計算機操作系統(tǒng)課件：第3章進程管理-進程控制與線程02

1、1第三章 進程與進程管理2知識回顧與展開在上一節(jié)課中我們主要介紹了：程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行進程定義與特征進程的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換模型進程控制塊在本節(jié)課，我們將介紹進程控制線程33.2.4 進程控制1 進程控制任務(wù)2 內(nèi)核3 進程的創(chuàng)建4 進程的終止5 進程的阻塞與喚醒6 進程的掛起與激活41.進程控制任務(wù)進程控制任務(wù)： 進程控制是對系統(tǒng)中所有進程從產(chǎn)生、存在到消亡的全過程實行有效的管理和控制。進程控制一般是由操作系統(tǒng)的內(nèi)核來實現(xiàn)，內(nèi)核在執(zhí)行操作時，往往是通過執(zhí)行各種原語操作來實現(xiàn)的。52 內(nèi)核內(nèi)核概念：在現(xiàn)代操作系統(tǒng)設(shè)計中，往往把一些與硬件緊密相關(guān)的模塊或運行效率較高的模塊以及為許多模塊所公用的一些

2、基本操作放在靠近硬件的第一層軟件中，并使它們常駐在內(nèi)存，以提高操作系統(tǒng)的運行效率。把這部分稱為操作系統(tǒng)的內(nèi)核。內(nèi)核功能： 支撐功能：中斷處理、時鐘管理、原語操作 資源管理功能：進程管理、存儲管理、設(shè)備管理63 原語原語概念：是由若干條機器指令所構(gòu)成，用以完成特定功能的一段程序。原語特性：這段程序在執(zhí)行期間不可分割。也就是說原語的執(zhí)行不能被中斷。所以原語操作具有原子性要么全都完成，要么全都不做。7原語分類創(chuàng)建原語撤消原語阻塞原語喚醒原語掛起原語激活原語8 進程圖：進程圖是一棵有向樹(如下圖)，結(jié)點代表進程。一棵樹表示一個家族，根結(jié)點為該家族的祖先(Ancestor)。說明：1.在進程B創(chuàng)建了進程

3、D之后， 稱B是D的父進程，D是B的子進程。2.子進程可以繼承父進程所擁有的資源；3.在撤銷父進程時，也必須撤銷其所有的子進程。1.進程的創(chuàng)建-進程圖9進程圖和前趨圖之間的差異前趨圖描述的是任務(wù)(或進程)之間的前趨關(guān)系；只有在前趨進程完成后，其后繼進程才能運行。在進程圖中，創(chuàng)建者和被創(chuàng)建者可以并發(fā)執(zhí)行，也可以父進程等待其所有的子進程結(jié)束后再執(zhí)行，這完全取決于創(chuàng)建原語和創(chuàng)建者的需要。 10引起創(chuàng)建進程的事件？ 用戶登錄 作業(yè)調(diào)度 提供服務(wù) 應(yīng)用請求1.進程的創(chuàng)建(Creat( )原語)11進程的創(chuàng)建過程？1.進程的創(chuàng)建申請空白PCB，分配一個統(tǒng)一進程標識符為新進程分配內(nèi)存空間初始化進程控制塊初始

4、化標識信息初始化處理機狀態(tài)信息初始化處理機控制信息將新進程插入就緒隊列12引起進程終止的原因正常結(jié)束異常結(jié)束（越界錯、保護錯、特權(quán)指令錯、非法指令、運行超時、等待超時、算術(shù)運算錯以及I/O故障等）外界干預(yù)（操作員干預(yù)、父進程請求、父進程終止） 2. 進程的終止(撤消-distroy()原語)133.進程的阻塞(block原語) 處于運行狀態(tài)的進程，在其運行過程中期待某一事件發(fā)生，如等待鍵盤輸入、等待磁盤數(shù)據(jù)傳輸完成、等待其它進程發(fā)送消息，當(dāng)被等待的事件未發(fā)生時，由進程自己執(zhí)行阻塞原語(block)，使自己由運行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)。 144. 進程的喚醒- (wakeup原語)功能：喚醒某一處于等待(

5、阻塞)隊列當(dāng)中的進程。引起喚醒的原因 系統(tǒng)服務(wù)由不滿足到滿足I/O完成新數(shù)據(jù)到達進程提出新請求（服務(wù)） 155. 進程的掛起原語與激活原語掛起原語(suspend)的功能：自身掛起、掛起具有指定標識符的進程、將其進程及其全部或部分“子孫”掛起。激活原語(active)功能：使處于靜止狀態(tài)的進程變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。163.4 線程的基本概念3.4.1 線程的引入3.4.2 線程的定義和屬性3.4.3 線程與進程的比較171.進程的兩個基本屬性：進程是一個擁有資源的獨立單位。 進程同時又是一個可以被處理機獨立調(diào)度和分配的基本單位。以上兩個屬性構(gòu)成進程并發(fā)執(zhí)行的基礎(chǔ)。3.4.1 線程的引入18進程的引入提

6、高了計算機資源的利用效率。對進程系統(tǒng)必須完成的操作：創(chuàng)建進程撤消進程進程切換缺點： 時間空間開銷大，同時進程間通信的效率 也受到限制。3.4.1 線程的引入（續(xù)）19線程：是進程中的一個實體，是被系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派的基本單位。線程自己基本不用系統(tǒng)資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源。線程可以與同屬于一個進程的其它線程共享進程所有擁有的全部資源。3.4.2 線程的定義20 在引入線程的操作系統(tǒng)中，把線程作為處理機調(diào)度的基本單位，把進程作為資源分配的基本單位，一個進程內(nèi)可同時有多個并發(fā)執(zhí)行的線程。3.4.2 線程的定義213.4.2 線程的特點是進程的一個實體，可作為系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派的基本單位

7、。 不擁有系統(tǒng)資源（只擁有從屬進程的全部資源，資源是分配給進程）。 一個進程中的多個線程可并發(fā)執(zhí)行。（進程可創(chuàng)建不同的線程去執(zhí)行同一程序的不同部分） 系統(tǒng)開銷小、切換快22線程的優(yōu)點：減小并發(fā)執(zhí)行的時間和空間開銷（線程的創(chuàng)建、退出和調(diào)度），因此容許在系統(tǒng)中建立更多的線程來提高并發(fā)程度。線程的創(chuàng)建時間比進程短；線程的終止時間比進程短；同進程內(nèi)的線程切換時間比進程短；由于同進程內(nèi)線程間共享內(nèi)存和文件資源，可直接進行不通過內(nèi)核的通信；同一進程內(nèi)各線程都可訪問整個進程的所有資源。233.4.3 線程與進程的比較調(diào)度：線程作為資源調(diào)度和分派的基本單位，進程作為擁有資源的基本單位。同一進程中，線程切換不引起進程的切換，當(dāng)不同進