操作系統(tǒng)第3講課件

操作系統(tǒng)概念

第三講進程控制OperatingSystemConceptionDavidfu上章回顧作業(yè)周期分為哪幾階段？操作系統(tǒng)的五大功能模塊是什么？OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpace)進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進程調(diào)度（ProcessScheduling）進程控制（OperationsonProcesses）線程(Thread)線程的適用范圍線程的分類OperatingSystemConceptionDavidfu程序并發(fā)(2)多道程序系統(tǒng)中的程序執(zhí)行獨立性：邏輯上獨立隨機性：輸入與程序開始時間是隨機的資源共享性：硬件和軟件資源共享OperatingSystemConceptionDavidfu程序并發(fā)(3)程序并發(fā)：是為了增強計算機的處理能力和提供資源的利用率所設計的一種同時操作技術程序并發(fā)的影響：優(yōu)點：提高資源利用率缺點：必然導致資源共享和競爭，從而改變程序的執(zhí)行速度。如果并發(fā)程序不按照特定的規(guī)則和方法進行資源共享和競爭，則其執(zhí)行結(jié)果將不可避免失去封閉性和可再現(xiàn)性。OperatingSystemConceptionDavidfu程序并發(fā)(4)ProcgetAddr(top)BeginLocalrR(top)Toptop-1Return(r)endProcreladdr(blk)BeginToptop+1(top)blkendOperatingSystemConceptionDavidfu進程和程序的區(qū)別進程程序動態(tài)靜態(tài)并行性沒有并行性競爭系統(tǒng)資源的基本單位不具有資源的競爭性不同進程可以包含同一個程序，該程序?qū)臄?shù)據(jù)集不同可以有多個進程OperatingSystemConceptionDavidfu進程和作業(yè)的區(qū)別作業(yè)是用戶需要計算機完成某項任務時要求計算機所做工作的集合。作業(yè)是用戶向計算機提交任務的任務實體。進程是執(zhí)行任務的執(zhí)行實體一個作業(yè)可以由多個進程組成，反之不成立作業(yè)的概念用于批處理系統(tǒng)，進程的概念用于分時系統(tǒng)。OperatingSystemConceptionDavidfu進程控制塊PCB進程控制塊包含與特定進程相關的信息進程狀態(tài)進程號程序計數(shù)器CPU寄存器CPU調(diào)度信息內(nèi)存管理信息記帳信息I/O狀態(tài)信息OperatingSystemConceptionDavidfu進程上下文進程上下文：是進程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述。

進程上下文PCB各種控制表指針各種寄存器正文集數(shù)據(jù)集棧區(qū)OperatingSystemConceptionDavidfu進程空間任何一個進程都有自己的地址空間進程在進程空間內(nèi)執(zhí)行進程空間分為用戶空間和系統(tǒng)空間用戶程序在用戶空間執(zhí)行，操作系統(tǒng)的內(nèi)核在系統(tǒng)空間執(zhí)行用戶模式和系統(tǒng)模式OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpace)進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進程調(diào)度（ProcessScheduling）進程控制（OperationsonProcesses）線程(Thread)線程的適用范圍線程的分類OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpace)進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進程調(diào)度（ProcessScheduling）進程控制（OperationsonProcesses）線程(Thread)線程的適用范圍線程的分類OperatingSystemConceptionDavidfu進程調(diào)度(1)調(diào)度隊列（queues)作業(yè)隊列（jobqueue)就緒隊列(Readyqueue)設備隊列(Devicequeue)OperatingSystemConceptionDavidfu進程調(diào)度(2)OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpace)進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進程調(diào)度（ProcessScheduling）進程控制（OperationsonProcesses）線程(Thread)線程的適用范圍線程的分類OperatingSystemConceptionDavidfu進程控制（1）進程控制：系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來創(chuàng)建、撤銷進程并完成進程各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，從而達到多進程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)實現(xiàn)資源共享OperatingSystemConceptionDavidfu進程控制（2）原語：（atomicoperation)在系統(tǒng)模式下執(zhí)行的某些特定功能的程序段。原語分為兩類：（1）機器指令級的 （2）功能級的特點：作為原語的程序段不允許并發(fā)作用：通常把進程控制用的程序段作成原語進程控制原語有：創(chuàng)建原語撤銷原語阻塞原語喚醒原語OperatingSystemConceptionDavidfu父子進程控制圖

OperatingSystemConceptionDavidfu進程控制（4）－創(chuàng)建入口查PCB鏈表有空PCB取空表PCB(i)將參數(shù)填入表中PCB(i)進入就緒隊列PCB(i)進入進程鏈表返回創(chuàng)建失敗無OperatingSystemConceptionDavidfu進程控制（7）－喚醒入口從等待隊列中取出被喚醒的進程將被喚醒的進程設置為就緒態(tài)將被喚醒的進程送入就緒隊列轉(zhuǎn)換進程調(diào)度或返回OperatingSystemConceptionDavidfu本課總體綱要程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpace)進程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進程調(diào)度（ProcessScheduling）進程控制（OperationsonProcesses）線程(Thread)線程的適用范圍線程的分類OperatingSystemConceptionDavidfu線程的概念線程定義：一個進程內(nèi)的基本調(diào)度單位，也稱為輕權進程。線程既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度，也可以由用戶程序控制引入線程的目的：提高系統(tǒng)執(zhí)行效率，減少處理機空轉(zhuǎn)時間和調(diào)度切換時間，便于系統(tǒng)管理OperatingSystemConceptionDavidfu線程的概念多線程系統(tǒng)中進程和線程的關系：OperatingSystemConceptionDavidfu線程和進程的區(qū)別進程線程程序獨立資源分配的基本單位CPU執(zhí)行的基本單位獨立地址空間共享同一地址空間與進程共享資源調(diào)度開銷較大調(diào)度開銷較小OperatingSystemConceptionDavidfu線程的適用范圍服務器中的文件管理或通信控制減少內(nèi)存開銷前后臺處理減少處理機切換時間和提高執(zhí)行速度異步處理程序中的兩部分如果在執(zhí)行上沒有順序規(guī)定，則這兩部分程序可用線程執(zhí)行OperatingSystemConceptionDavidfu線程的分類用戶線程系統(tǒng)線程管理由用戶程序完成管理由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成系統(tǒng)開銷小小于進程開銷，大于用戶線程開銷上下文切換在用戶棧、用戶寄存器之間進行，不涉及處理機狀態(tài)可以被調(diào)度到一個處理機上并發(fā)運行，也可以在不同的處理機上并行執(zhí)行會被阻塞或處于等待狀態(tài)不會處于阻塞或等待狀態(tài)。OperatingSystemConceptionDavidfu總結(jié)程序的并發(fā)進程的概念（ProcessConcept）進程控制塊（PCB）進程上下文（ProcessContext)進程空間（ProcessSpac