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《操作系统》课件-2


. 就绪队列:系统中所有处于就绪状态的进程的PCB排成一队,称其为“就 .
绪队列”。一般地,就绪队列里会有多个进程的PCB排在里面,它们形成处理机 分配的侯选对象。 阻塞队列:所有处于阻塞状态的进程的PCB,应该根据阻塞的原因进行排 队,每一个都称为一个“阻塞队列”。
运行队列头指针 运行队列: 就绪队列头指针 就绪队列: 阻塞队列1头指针 阻塞队列1: 阻塞队列2头指针 阻塞队列2: PCB10 PCB9 PCB4 -1 PCB5 PCB8 -1 PCB2 PCB3 PCB7 PCB6 -1 PCB1
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2. 进程与程序的区别
. 每个进程都有自己的生命期。一个进程创建后,系统就感知到它的存在;撤消
后,系统就无法再感知到它。于是,从创建到撤消,这个时间段就是一个进程的“生 命期”。 进程之间具有并发性。系统中多个进程对应的多个程序同时在系统中运行,轮 流占用CPU和各种资源。 进程间会相互制约。进程是系统中资源分配和运行调度的单位,因此在对资源 共享和竞争中,必然会相互制约,影响着各自向前推进的速度。
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2.2 进程控制块
2.2.1 进程的三个组成部分
PCB
程序 数据集合
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程序
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数据集合
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进程控制块
为管理和控制进程,系统在创建一个进程时,都为其开辟一个专用的 存储区,随时记录它在系统中的动态特性;当一个进程被撤消时,系统收 回分配给它的存储区。把这一存储区称作为该进程的“进程控制块PCB” 。
2.2.2 进程控制块的内容
. 标识信息:代表了一个进程的身份,是系统内部区 分不同进程的依据 。 . 说明信息:随时反映进程的情况 。 . 现场信息:进程暂时让出处理机时,须把当前各种
现场信息保存在PCB的固定单元里。这样,当进程再次获 得处理机时,就可以把这些信息置入处理机的相应寄存器 中,恢复到被中断时的原有状态,保证进程正常执行。 管理信息:系统通过这些信息管理、调度进程,使 它们有条不紊地工作。
2. 进程状态的变迁
一个进程的状态,可随自身的推进和外界环境的变化而变化,从一种状态变迁 到另一种状态。进程状态变迁图中,箭头表示状态变迁的方向,文字是引起这种状态 变迁的原因。 一个处于运行状态的进程,比如会由于提出输入/输出请求而使自己的状态变 成为阻塞。这属于进程自身推进过程中引起的状态变化。 在输入/输出操作完成后,会使某个进程的状态由阻塞变为就绪。这属于由于 外界环境的变化而引起的状态变化。
第2章 处理机管理
本章讲述内容: 1. 进程与线程概念的引入;
2.
进程的组成与管理;
3. 处理机的调度算法; 4. 处理机的二级调度与作业管理。
2.1 进程
2.1.1 多道程序设计
1. 单道程序设计环境特点
. 资源的独占性 . 执行的顺序性 . 结果的再现性 . . .
程序A 程序B 程序C 0
进程的定义
1. 应该从3个方面来描述进程
2. 进程定义
. . .
进程是程序的一次运行活动; 进程的运行活动是建立在某个数据集合之上; 进程要在获得资源的基础上从事自己的运行活动。
所谓“进程”,是指一个程序在给定数据集合上的一次执行过程,是系统进 行资源分配和运行调度的独立单位。
. 系统进程:操作系统中用于管理系统资源的那些并发程序,它们向用户提供 系统服务,分配系统的资源。 用户进程:可以并发执行的用户程序段,它们是操作系统的服务对象,是系 . 统资源的实际享用者。 . 系统进程间的相互关系由操作系统负责协调;用户进程间的相互关系由用户 自己(在程序中)安排,操作系统向用户提供一定的协调手段(以命令的形式)。 . 系统进程直接管理软、硬件资源的活动;用户进程不得插手资源管理,在需 要使用某资源时,须向系统提出申请,由系统统一调度与分配。 . 系统进程使用资源的级别,高于用户进程。
2.3 进程的调度与管理
2.3.1
进程调度算法
就绪队列 调度 完成 CPU 阻 塞
先来先服务调度算法 1. 基本思想:调度时以到达就 到达 绪队列的先后次序选择占用处理 机的进程。进程一旦占有处理机, 就一直用下去,直至结束或因等 待某事件而让出处理机。 时间片轮转调度算法 2. 基本思想:调度时为进程分 到达 配一个称为“时间片”的时间段, 在使用完一个时间片后,即使进 程没运行完,也要释放处理机, 让给另一个进程使用,自己则排 到就绪队列末尾,等待下一次调 度。
标信息
进程名 进程状态
说明信息
程序存放位置 数据存放位置 通用寄存器内容
现场信息
控制寄存器内容 断点地址
.
管理信息
进程优先数 队列指针
2.2.3 进程控制块队列
何时刻系统里都只有一个进程处于运行状态,因此运行队列里只能有一个PCB 。
. 运行队列:处于运行状态的PCB构成运行队列。在单CPU系统,任
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3 5 4 2 3 3 4
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图 例:
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30 时间
打印机输出 CPU执行
2. 多道程序设计环境特点
执行的并发性 相互的制约性 状态的多变性
程序A
(a) 单道程序设计环境
程序B
程序C 0 4 6 9 12 13 15 1718 22 时间
(b) 多道程序设计环境
2.1.2
. .
2.1.4 进程的基本状态
. 运行状态:获得CPU的进程处于此状态, 其对应的程序正在处理机上运行着。 . 阻塞状态:进程为了等待某种外部事件 .
1. 进程的三种基本状态
运行状态 调度 该进程 等待某 事件发生
时间片 用完
的发生(如等待输入/输出操作的完成,等待另 就绪状态 阻塞状态 某事件发生 一个进程发来消息),暂时无法运行。阻塞状 态也称等待状态或挂起状态。 就绪状态:已具备运行所需的一切条件,只是由于别的进程占用处理机而暂 时无法运行。
4. 系统进程与用户进程的区别
3. 进程的分类
2.1.3 进程的特征
1. 进程与程序的关系
进程是程序的一次执行过程,程序是进程赖以存在的基础。这就是说,进程与 程序之间有一种必然的联系。但进程又不等同于程序,它们是两个完全不同的概念。 “进程”是一个动态的概念。进程强调的是程序的一次“执行”过程,因此它 是一个动态的概念;程序是一组有序指令的集合,在多道程序设计环境下,它不涉 及“执行”,因此是一个静态的概念。 不同进程可以执行同一个程序。从进程定义知,区分进程的条件一是所执行的 程序,二是数据集合。因此,即使多个进程执行同一个程序,只要它们运行在不同 的数据集合上,那么它们就是不同的进程。
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