进程的描述与控制
一、前驱图和程序执行
1.前驱图的定义。(略)
2.程序顺序执行
⑴程序顺序执行概念
⑵程序顺序执行的特征:顺序性、封闭性、可再现性
封闭性:所谓封闭性是指程序一旦开始执行,其执行过程不受任何外界因素影响。
顺序性:当程序在处理机上执行时,处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。
确定性:其程序执行结果与执行速度、时间的无关性。
可再现性:指程序对一组数据的重复执行必得到相同的结果。
3.程序并发执行
⑴程序并发执行
使一个程序分成若干个可同时执行的程序模块的方法成为并发程序设计,能够并发执行的程序成为并发程序。
⑵程序顺序执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性(举例说明)
4.并发程序与顺序程序的比较
顺序程序
并发程序
执行过程
顺序执行
并发执行
程序与执行对应
一一对应
一个程序可对应多个执行
封闭性
独占资源,具有封闭性
共享资源,不具有封闭性
确定性
具有
无
可再现性
具有
无
程序间关系
无
有间接制约或直接制约关系
5.程序并发执行的条件(保持可再现性)
两段程序间无共享变量或对共享变量仅有读操作。
二、 进程的描述
1.进程的引入和定义
⑴进程引入的原因
进程:操作系统中最基本、最重要的概念
多道程序设计出现以后,为了刻划系统内部出现的情况,描述系统内部各作业的活动规律引入的。
多到系统的特点:并行性、程序间的制约、动态特征
程序是静态的,不能并行
⑵进程的定义
通用定义:(举例解释)
⑶进程的特征:动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征
⑷进程和程序的区别与联系
区别:进程是一动态概念,而程序则是一静态概念。程序是指令的有序集合,永远存在,进程强调的是执行,是程序在数据集上的一次执行,有创建有撤销,存在是暂时的;
进程具有并发性,而程序没有;
进程是竞争计算机资源的基本单位,程序不是。
联系:进程是程序在数据集上的一次执行;
一个程序可对应多个进程,一个进程可包括多个程序。
2.进程的基本状态:
⑴进程的三种基本状态:(引入状态的原因)
等待态:
就绪态:
运行态:
进程的状态不断发生变化,但任何时候都要处于某种状态。
⑵新状态和终止状态
⑶进程的状态转换:(进程状态转换图)
3.进程的挂起状态:
⑴挂起状态的引入
终端用户的需要、父进程的需要、操作系统的需要、对换的需要、负荷调节的需要
⑵进程的状态转换:(进程状态转换图)
4.进程控制块(PCB)
PCB是用以记录进程有关信息的一块主存,由系统建立
⑴PCB的作用:操作系统调度进程的主要数据依据:
记录进程的有关信息,供系统对进程进行控制;
标志进程存在。
⑵PCB中的信息:
进程标识信息:
处理机状态信息:
进程调度信息:
进程控制信息 :
⑶PCB组织方式:
链接方式:
索引方式:
一般就绪队列一个,等待队列按等待原因分为多个。
三、进程控制
区分特权指令的原因:避免用户使用而使系统陷于混乱;
方便用户,不必了解硬件细节。
特权指令:只能由操作系统内核部分使用,不允许用户直接使用的指令。如,I/O指令、置终端屏蔽指令、清内存、建存储保护、设置时钟指令。
非特权指令:所有程序均可直接使用。
引入系统态和核心态的原因:
系统态(核心态、特态、管态):执行全部指令。
用户态(常态、目态):执行非特权指令。
1.操作系统内核
内核的引入原因及定义。
内核功能:
⑴支撑功能:
中断处理、时钟管理、原语操作
原语的定义:
⑵资源管理功能
进程管理、存储管理、设备管理
2.进程的创建
系统创建、父进程创建
⑴进程图
⑵引起进程创建的事件
用户登录、作业调度、提供服务、应用请求
⑶进程的创建流程
申请空白PCB块、为新进程分配资源、初始化进程控制块、将进程插入就绪队列
3.进程的终止
⑴引起进程终止的事件
正常结束:
异常结束:
外界的干预:
⑵进程的终止流程
查找对应进程控制块、终止该进程及子孙进程、释放资源、释放进程控制块(若该进成为执行态,要进行进程调度)
4.进程的阻塞和唤醒
⑴进程的阻塞和唤醒的事件
请求系统服务、启动某种操作、新数据味道大、无新工作可做
⑵进程的阻塞流程(进程自己阻塞自己)
保存当前CPU现场、置该进程为阻塞状态、被阻塞进程进入就绪队列、进程调度
⑶进程的唤醒流程
唤醒方法(其他进程唤醒):由系统进程唤醒或由事件发生进程唤醒
从等待队列中摘下被唤醒进程的进程控制块、将进程置成就绪态、被唤醒进程进程控制块送入就绪队列、进程调度或返回
5.进程的挂起和激活
⑴进程的挂起过程
⑵进程的激活过程
四、线程的基本概念
1.线程的引入
2.线程与进程的比较
⑴调度
⑵并发性
⑶拥有资源
⑷系统开销
3.用户线程和内核支持线程
⑴线程的调度与切换速度
⑵系统调用
⑶线程的执行时间
