操作系统第4章进程.ppt

1、第四章 进程,内容,进程 进程模型与管理 进程的产生和消失 进程的状态 进程管理,4.1 进程,什么是进程？ 进行/执行中的程序。 进程程序执行 注意： 进程 程序 程序 进程 1. 唱歌的曲谱 演唱 2. 剧本 演出 3. 菜谱 烹饪,进程与程序的区别与联系,(1)程序是有序指令的集合，是一个静态概念，可以作为程序文件被长久保存，反复使用。 进程是一次执行过程，一个动态的概念，具有生命期， 可创建和撤销。 (2)进程具有并发特性，而程序没有。 (3)进程和程序是多对多的关系。一个程序可由多个进程组成，不同的进程可以包含同一程序。 (4)进程是竞争计算机系统资源的基本单位。,#include

2、int main( ) float a, b, amount； /* 定义三个浮点数类型变量存储数据 */ scanf(%f, ,为什么出现进程？ 多道程序系统的需要 计算机中多个程序在运行，竞争使用计算机的很多资源 同时可以有两个相同的程序在运行,程序名无法表示 他们的进度, 在内存的位置，使用的资源都不同,4.2 进程模型什么是进行中的程序？,程序在内存运行进程占据内存（进程是内存的某片空间） 进程走走停停：程序执行过程中经常需要让出CPU(主动或被动)，进程需要记住上次停止的地方以及当时的执行状态(如寄存器的值、打开的文件、已使用的资源情况、进程家族关系) 进程一直往前进行,4.9 进程

3、管理,OS如何进行进程管理？如何知道进程的进展情况？ 通过进程档案-进程控制块PCB PCB中存放进程的所有信息，每个进程有一个PCB,进程控制块PCB包含的内容:,描述信息 进程名或进程标识号 用户名或用户标识号 家族关系（父进程）,控制信息 进程当前状态（状态寄存器） 进程优先级 程序开始地址 各种计时信息，如所占CPU时间 通信信息 资源管理信息 占内存大小 程序段大小及首址 IO设备信息 打开的文件 CPU现场保护信息,进程控制块PCB包含的内容,PCB是进程的档案 1.PCB中记录了操作系统对于进程进行控制和管理所需要的全部信息，是进程属性的描述，也是进程动态特征的集中反映。 2.操

4、作系统根据PCB来感知进程的存在，PCB是进程存在的唯一标识，是操作系统对进程进行控制、管理和调度的依据。 3.PCB具有生命周期，在创建进程时产生，撤销进程时消亡。,进程管理要处理的问题,资源分配公平、效率高,4.4 进程的产生与消失,进程产生的原因 系统初始化 执行进程创建子进程 用户请求创建进程 进程的层次结构 LINUX/UNIX:父进程 子进程 进程树 Windows: 所有进程地位平等,进程标识 优先级 家族信息 资源清单 ,进程的创建流程,Linux下创建/撤销进程的系统调用,1. 创建子进程的系统调用 格式： int fork() 返回值： 0 创建成功，从子进程返回 0 创建

5、成功，从父进程返回，其值为子进程的PID号 -1 创建失败 产生的子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码、环境变量、已打开的文件和资源限制等。,例：父进程创建子进程p1、p2，父子进程分别输出字符a、b、c。,#include main( ) int p1,p2; while(p1=fork()=-1); if(p1=0) /子进程 putchar(b); else /父进程 while(p2=fork()=-1); if(p1=0) putchar(c); else putchar(a); ,进程的产生与消失。,造成进程消亡的事件 寿终：进程运行完成而退出 (自愿) 自杀

6、：进程因错误而自行退出 (自愿/主动) 他杀：被其他进程强行“杀死” (非自愿) 处决：进程因异常而强行终结 (非自愿),进程的消亡/撤销过程,2. 进程终止的系统调用 格式：void exit(int status) 其中status是子进程向父进程发送的终止消息，父进程用wait()系统调用接收这个消息。,例：实现子进程先输出B,然后父进程再输出A。,#include main( ) int p1; while(p1=fork()=-1); if (p10) wait(0); putchar(A); else /sleep(10); putchar(B); exit(0); ,4.6 进程

7、的状态,执行态,阻塞态,就绪,就绪状态、 执行状态、 阻塞状态/挂起状态,进程因等待而阻塞,时间片到或选择另一进程运行,等待的事情发生,调度其运行,就绪态:可以多个进程处于就绪态，组成就绪队列。 执行态(运行态):单处理机系统中，只有一个进程处于执行态。 等待态(阻塞态):可以多个进程处于阻塞态。,引起进程阻塞的原因：,等待I/O。 请求的资源得不到满足。 进程同步约束：在由多个进程合作的处理中，若部分进程推进速度过慢，致使推进速度快的进程无法继续运行，不得不把自己阻塞起来。 服务进程无服务任务，将自己阻塞起来。,进程的5个状态,总结 进程就是进行/执行中的程序。 进程程序执行 进程 程序 O

8、S如何进行进程管理？进程控制块PCB PCB中存放进程的所有信息，每个进程有一个PCB 操作系统根据PCB来感知进程的存在 进程的状态：就绪状态、 执行状态、 阻塞状态,1在进程管理中，当_时，进程从阻塞状态变为就绪状态。 A进程被进程调度程序选中 B. 等待某一事件 C. 等待的事件发生 D. 时间片用完 2. 分配到必要的资源并获得处理机时的状态是_。 A. 就绪状态B.执行状态 C. 阻塞状态 D撤消状态,练习,3. 程序的顺序执行通常在_的工作环境中，具有_特征；程序的并发执行在 _的工作环境中，具有_特征。 A. 单道程序 B多道程序 C程序的可再现性 D资源共享 4进程的三个基本状

9、态在一定条件下可以相互转化，进程由就绪状态变为运行状态的 条件是_；由运行状态变为阻塞状态的条件是_。 A. 时间片用完 B等待某事件发生 C等待的某事件已发生 D被进程调度程序选中,5下列的进程状态变化中，_变化是不可能发生的。 A运行就绪 B运行等待 C等待运行 D等待就绪 6操作系统通过_对进程进行管理。 A. 进程 B进程控制块 C. 进程启动程序 D进程控制区,第5章 线程,进程的问题,一个进程只能在同一时间干一件事情 一个进程若阻塞，则整个进程无法进行 例如，进程等待输入而阻塞，其他不依赖输入数据的工作也无法运行,5.1 进程的分身术,为什么出现线程？ 希望同时干几件事 一个进程只

10、能在同一时间干一件事情 一个进程若阻塞，则整个进程无法进行 例如，进程等待输入而阻塞，其他不依赖输入数据的工作也无法运行 可以有效利用多处理器和多核计算机,输入线程 Input thread,备份线程 Backup thread,显示线程 Display thread,例如一个Word进程的三个线程,什么是线程？ 线程是进程的一个执行序列，可以在单个进程中同时运行多个线程完成不同的工作。 线程(thread),有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP) 线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。

11、,CPU,进程,进程,进程,线程,线程,线程,线程,线程,线程,线程,线程,一个进程至少有一个线程，也可以有多个线程,线程与进程的区别 子进程拥有自己的代码和数据空间，而多个线程则共享数据空间，每个线程只有自己的执行堆栈和程序计数器为其执行上下文。 在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。 由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，上下文切换也比进程上下文切换要快得多。,5.2 线程管理 线程控制块,线程的许多资源是与其他线程共享的，不需要存储在线程控制块 一些私有的/没办法共享的放在线程控制块中,例如：每个线程有自己的栈,5.3 线程的实现方式,内核态线程由操作系统管理线程 用户态线程由进程自己管理线程,内核态线程的实现,OS 来调度线程的运行 OS 维护线程的各种运行信息将线程控制块放在系统内核,用户写调度器进行线程