操作系統(tǒng)還行的課件os007-process review

1、進(jìn)程管理操作系統(tǒng)的作用計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備如何使用？底層硬件控制用戶(hù)輸入處理結(jié)果操作系統(tǒng)的職能是管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有硬、軟件資源，合理的組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶(hù)提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和友好的接口。OS特征并發(fā)特征（Concurrence）并發(fā)與并行共享特征（Sharing）互斥共享同時(shí)訪問(wèn)虛擬特征（Virtual）異步性（Asynchronism）OS特征并發(fā)并發(fā)特征（Concurrence）多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生。操作系統(tǒng)是一個(gè)并發(fā)系統(tǒng)，各進(jìn)程間的并發(fā)，系統(tǒng)與應(yīng)用間的并發(fā)。操作系統(tǒng)要完成這些并發(fā)過(guò)程的管理。并行(parallel)是指在同一時(shí)刻發(fā)生。 在多道程序處理時(shí)，宏觀上并發(fā)，

2、微觀上交替執(zhí)行（在單處理器情況下）。 程序的靜態(tài)實(shí)體是可執(zhí)行文件，而動(dòng)態(tài)實(shí)體是進(jìn)程（或稱(chēng)作任務(wù)），并發(fā)指的是進(jìn)程。OS特征共享共享特征（Sharing）多個(gè)進(jìn)程共享有限的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源。操作系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理分配和使用。資源在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)交替被多個(gè)進(jìn)程所用。 互斥共享（如音頻設(shè)備）：資源分配后到釋放前，不能被其他進(jìn)程所用。 同時(shí)訪問(wèn)（如可重入代碼，磁盤(pán)文件） 資源分配難以達(dá)到最優(yōu)化OS特征虛擬虛擬特征（Virtual）一個(gè)物理實(shí)體映射為若干個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯實(shí)體分時(shí)或分空間。虛擬是操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)資源的重要手段，可提高資源利用率。 CPU每個(gè)用戶(hù)（進(jìn)程）的“虛處理機(jī)”存儲(chǔ)器每個(gè)進(jìn)程都占有的地址

3、空間（指令數(shù)據(jù)堆棧） 顯示設(shè)備多窗口或虛擬終端(Virtual Terminal)OS特征異步異步性(Asynchronism，也稱(chēng)不確定性) 指進(jìn)程的執(zhí)行順序和執(zhí)行時(shí)間的不確定性； 進(jìn)程的運(yùn)行速度不可預(yù)知：分時(shí)系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，“時(shí)走時(shí)?！?，不可預(yù)知每個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行推進(jìn)快慢 判據(jù)：無(wú)論快慢，應(yīng)該結(jié)果相同通過(guò)進(jìn)程互斥和同步手段來(lái)保證 難以重現(xiàn)系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)（包括重現(xiàn)運(yùn)行中的錯(cuò)誤） 性能保證：實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)相似，但通過(guò)資源預(yù)留以保證性能進(jìn)程的描述與控制程序的執(zhí)行順序執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行順序性封閉性可再現(xiàn)性間斷性失去封閉性不可再現(xiàn)性進(jìn)程5個(gè)特征：動(dòng)態(tài)、并發(fā)、獨(dú)立、異步和結(jié)構(gòu)性靜態(tài)描述：PC

4、B、程序段、數(shù)據(jù)集合基本狀態(tài) 并行與并發(fā)的概念差別 并行（Parallel）同一時(shí)刻，兩個(gè)事物均處于活動(dòng)狀態(tài)示例：CPU中的超流水線設(shè)計(jì)和超標(biāo)量設(shè)計(jì) 并發(fā)（Concurrency）宏觀上存在并行特征，微觀上存在順序性同一時(shí)刻，只有一個(gè)事物處于活動(dòng)狀態(tài)示例：分時(shí)操作系統(tǒng)中多個(gè)程序的同時(shí)運(yùn)行進(jìn)程的描述與控制線程引入線程的目的提高進(jìn)程的運(yùn)行效率提高用戶(hù)的響應(yīng)時(shí)間線程和進(jìn)程的比較調(diào)度并發(fā)性擁有資源系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)線程的基本類(lèi)型用戶(hù)級(jí)核心級(jí)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨(dú)立調(diào)度分派的基本單位都是進(jìn)程；而引入線程的操作系統(tǒng)中，線程是調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程則是資源分配的基本單位。在引入線程的OS中，進(jìn)程之

5、間可以并發(fā)執(zhí)行，同一進(jìn)程的多個(gè)線程之間也可以并發(fā)執(zhí)行，從而使得OS具有更好的并發(fā)性。在OS中，進(jìn)程是擁有資源的一個(gè)獨(dú)立單位，它擁有自己的資源，而線程一般不擁有系統(tǒng)資源，但是它可以訪問(wèn)其隸屬進(jìn)程的資源。創(chuàng)建和撤銷(xiāo)進(jìn)程涉及資源的分配或回收，需要比線程創(chuàng)建和撤銷(xiāo)大得多的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，同樣的，進(jìn)程切換的開(kāi)銷(xiāo)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線程切換的開(kāi)銷(xiāo)。進(jìn)程的同步與通信進(jìn)程通信低級(jí)通信（進(jìn)程同步機(jī)制）高級(jí)通信資源競(jìng)爭(zhēng)相互合作臨界區(qū)進(jìn)程互斥同步信號(hào)量機(jī)制共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)信息傳遞系統(tǒng)基于共享存儲(chǔ)區(qū)方式直接通信間接通信主從式會(huì)話式消息緩沖郵箱死鎖死鎖原因死鎖必要條件死鎖處理資源競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)程推進(jìn)順序不當(dāng)互斥條件環(huán)路條件不可剝奪條件部分分配死

6、鎖預(yù)防死鎖解除死鎖避免死鎖檢測(cè)剝奪資源撤銷(xiāo)進(jìn)程調(diào)度算法先來(lái)先服務(wù)最短作業(yè)優(yōu)先最高響應(yīng)比輪轉(zhuǎn)法多級(jí)反饋輪轉(zhuǎn)法優(yōu)先級(jí)法只考慮每個(gè)作業(yè)的等待時(shí)間只考慮每個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間響應(yīng)比R=(1+W/T)等待時(shí)間與執(zhí)行時(shí)間成比例。時(shí)間片長(zhǎng)度q值的選擇。劃分不同隊(duì)列，給予不同的優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片。靜態(tài)優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)性能衡量指標(biāo)：周轉(zhuǎn)時(shí)間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間硬件將處理機(jī)劃分為兩種狀態(tài)，即管態(tài)和目態(tài)，這樣做給操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)什么好處? 便于設(shè)計(jì)安全可靠的操作系統(tǒng)。管態(tài)和目態(tài)是計(jì)算機(jī)硬件為保護(hù)操作系統(tǒng)免受用戶(hù)程序的干擾和破壞而引入的兩種狀態(tài)。通常操作系統(tǒng)在管態(tài)下運(yùn)行，可以執(zhí)行所有機(jī)器指令；而用戶(hù)程序在目態(tài)下運(yùn)行，只能

7、執(zhí)行非特權(quán)指令。如果用戶(hù)程序企圖在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令，將會(huì)引起保護(hù)性中斷，由操作系統(tǒng)終止該程序的執(zhí)行，從而保護(hù)了操作系統(tǒng)。 為何引入多道程序設(shè)計(jì)? 在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中作業(yè)的道數(shù)是否越多越好? 引入多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)是為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的利用率。在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中作業(yè)的道數(shù)并非越多越好。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)存、外設(shè)等資源是有限的，只能容納適當(dāng)數(shù)量的作業(yè)，當(dāng)作業(yè)道數(shù)增加時(shí)，將導(dǎo)致對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)激烈，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)增大，從而導(dǎo)致作業(yè)的執(zhí)行緩慢，系統(tǒng)效率下降。 有人說(shuō)，在采用等長(zhǎng)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)處理機(jī)調(diào)度算法的分時(shí)操作系統(tǒng)中，各終端用戶(hù)所占有處理機(jī)的時(shí)間總量是相同的。這種說(shuō)法對(duì)嗎? 為什么? 不對(duì)。因?yàn)樘幚頇C(jī)是分配給進(jìn)程（線程）的，而不同終端用戶(hù)可能有不同數(shù)量的進(jìn)程，一個(gè)擁有較多數(shù)量進(jìn)程的終端顯然比擁有較少數(shù)量進(jìn)程的終端獲得CPU的時(shí)間要多。 由V操作喚醒的進(jìn)程是否一定能夠直接進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)? 舉例說(shuō)明之。 否。一般來(lái)說(shuō)，喚醒是將進(jìn)程狀態(tài)由等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)，而就緒進(jìn)程何時(shí)獲得處理機(jī)則是由系統(tǒng)的處理機(jī)調(diào)度策