2.1进程的基本概念
要点:
1.分析程序执行顺序以及并发的特征
2.进程的概念、特征与状态
3.进程控制块及其组织
1.关于程序执行顺序
1)引入前趋图
描述进程执行前后关系的图
有向无循环图
Pi结点:描述一个程序段、进程或一条语句
有向边“->”:结点之间的偏序或前序关系
Pi->Pk,则Pi是Pk的直接前趋,Pk是Pi的直接后继。
2)程序顺序执行时的特征
(1)顺序性
处理机的操作严格按照程序规定顺序执行
(2)封闭性
程序一旦开始执行,其计算结果不受外界因素影响
(3)可再现性
程序执行只要初始条件一样,不论如何停顿,重复执行多少次结果都一样。
3)程序的并发执行分析
若有N个类似前页的程序并发执行:
要符合前趋关系
并发不是随意的
并发提高效率但并发也带来问题
多个程序如果无序并发,得到的只能是混乱的执行结果
多道程序运行,走走停停的可能顺序有很多种,符合前趋图的关系才是合理并发
4)并发程序执行时的特征
1.间断性(运行表现)
多道->程序并发执行->要共享系统的资源->形成互相制约的关系->相互制约导致并发程序
具有“执行-暂停-执行”这种间断性的活动规律。
2.失去封闭性
共享资源,资源状态由多道程序改变,程序运行失去封闭性(多道程序在间接性运行中的“相互影响”造成了失去封闭性。)
3.结果不可再现性(不可再现结果的并发无意义)
结果不确定,程序执行将没有任何意义。
所以:多道并发应是“有控制的并发”
1.要“能控制”
2.要“合理控制”
用什么控制?-进程
程序是什么:按照事先设计的功能和性能要求执行的指令序列
程序=程序段+数据段
那么进程实体的概念就在此基础上衍生出来:
进程实体=程序段+数据段+控制块PCB(并发时用于程序控制和资源管理的各种信息)
OS利用“进程实体”控制程序执行讲究产生了“进程”。
进程就是用于描述、控制程序在内存中并发运行的一个东西。
1)具体的定义呢:
进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
可并发执行的程序在一个数据集合上的一次执行过程。
程序的一次执行
是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动。
2)进程的特征
①结构性特征,进程的根本-PCB
②动态性
进程实质上是进程实体的一次又生命期的执行过程。程序只是静态的一组有序指令。
进程最基本特征
③并发性
多个进程实体同存于内存中,在一段时间内同时运行。
有PCB的程序才能并发
④独立性
⑤异步性
区别进程与程序
动与静:进程是动态的,程序是静态的;
程序是有序代码的之和,进程是程序的执行;
永久与暂时:进程是暂时的,程序是永久的:
进程是一个状态变化的过程,程序可长久保存
结构:进程的组成包括程序、数据和进程控制块(进程各种控制信息)。
进程与程序的对应关系:
都可以1对n。通过多次执行,一个程序可对应多个进程;
通过调用关系,一个进程可包括多个程序。
3)进程的基本状态
进程执行时的间断性,决定了其具有多种状态。把握各进程所属的状态对进程控制至关重要。
与进程执行相关的各种共享资源有:
CPU
存储器
I/O设备
时间片
注意体会这些资源在进程状态变化中对进程运行的影响。
进程的三种基本状态
(1)就绪状态
进程获得除CPU之外的所有必需资源,一旦得到CPU控制权,可立即运行。
(2)运行状态
进程已获得所有运行必需的资源,正在处理机上执行。
(3)阻塞状态
正在执行的进程由于发生某事件(请求I/O、申请缓冲、时间片到)而暂时无法执行时,便放弃CPU后暂停。