计算机操作系统(第三版)第二章复习课件.ppt

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第二章进程管理进程基本概念引入状态前趋图进程控制进程同步进程通信同步与互斥临界资源和临界区同步机制四规则同步方法信号量管程类别经典同步问题线程线程同步与控制用户级与内核级基本概念区别区别消息管道共享存储器小结1.1.前前趋趋图图是是一一个个有有向向无无循循环环图图，图图中中每每个个结结点点可可以以表表示示一一条条语语句、一个程序段或一个进程。

边表示两个结点的前趋关系。

句、一个程序段或一个进程。

边表示两个结点的前趋关系。

2.2.并并发发程程序序和和顺顺序序程程序序有有本本质质上上的的差差异异。

为为了了能能更更好好地地描描述述程程序序的的并并发发执执行行，程程序序并并发发执执行行与与顺顺序序执执行行相相比比产产生生了了一一些些新新特特性性：

间间断断性性、失失去去封封闭闭性性、不不可可再再现现性性。

实实现现操操作作系系统统的的并发性和共享性，引入并发性和共享性，引入“进程进程”的概念。

的概念。

3.3.进进程程：

是是具具有有一一定定独独立立功功能能的的程程序序关关于于某某个个数数据据集集合合上上的的一一次次运运行行活活动动,是是系系统统进进行行资资源源分分配配和和调调度度的的一一个个独独立立单单位位。

（重点）（重点）（重点）（重点）4.4.进进程程具具有有五五特特性性：

并并发发性性、动动态态性性、独独立立性性、交交互互性性、异异步步性。

进程是动态的概念，而程序是静态的概念。

性。

进程是动态的概念，而程序是静态的概念。

5.5.在操作系统核心中，为进程定义了一个专门的数据结构，在操作系统核心中，为进程定义了一个专门的数据结构，称为称为进程控制块进程控制块PCBPCB。

系统利用。

系统利用PCBPCB来描述进程的基本情况来描述进程的基本情况以及进程的运行变化过程。

以及进程的运行变化过程。

PCBPCB是进程存在的唯一标志：

进是进程存在的唯一标志：

进程由程序、数据和进程控制块程由程序、数据和进程控制块PCBPCB三部分组成三部分组成。

（重点）（重点）（重点）（重点）6.6.进程控制块的初始化工作包括初始化标识符信息、初始化进程控制块的初始化工作包括初始化标识符信息、初始化处理机状态信息、初始化控制信息。

处理机状态信息、初始化控制信息。

7.7.运行中的进程可以处于运行中的进程可以处于三种状态三种状态之一：

运行、就绪、阻塞之一：

运行、就绪、阻塞（等待）。

系统中进程排成队列，就绪队列、阻塞队列。

（等待）。

系统中进程排成队列，就绪队列、阻塞队列。

当进程执行的时间片用完时，进行由执行状态转变为就绪当进程执行的时间片用完时，进行由执行状态转变为就绪状态。

执行状态只能由就绪状态转换；而无法由阻塞状态状态。

执行状态只能由就绪状态转换；而无法由阻塞状态直接转换。

直接转换。

（重点）（重点）（重点）（重点）8.临临界界资资源源：

也也称称独独占占资资源源，是是指指在在一一段段时时间间内内只只允允许许一一个个进进程程访访问问的的资资源源。

在在进进程程中中，访访问问临临界界资资源源的的代代码码称称为为临临界界区区。

用用PP、VV操操作作管管理理临临界界区区时时，任任何何一一个个进进程程在在进进入入临临界界区区之之前前应调用应调用PP操作，退出临界区时调用操作，退出临界区时调用VV操作。

操作。

（重点）（重点）9.9.访访问问临临界界资资源源应应遵遵循循的的四四准准则则为为：

空空闲闲让让进进、忙忙则则等等待待、有有限等待、让权等待。

限等待、让权等待。

10.10.信信号号量量的的物物理理意意义义是是当当信信号号量量值值大大于于零零时时表表示示可可用用资资源源的的数数目目：

当当信信号号量量值值小小于于零零时时，其其绝绝对对值值为为在在该该信信号号量量上上等等待待的的进程个数。

进程个数。

11.11.多多道道程程序序系系统统中中，并并发发运运行行的的进进程程之之间间存存在在着着两两种种相相互互作作用用关关系系：

直直接接相相互互作作用用和和间间接接相相互互作作用用。

进进程程间间的的直直接接相相互互作作用用构构成成进进程程的的同同步步。

进进程程间间的的间间接接相相互互作作用用构构成成进进程程互互斥斥。

设设信信号号量量为为SS，并并在在其其上上实实施施P-VP-V操操作作，以以实实现现进进程程间间的的同同步步和互斥。

同类进程即为互斥关系，不同类进行即为同步关系。

和互斥。

同类进程即为互斥关系，不同类进行即为同步关系。

12.12.进进程程之之间间必必须须互互相相协协调调，彼彼此此之之间间交交换换信信息息，这这就就是是进进程程之之间间的的通通信信。

P-VP-V操操作作只只是是低低级级通通信信原原语语，解解决决大大量量信信息息交交换换问问题题要要采采用用高高级级通通信信原原语语。

目目前前常常用用的的高高级级通通信机构信机构有：

消息缓冲通信、管道通信和信箱通信。

有：

消息缓冲通信、管道通信和信箱通信。

13.13.进程控制进程控制的作用是：

对进程在整个生命周期中各种状态的作用是：

对进程在整个生命周期中各种状态之间的转换进行有效的控制。

进程控制是通过之间的转换进行有效的控制。

进程控制是通过原语原语来实来实现的，用于进程控制的原语一般有：

创建进程、撤消进现的，用于进程控制的原语一般有：

创建进程、撤消进程、阻塞进程、唤醒进程等。

程、阻塞进程、唤醒进程等。

14.14.在支持线程的操作系统中，在支持线程的操作系统中，线程线程是进程的一个实体，是是进程的一个实体，是系统实施调度的独立单位。

引入线程的目的是进一步提系统实施调度的独立单位。

引入线程的目的是进一步提高系统的并发度，减少系统的开销。

在操作系统中引入高系统的并发度，减少系统的开销。

在操作系统中引入线程概念的主要目的是减少程序并发执行时所需付出的线程概念的主要目的是减少程序并发执行时所需付出的时空开销，提高程序执行的并发程度。

时空开销，提高程序执行的并发程度。

线程的定义存在多种不同的提法。

这些提法可以相互补线程的定义存在多种不同的提法。

这些提法可以相互补充对线程的理解：

充对线程的理解：

线程是进程内的一个执行单元，比进程小。

线程是进程内的一个执行单元，比进程小。

线程是进程内的一个可调度实体。

线程是进程内的一个可调度实体。

线程是程序或进程中相对独立的一个控制流序列。

线程是程序或进程中相对独立的一个控制流序列。

线程本身不能单独运行，只能包含在进程中，只能在进程中线程本身不能单独运行，只能包含在进程中，只能在进程中执行。

执行。

系统开销：

由于创建进程进程时，系统都要为之分配或回系统开销：

由于创建进程进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、收资源，如内存空间、IO设备等，操作系统所付出的开销远设备等，操作系统所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。

大于创建或撤销线程时的开销。

15.经典进程的同步问题经典进程的同步问题:

生产者生产者消费者问题消费者问题读者读者-写者问题写者问题哲学家进餐问题哲学家进餐问题关于关于PV问题的解题思路：

主要是看进程等的信号和要发问题的解题思路：

主要是看进程等的信号和要发出的信号是什么，等信号用出的信号是什么，等信号用P/wait，发信号用，发信号用V/signal。

主要步骤是：

主要步骤是：

分析清楚题目涉及的进程和它们之间的制约关系（同步或分析清楚题目涉及的进程和它们之间的制约关系（同步或互斥）。

互斥）。

设置信号是（包括信号量的个数和初值及其物理含义），设置信号是（包括信号量的个数和初值及其物理含义），合作进程间需要收发几条消息相应就设置几个信号量。

合作进程间需要收发几条消息相应就设置几个信号量。

给出进程相应程序的算法描述或流程控制，并把给出进程相应程序的算法描述或流程控制，并把P/wait、V/signal操作加到程序的适当地方。

操作加到程序的适当地方。

某一进程若收不到另一进程给它提供的必要信息就不能继续下去，这种情况表明了两个进程之间在某些点上要交换信息，相互交流运行情况。

这种制约关系称为同步关系，基本形式是“进程进程”。

这种制约关系主要源于进程间的合作，同步设置在不同进程之间以达到多种进程间的同步若某一进程要求使用某种资源，而该资源被另一进程使用。

并且这一资源不允许两个进程同时使用，那么该等待已占用资源释放资源后再使用，这种制约关系称为互斥，基本形式为“进程资源进程。

”这种制约关系源于多个同种进程需要互斥地共享某种系统资源，互斥是设置在同种进程之间以达到互斥地访问资源的目的。

信号量及P、V操作讨论1）信号量的物理含义S0表示有S个资源可用S=0表示无资源可用S0则|S|表示S阻塞（等待）队列中的进程个数Wait（S）或）或P（S）：

表示申：

表示申请一个一个资源源、或等消息、或等消息signal（S）或）或V（S）：

表示：

表示释放一个放一个资源源、或、或发消息消息信号量的初信号量的初值应该大于等于大于等于0信号量及Wait或或P、signal或或V操作讨论2）Wait/signal或或P/V操作应该成对出现，有一个Wait或或P操作就一定有一个signal或或V操作当为互斥操作时，它们同处于同类进程当为同步操作时，则在不同类进程中出现如果Wait（S1）或P（S1）和Wait（S2）或P（S2）两个操作在一起，那么Wait或或P操作的顺序至关重要,一个同步Wait或或P操作与一个互斥Wait或或P操作在一起时同步Wait或或P操作在互斥Wait或或P操作前，而两个signal或或V操作无关紧要.信号量及Wait或或P、signal或或V操作讨论一、填空题

（1）从静态角度上看，进程是由_、_、_三部分组成。

（2）正在执行的进程由于用完其时间片而被暂停执行，此时进程应从执行状态变成为_。

（3）临界区是指进程中用于_的那段代码。

（4）设有6个进程共享同一互斥段，若最多允许有3个进程进入互斥段，则所采用的互斥信号量的初值为_。

（9）有3个进程共享同一程序段，而每次最多允许两个进程进入该程序段，若用P、V操作作同步机制，则信号量S的取值范围为_。

PCB程序段数据段就绪状态访问临界资源32,1,0,-11、若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（）等待进程。

A、0个B、1个C、2个D、3个2、分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是（）。

A、就绪状态、就绪状态B、执行状态、执行状态C、阻塞状态、阻塞状态D、撤销状态、撤销状态33、在进程状态转换时，下列（、在进程状态转换时，下列（）转换是不可能发生的。

）转换是不可能发生的。

AA、就绪态、就绪态运行态运行态BB、运行态、运行态就绪态就绪态CC、运行态、运行态阻塞态阻塞态DD、阻塞态、阻塞态运行态运行态4在一个单处理机系统中，若有个用户进程，在非管态的在一个单处理机系统中，若有个用户进程，在非管态的某一时刻，处于就绪某一时刻，处于就绪状态的用户进程最多有（）个。

状态的用户进程最多有（）个。

A.5B.6C.1D.4BBDA5.wait5.wait操作可能导致：

操作可能导致：

（）（）。

A.A.进程就绪进程就绪B.B.进程结束进程结束C.C.进程阻塞进程阻塞D.D.新进程创建新进程创建C6.（）是一种只能进行是一种只能进行wait操作和操作和signal操作的特殊变量。

操作的特殊变量。

A、调度、调度B、进程、进程C、同步、同步D、信号量、信号量1.PCB（进程控制块）是标志进程存在的数据结构。

（进程控制块）是标志进程存在的数据结构。

（）2.操作系统中进程是一个独立运行的单位，是系统进行资源操作系统中进程是一个独立运行的单位，是系统进行资源分配和调度的基本单位（分配和调度的基本单位（）3.创建线程比创建进程开销小。

（创建线程比创建进程开销小。

（）4.进程存在的唯一标志是它是否处于运行状态。

（进程存在的唯一标志是它是否处于运行状态。

（）5.在操作系统中引入线程概念的主要目的是处理进程与进程在操作系统中引入线程概念的主要目的是处理进程与进程之间的竞争（之间的竞争（）.DTTTFF1.进程控制块的作用是什么？

进程控制块的