《计算机操作系统》第2章课件.ppt

1、 计算机操作系统IC-MSP回顾 操作系统概论操作系统概论 操作系统基本概念和发展史操作系统基本概念和发展史 操作系统类型操作系统类型 操作系统接口及接口实例操作系统接口及接口实例 批处理批处理 分时、实时分时、实时 网络网络 分布式分布式 IC-MSP2进程与线程第章IC-MSP本章目标掌握进程的概念掌握进程的概念 掌握进程调度的原理掌握进程调度的原理 掌握进程通信机制掌握进程通信机制 了解线程的概念了解线程的概念 IC-MSP什么是进程IC-MSP什么是进程进程进程是一个可并发执行的具有独立功能的是一个可并发执行的具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次执行过程，也是操程序关于某个数据集合

2、的一次执行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。简单的作系统进行资源分配和保护的基本单位。简单的说：程序的一次执行就是一个进程。说：程序的一次执行就是一个进程。IC-MSP进程的特性v一个程序可以派生多个进程。一个程序可以派生多个进程。v多个不同程序运行时，也会有多个相对应进程多个不同程序运行时，也会有多个相对应进程与其对应。与其对应。v进程是动态的，有始有终，有生命周期，有进进程是动态的，有始有终，有生命周期，有进程状态变化。程状态变化。IC-MSP进程与程序的区别v程序是程序是“静止静止”、无生命的，进程是、无生命的，进程是“活动活动”的。的。v程序可以脱离机器长期保存，而进程是

3、执行着程序可以脱离机器长期保存，而进程是执行着的程序。的程序。v程序不具有并发特征，不占系统资源，进程则程序不具有并发特征，不占系统资源，进程则相反，并受到其他进程的制约和影响。相反，并受到其他进程的制约和影响。v一个程序可对应多个进程。一个程序可对应多个进程。IC-MSP进程的三种基本状态v运行状态运行状态v就绪状态就绪状态v等待状态等待状态IC-MSP进程状态的变迁IC-MSP进程调度的概念 进程调度进程调度也称为处理机调度，它协调和控制也称为处理机调度，它协调和控制各进程对各进程对CPU的使用。相应的进程调度程序可的使用。相应的进程调度程序可叫分配程序或低级调度程序。叫分配程序或低级调度

4、程序。IC-MSP进程调度算法 调度算法调度算法 先来先服务先来先服务 最短周期优先最短周期优先 优先级法优先级法 轮转法轮转法 多队列反馈法多队列反馈法 IC-MSP先来先服务 只考虑进程进入就绪队列的先后，而不考虑只考虑进程进入就绪队列的先后，而不考虑它的下一个它的下一个CPU周期的长短及其他因素。周期的长短及其他因素。p3p2p1进程就绪队列进程就绪队列p2p1进程就绪队列进程就绪队列 IC-MSP先来先服务举例设设P1占占CPU时间为时间为24ns，P2为为3ns，P3为为3ns。则执行情况如下所示：则执行情况如下所示：t 0 24 27 30P1P2P3 结果结果 p1需需24ns

5、p2需需(24+3)ns p3需要需要t3=(24+3+3)ns 平均为（平均为（24+27+30）/3=27ns IC-MSP最短周期优先法将周期短的进程放在前面，长的放在后面。将周期短的进程放在前面，长的放在后面。p1p2p31p1p3p22p2p1p33p3p1p24p3p2p15p2p3p16IC-MSP其他算法v优先级法优先级法：队列中优先级最高的进程投入运：队列中优先级最高的进程投入运行，而不管行，而不管CPU周期的长短和其他因素。周期的长短和其他因素。v轮转法轮转法：按一定时间片按一定时间片(记为记为q)轮番运行各个轮番运行各个进程。如果进程。如果q是一个定值，则轮转法是一种对是

6、一个定值，则轮转法是一种对各进程机会均等的调度方法。各进程机会均等的调度方法。v多队列反馈法多队列反馈法：把就绪进程按优先级排成多：把就绪进程按优先级排成多个队列，同队列的进程具有相同的时间片。高个队列，同队列的进程具有相同的时间片。高优先级队列的时间片比低优先级队列的小。优先级队列的时间片比低优先级队列的小。IC-MSP死锁 死锁就是多个进程竞争资源而形成的一种僵持局面死锁就是多个进程竞争资源而形成的一种僵持局面 死锁的起因死锁的起因 系统内的资源数量不足系统内的资源数量不足 进程推进的顺序不当进程推进的顺序不当 防范死锁机制防范死锁机制 死锁预防死锁预防 死锁避免（防止系统进入不安全状态）

7、死锁避免（防止系统进入不安全状态）检测与恢复检测与恢复 打破资源的互斥和不可剥夺条件打破资源的互斥和不可剥夺条件 打破死锁的环路条件打破死锁的环路条件 IC-MSP进程通信 软中断（通过发送信号给进程来实现）软中断（通过发送信号给进程来实现）共享存储（将信息发送到存储区域，供接受进程读取）共享存储（将信息发送到存储区域，供接受进程读取）共享文件（进程间通过共享文件来传达信息）共享文件（进程间通过共享文件来传达信息）消息传递（把一组比特位传递到对方进程的接受地点）消息传递（把一组比特位传递到对方进程的接受地点）信箱（信箱头和包括若干信格的信箱体组成）信箱（信箱头和包括若干信格的信箱体组成）IC-

8、MSP共享存储原理图IC-MSP进程控制块进程控制块（进程控制块（PCB）是描述进程名字、状态、程是描述进程名字、状态、程序段与数据段的数据结构。序段与数据段的数据结构。IC-MSP线程的概念 线程线程是进程的一个实体，被系统独立调度和是进程的一个实体，被系统独立调度和分配。除寄存器和栈等，本身基本不拥有系统资源。分配。除寄存器和栈等，本身基本不拥有系统资源。v一个线程可以创建和撤销另一个线程；一个线程可以创建和撤销另一个线程；v同一进程中的多个线程之间可以并发执行；同一进程中的多个线程之间可以并发执行；v线程同样有就绪、阻塞和执行三种基本状态。线程同样有就绪、阻塞和执行三种基本状态。IC-M

9、SP线程与进程的比较v线程是调度和分配的基本单位，而进程是资源拥线程是调度和分配的基本单位，而进程是资源拥有的基本单位；有的基本单位；v进程间可并发执行，进程中的线程亦可并发执行；进程间可并发执行，进程中的线程亦可并发执行；v进程的调度与切换都是由操作系统内核完成，而进程的调度与切换都是由操作系统内核完成，而线程则既可由操作系统内核完成，也可由用户程序线程则既可由操作系统内核完成，也可由用户程序进行。进行。IC-MSPLinux进程的属性 v进程进程ID；v父进程和父进程的父进程和父进程的ID；v用户用户ID（UID）和所归属的组（）和所归属的组（GID）；）；v进程状态：分为运行进程状态：分

10、为运行R、休眠、休眠S、僵尸、僵尸Z；v进程执行的优先级；进程执行的优先级；v进程所连接的终端名。进程所连接的终端名。IC-MSPLinux进程管理工具 v Ps：监视进程工具：监视进程工具 ；v Pgrep：通过程序的名字来查询进程的工具：通过程序的名字来查询进程的工具；v kill：终止进程：终止进程 ；v top监视系统任务的工具监视系统任务的工具。IC-MSPCPU调度实例 实例说明实例说明 实例目的实例目的 模块设计模块设计 流程图流程图 模块测试模块测试 代码实践代码实践 IC-MSP实例说明 功能是模拟功能是模拟CPU的调度，调度策略为基于的调度，调度策略为基于动态优先级的调度策

11、略。实例是使用动态优先级的调度策略。实例是使用C语言语言实实现，可以在多种编译工具上进行调试（比如现，可以在多种编译工具上进行调试（比如vc6.0,turbo c等）。等）。IC-MSP实例目的v强调编写代码规范；强调编写代码规范；v加深理解操作系统的加深理解操作系统的CPU调度策略；调度策略；v掌握分析方法：流程图，伪代码掌握分析方法：流程图，伪代码,N-S；v掌握用掌握用c语言开发项目的思路；语言开发项目的思路；v掌握测试方法；掌握测试方法；v学会书写相关文档。学会书写相关文档。IC-MSP模块设计vvoid main()：CPU调度主函数调度主函数vvoid jobSchedule()：

12、进程调度进程调度vvoid initJobs()：初始化进程控制块列表初始化进程控制块列表vvoid OSRun()：模拟操作系统的运行模拟操作系统的运行vPCB*createJob()：进程创建进程创建vvoid showJobinfo(PCB*job)：显示进程信息显示进程信息 vvoid doJob(PCB*job)：运行指定的进程运行指定的进程vint random(int imaxvalue)：生成随机整数生成随机整数 IC-MSPCPU调度流程图IC-MSP进程调试功能模块的流程图IC-MSP进程调度功能模块的N-S图IC-MSP进程调度功能模块的伪代码2-1void jobSch

13、edule()int i;#if DEBUG printf(“now step into jobSchedule function n”);#endif CURPCB=null;for(遍历进程列表遍历进程列表)if(进程列表项不为空进程列表项不为空)释放进行所占空间释放进行所占空间;进程列表项置为空进程列表项置为空;continue;CURPCB指向进程指向进程;转下一页转下一页 IC-MSP进程调度功能模块的伪代码2-2void jobSchedule()if(CURPCB不为空不为空)for(遍历系统进程列表遍历系统进程列表)if(进程列表项不为空进程列表项不为空)CURPCB指向当前遍

14、历到的进程指向当前遍历到的进程;else SYS_RUN_FLAG=0;IC-MSP功能模块测试v测试方式测试方式1：黑盒子测试：黑盒子测试手工构造进程列表，输出被选中的进程信息手工构造进程列表，输出被选中的进程信息v测试方式测试方式2：白盒子测试：白盒子测试用用vc6.0 工具，设置断点，逐步跟踪，观察变量，工具，设置断点，逐步跟踪，观察变量，条件判断语句的流程等。条件判断语句的流程等。IC-MSP总结进程与线程进程与线程 进程的基本概念、状态和变迁进程的基本概念、状态和变迁 调度与通信调度与通信 CPU调度实例调度实例 调度算法调度算法 进程通信进程通信 线程线程 Linux进程管理进程管理 IC-MSP习题IC-MSP作业