處理時(shí)，可使它們并發(fā)執(zhí)行。 對(duì)于具有下述四條語(yǔ)句的程序段： S1: a:=x+2 S2: b:=y+4 S3: c:=a+b S4: d:=c+b S1S2S3S4練習(xí)：已知一個(gè)求值公式 (A A＋ 3B)/(B+5A) 若 A和 B已經(jīng)賦值，試畫(huà)出該公式求解的前趨圖 S1:W=A A S2:V=3 B …… 2． 程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)的特征 1) 間斷性： 走走停停 2) 失去封閉性： 資源狀態(tài)有多個(gè)程序改變 3) 不可再現(xiàn)性 ： 計(jì)算結(jié)果和執(zhí)行速度有關(guān) 例如，有兩個(gè)循環(huán)程序 A和 B，它們共享一個(gè)變量 N。 A： while(1) B:while(1) N:＝ N+1。 } ? 程序 A和 B以不同的速度運(yùn)行。 (1)N:=N+1。N:=0。 (2)print(N)。N:=N+1。 (3)print(N)。N:=0。 上述情況說(shuō)明，程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于失去了封閉性，其計(jì)算結(jié)果已與并發(fā)程序的執(zhí)行速度有關(guān)，從而使程序的執(zhí)行 失去了可再現(xiàn)性。 ? 進(jìn)程的定義 較典型的進(jìn)程定義有： (1) 進(jìn)程是程序的一次 執(zhí)行 。 (3) 進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上運(yùn)行的 過(guò)程 ，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。 進(jìn)程 進(jìn)程的定義 進(jìn)程 ? 進(jìn)程三要素：程序、數(shù)據(jù)、 CPU ? 進(jìn)程與程序的區(qū)別及關(guān)系。 ? 進(jìn)程包括程序和程序處理的對(duì)象（數(shù)據(jù)集），進(jìn)程能得到程序處理的結(jié)果。而程序則不是。 ? 進(jìn)程和程序并非一一對(duì)應(yīng)的，一個(gè)程序運(yùn)行在不同的數(shù)據(jù)集上就構(gòu)成了不同的進(jìn)程。 進(jìn)程與程序的區(qū)別 簡(jiǎn)單例子 ? 《 操作系統(tǒng)課程 》 －－程序 ? 教師－－ CPU ? 學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程－－進(jìn)程 ? 同一個(gè)教師教的 A和 B班學(xué)習(xí)進(jìn)度不一樣，所以可以比喻為一個(gè)程序擁有 2個(gè)進(jìn)程 思考：還有類似的例子嗎？ 我們舉一個(gè)例子，比如在有一個(gè)用戶程序(記事本 )，當(dāng)它存放在磁盤(pán)上時(shí)，就是一個(gè)程序，在 windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行它時(shí)，就會(huì)在內(nèi)存中建立一個(gè)記事本程序的進(jìn)程，而我們?cè)谟浭卤局芯庉嫷漠?dāng)前文字就是這個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)集，操作系統(tǒng)會(huì)為當(dāng)前的進(jìn)程設(shè)置一個(gè)進(jìn)程控制塊。 為什么引入進(jìn)程 ?提高資源利用率 ?正確描述程序的執(zhí)行情況 ? 進(jìn)程的類型 在系統(tǒng)中同時(shí)有多個(gè)進(jìn)程存在 ， 但歸納起來(lái)有兩大類： （ 1） 系統(tǒng)進(jìn)程 系統(tǒng)進(jìn)程起著資源管理和控制的作用 。 （ 2） 用戶進(jìn)程 執(zhí)行用戶程序的進(jìn)程 。 用戶進(jìn)程通過(guò)系統(tǒng)服務(wù)請(qǐng)求的手段競(jìng)爭(zhēng)使用系統(tǒng)資源； ? 用戶進(jìn)程不能直接做 I/O操作 ， 而系統(tǒng)進(jìn)程可以做顯式的 、 直接的 I/O操作 。 另一種分類：計(jì)算進(jìn)程 ， I/O進(jìn)程等 注意：在 UNIX系統(tǒng)中沒(méi)有這樣對(duì)進(jìn)程進(jìn)行分類 。 1) 就緒狀態(tài) (Ready) 當(dāng)進(jìn)程已分配到 除 CPU以外的所有必要資源后，只要再獲得 CPU，便可立即執(zhí)行，進(jìn)程這時(shí)的狀態(tài)稱為就緒狀態(tài)。 2) 執(zhí)行狀態(tài) (Running） 進(jìn)程已獲得 CPU，其程序正在執(zhí)行。 進(jìn)程狀態(tài)（領(lǐng)會(huì)） 3) 等待狀態(tài) （ Wait/Block) 正在執(zhí)行的進(jìn)程由于發(fā)生某事件而暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，便放棄處理機(jī)而處于暫停狀態(tài)，這種暫停狀態(tài)稱為等待狀態(tài)（阻塞狀態(tài)或封鎖狀態(tài)）。 ? 等待態(tài) → 就緒態(tài) 則是等待的條件已滿足，只需分配到處理器后就能運(yùn)行。例如時(shí)間片用完，或有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程來(lái)?yè)屨继幚砥鞯取? 進(jìn)程及狀態(tài)的例子 ?醫(yī)院體檢 ?體檢表 —— 程序 ?體檢過(guò)程 —— 進(jìn)程 ?體檢中等待、就緒、運(yùn)行對(duì)應(yīng)進(jìn)程的三種狀態(tài) 問(wèn)題：?jiǎn)?CPU系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)中有 N個(gè)進(jìn)程， ?運(yùn)行進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)？ ?就緒進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)？ ?等待進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)？ 解答： 運(yùn)行進(jìn)程最多 1個(gè)，最少 0個(gè)； 就緒進(jìn)程最多 N1個(gè)，最少 0個(gè)； 等待進(jìn)程最多 N個(gè)，最少 0個(gè)； 小問(wèn)題 下列進(jìn)程狀態(tài)變化中， ______變化是不可能產(chǎn)生的？ A 運(yùn)行－ 就緒 B 運(yùn)行 － 阻塞 C 阻塞 － 運(yùn)行 D 阻塞 － 就緒 其他教材給出的進(jìn)程的狀態(tài)變圖 運(yùn) 行 等 待 就 緒 服務(wù)請(qǐng)求 (請(qǐng)求 I/O等 ) 服務(wù)完成 / 事件來(lái)到 進(jìn)程調(diào)度 時(shí)間片到 討論進(jìn)程狀態(tài)變遷 運(yùn) 行 等 待 就 緒 變遷 1 變遷 4 變遷 3 變遷 2 變遷 1—— 變遷 3？ 變遷 4—— 變遷 3？ 問(wèn)題：如果操作系統(tǒng)里面存在多個(gè)進(jìn)程，找出所有的可能狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 程序 A：采用冒泡排序算法，在屏幕的左 1/3處開(kāi)設(shè)一個(gè)窗口顯示其排序過(guò)程。 程序 C：采用快速排序算法，在屏幕的右 1/3處開(kāi)設(shè)一個(gè)窗口顯示其排序過(guò)程。 (1) 在不支持進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境的操作系統(tǒng)下運(yùn)行。 例 2：解答 (1) 在不支持進(jìn)程運(yùn)行環(huán)境的操作系統(tǒng)下 ， 依次執(zhí)行程序 C、程序 D，可以看到，先是打印機(jī)不停地打印工資報(bào)表，打完后，接著運(yùn)行程序 C，不停地計(jì)算，最后顯示所計(jì)算的結(jié)果。由于進(jìn)程 C是 I/O量較大的進(jìn)程，而進(jìn)程 D是計(jì)算量較大的進(jìn)程，故在系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的控制下，兩個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行。 ? 進(jìn)程屬性： ?動(dòng)態(tài)性 ?多個(gè)不同的進(jìn)程可以包含相同的程序 ?并發(fā)執(zhí)行 并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程輪流占用處理器 ? 進(jìn)程有三種基本狀態(tài) 可再入程序（識(shí)記） ?（ 1） 什么是可再入程序。 ?（ 2） 可再入程序的性質(zhì)。