PDF《第2章》

第2章进程控制操作系统原理及应用

26 本章要点 ? 进程的概念.

? 进程与程序间的区别. ? 进程控制. ? 原语. ? 临界区、临界资源. ? 进程互斥、进程同步、进程通信. ? 信号量机制. ? Linux IPC 种类. ? Linux 管道通信. ? Linux 软中断通信. ? 线程的概念. ? 管程. ? 死锁的概念. 学习目标 ? 理解并掌握进程的概念. ? 理解进程与程序的区别. ? 熟悉进程状态及转换. ? 理解 Linux 进程状态及转换. ? 理解并掌握进程控制块的概念. ? 理解原语的概念. ? 掌握临界区、临界资源的概念. ? 理解并掌握进程互斥、进程同步的概念. ? 理解并掌握信号量机制. ? 理解排除死锁的三种方法. ? 理解并掌握银行家算法. ? 了解线程、管程的概念. ? 理解并掌握 Linux 管道通信及软中断通信方式. 计算机开机后就一直在运行各种各样的程序,而操作系统的核心任务就是管理好这些 程序,确保它们正确、高效地运行.如果任何时刻,计算机系统中只有一个程序,则该程序 将独占计算机系统中的所有资源,整个程序的运行过程就非常简单,管理起来也很容易.为 提高计算机系统中各种资源的利用率,现代操作系统都采用了多道程序设计技术,多道程序 的创建都围绕着进程的概念.因此,操作系统的程序管理也就转变成了进程管理. 进程是操作系统最基础和最重要的概念.进程是执行中的程序,想要了解程序在系统 中的执行情况,只有通过进程才能够了解其中的细节.进程涉及操作系统中的很多内容, 因此通过进程的学习,可以了解操作系统内部的工作机制,对于操作系统设计者及学生来 说,这是至关重要的.

27 第2章进程控制 进程是操作系统中最为抽象的概念之一.单CPU 系统中程序是以并发方式执行的, 对进程而言,这也就是将 CPU 虚拟成多个.这种抽象是现代计算机操作环境下的应用基 础.本书内容是以单 CPU 环境作为实例. 2.1 进程的概念 从静态的角度观察,操作系统是一组程序和表格的集合;

从动态的角度观察,操作系 统是进程的动态、并发执行.进程是执行中的程序.因此,可以从程序的执行方式来说明 进程的概念. 程序的执行方式分为顺序执行和并发执行两种.顺序执行是指操作系统按顺序执行程 序,每一程序在执行过程中占用系统所有资源,也不会被暂停.单道批处理系统是顺序执 行的典型例子.并发执行是指系统中同时有多个程序处于运行中,这些程序以交替的方式 在处理器上执行,而从宏观的角度看,这些程序是 同时 被处理器执行的.并发是操作 系统的特征,因此现代操作系统中程序均是以并发的方式被执行. 2.1.1 程序的顺序执行 1. 顺序执行的概念 程序通常是由若干个操作构成,一个操作对应一个功能,这些功能必须有严格的先后 顺序,只有前一个功能执行完毕,后一个功能才能开始执行,这是程序内部的顺序执行 性.若有一个任务由若干程序组成,而这些程序之间也存在前后顺序性,这就是程序外部 的顺序性. 假设程序的执行过程可分为输入、计算、打印,用I表示程序的输入操作,用C表示 程序的计算操作,用P表示程序的打印输出,则顺序执行方式的示意如图 2-1 所示. 图2-1 程序的顺序执行方式 2. 顺序执行程序的特点 顺序执行程序的特征如下. 1) 顺序性 程序的执行严格按照顺序方式进行. 2) 环境的封闭性 按顺序方式执行程序,该程序独占系统全部资源,不受外界因素的影响. 3) 结果的可再现性 一个程序在初始条件保持不变的情况下,无论在什么环境中运行、什么时间段内运 操作系统原理及应用