ch2 进程_描述与控制
信息技术教案：进程的描述与控制
信息技术教案：进程的描述与控制进程的描述与控制一、前驱图和程序执行1.前驱图的定义。
(略)2.程序顺序执行⑴程序顺序执行概念⑵程序顺序执行的特征:顺序性、封闭性、可再现性封闭性:所谓封闭性是指程序一旦开始执行,其执行过程不受任何外界因素影响。
顺序性:当程序在处理机上执行时,处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。
确定性:其程序执行结果与执行速度、时间的无关性。
可再现性:指程序对一组数据的重复执行必得到相同的结果。
3.程序并发执行⑴程序并发执行使一个程序分成若干个可同时执行的程序模块的方法成为并发程序设计,能够并发执行的程序成为并发程序。
⑵程序顺序执行的特征:间断性、失去封闭性、不可再现性(举例说明)4.并发程序与顺序程序的比较顺序程序并发程序执行过程顺序执行并发执行程序与执行对应一一对应一个程序可对应多个执行封闭性独占资源,具有封闭性共享资源,不具有封闭性确定性具有无可再现性具有无程序间关系无有间接制约或直接制约关系5.程序并发执行的条件(保持可再现性)两段程序间无共享变量或对共享变量仅有读操作。
二、进程的描述1.进程的引入和定义⑴进程引入的原因进程:操作系统中最基本、最重要的概念多道程序设计出现以后,为了刻划系统内部出现的情况,描述系统内部各作业的活动规律引入的。
多到系统的特点:并行性、程序间的制约、动态特征程序是静态的,不能并行⑵进程的定义通用定义:(举例解释)⑶进程的特征:动态性、并发性、独立性、异步性、结构特征⑷进程和程序的区别与联系区别:进程是一动态概念,而程序则是一静态概念。
程序是指令的有序集合,永远存在,进程强调的是执行,是程序在数据集上的一次执行,有创建有撤销,存在是暂时的;进程具有并发性,而程序没有;进程是竞争计算机资源的基本单位,程序不是。
联系:进程是程序在数据集上的一次执行;一个程序可对应多个进程,一个进程可包括多个程序。
2.进程的基本状态:⑴进程的三种基本状态:(引入状态的原因)等待态:就绪态:运行态:进程的状态不断发生变化,但任何时候都要处于某种状态。
操作系统第二章进程的描述与控制题目
操作系统第⼆章进程的描述与控制题⽬1-1. 下⾯对进程的描述中，错误的是。
A.进程是动态的概念B. 进程执⾏需要处理机C.进程是有⽣命周期的D. 进程是指令的集合【答案】D动态的，有⽣命周期的。
【解析】【解析】程序是指令的集合。
⽽进程是程序的⼀次执⾏，是动态的，有⽣命周期的。
1-2. 分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是 ()A. 就绪状态B. 执⾏状态C. 阻塞状态D. 撤消状态【答案】B【解析】分配到必要地资源获得处理机时的进程状态是执⾏状态。
1-3.程序的顺序执⾏通常在①的⼯作环境中，具有以下特征②。
程序的并发执⾏在③的⼯作环境中，具有如下特征④。
A. 单道程序B.多道程序C. 程序的可再现性D. 资源共享【答案】①A ②C ③B ④D。
【解析】程序的顺序执⾏通常在单道程序的⼯作环境中，具有程序结果的可再现性特征；程序的并发执⾏在多道程序的⼯作环境中，具有共享资源的特征。
1-4. 下列进程状态变化中，变化是不可能发⽣的A. 运⾏——就绪B.运⾏—— 等待C. 等待——运⾏D. 等待——就绪【答案】C【解析】当调度程序为某就绪状态的进程分配了处理机时，该进程便由就绪状态变为执⾏状态；正在执⾏的进程因等待发⽣某事件⽽⽆法执⾏时，该进程由执⾏状态变为等待状态；当处于等待状态的进程所等待的事件发⽣时，该进程由等待状态变为就绪状态；正在执⾏的进程如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，该进程由执⾏状态变为就绪状态。
等待——运⾏不可能发⽣，就绪—— 等待不可能发⽣。
运⾏不可能发⽣，就绪唯⼀的双向箭头是运⾏运⾏——就绪，就绪——运⾏唯⼀的双向箭头是1-5. 当时，进程从执⾏状态转变为就绪状态。
A. 进程被调度程序选中B. 时间⽚到C. 等待某⼀事件D.等待的事件发⽣【答案】B。
【解析】正在执⾏的进程，如因时间⽚⽤完⽽暂停执⾏，则该进程由执⾏状态转变为就绪状态。
就绪——运⾏ C. 等待某⼀事件运⾏—— 阻塞 D.等待的事件发⽣等待——就绪A. 进程被调度程序选中，进程被调度程序选中，就绪1-6. 如果系统中有n个进程，则就绪队列中进程的个数最多为。
【操作系统】《计算机操作系统》汤小丹第2章进程的描述和控制
【操作系统】《计算机操作系统》汤⼩丹第2章进程的描述和控制博主：海底淤泥1.什么是前趋图？为什么要引⼊前趋图？ 前趋图：⼀个有向⽆循环图，它⽤于描述进程之间的先后顺序 作⽤：更好描述程序的顺序和并发执⾏情况2.试画出下⾯四条语句的前趋图S1:a=x+y S2:b=z+1 S3:c=a-b S4:w=c+1 S1->S3 S2->S3 S3->S43.为什么程序并发执⾏会产⽣间断特征？ 程序在并发执⾏时，由于它们共享系统资源，以及为完成同⼀项任务相互合作，⾄使在这些并发程序之间形成了相互制约的关系4.程序并发执⾏时为什么会失去封闭性和可再现性？ 失去封闭性：当系统存在着多个可以并发执⾏的程序时，系统中的各种资源将为它们所共享，⽽这些资源的状态也由这些程序来改变，导致其中任意程序运⾏时，其环境都必然会受到其他程序的影响。
失去可再现性：程序并发执⾏时，由于失去了封闭性，其计算结果必然将与并发程序的执⾏速度有关，从⽽使程序的执⾏失去了可再现性5.在操作系统中为什么要引⼊进程的概念？它会产⽣什么影响？ 为了使程序并发执⾏，并且可以对并发执⾏的程序加以描述和控制，⼈们引⼊了“进程”的概念。
影响：使程序并发执⾏，进程实体和其他进程实体并发执⾏6.试从动态性、并发性、和独⽴性上⽐较进程和线程 动态性：进程实体有⼀定⽣命期，是动态的；⽽程序是⼀组有序指令集合，并存放在某种介质上，其本⾝不具有活动意义，是静态的 并发性：进程可以并发执⾏，没有PCB的程序是不能并发执⾏的 独⽴性：进程实体是⼀个能独⽴运⾏，独⽴获得资源和独⽴接受调度的基本单位。
未建⽴PCB的程序不能作为⼀个独⽴的单位参与运⾏7.试说明PCB的作⽤具体表现在什么⽅⾯，为什么说PCB是进程存在的唯⼀标志？ PCB描述进程是基本情况和活动过程，进⽽控制和管理进程。
创建进程：创建进程实体的PCB 撤销进程：撤销进程实体的PCB8.PCB提供了进程管理和进程调度所需要的哪些信息？1.进程标识符2.处理机状态3.进程调度信息4.进程控制信息9.进程控制块的组织⽅式有哪⼏种？1.线性⽅式2.连接⽅式3.索引⽅式10.何谓操作系统内核？内核的主要功能是什么？ 通常将⼀些硬件紧密相关的模块、各种常⽤设备的驱动程序以及运⾏频率较⾼的模块，都安排在紧靠硬件的软件层次中，将它们常驻内存，被称为操作系统内核 功能：1.对重要软件进⾏保护，防⽌遭到其他程序的破坏 2.提⾼OS的运⾏效率11.试说明进程在三个基本状态之间转换的经典原因 就绪->执⾏：进程调度 执⾏->就绪：时间⽚完 执⾏->阻塞：I/O请求 阻塞->就绪：I/O完成12.为什么要引⼊挂起状态？该状态有哪些性质？ 原因：1.终端⽤户的需要 2.⽗进程的请求 3.负荷调节的需要 4.操作系统的需要 性质：1.若程序正在执⾏，将暂停执⾏ 2.若原本处于就绪状态，则该程序不接受调度13.在进⾏进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？1.通⽤寄存器2.指令计数器3.程序状态字PSW4.⽤户栈指针14.试说明引起进程创建的主要事件。
第二章、进程的描述与控制
第⼆章、进程的描述与控制第⼆章、进程的描述与控制2.1 前趋图和程序执⾏2.1.1 前趋图概念：所谓前趋图：指⼀个有向⽆循环图（DAG）,它⽤于描述进程之间执⾏的先后顺序。
2.1.2 程序顺序执⾏特征：顺序性封闭性：指程序在封闭的环境中运⾏，程序运⾏时独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变，程序⼀旦开始执⾏，其执⾏结果不受外界因素影响可再现性：只要条件相同还会得到相同的执⾏结果。
2.1.3 程序并发执⾏特征：间断性失去封闭性不可在现性2.2进程的描述2.2.1 进程的定义和特征定义为了使程序并发执⾏，并且可以对并发执⾏的程序加以描述和控制，⼈们引⼊了进程的概念。
为了使参与并发执⾏的每个程序都能独⽴运⾏，在操作系统中必须为之分配⼀个专门的数据结构，称为进程控制块（PCB）。
系统利⽤PCB 来描述进程的基本情况和活动过程，进⽽控制和管理进程。
因此进程的定义为：由程序段、相关的数据段和由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成的进程实体。
⽐较典型的定义有：进程是程序的⼀次执⾏进程是⼀个程序及其数据在处理机上顺序执⾏时所发⽣的活动进程是具有独⽴功能的程序在⼀个数据结合上运⾏的过程，它是系统进⾏资源分配和调度的⼀个独⽴单位。
进程的特征动态性并发性独⽴性异步性2.2.2 进程的基本状态以及转换进程三种基本状态由于多个进程在并发执⾏时共享系统资源，致使他们在运⾏过程中呈现间断性的运⾏规律，所以进程在⽣命周期内可能具有不同状态。
⼀般⽽⾔，每个进程⾄少应处于以下三种基本状态：就绪（Ready）状态指进程已处于准备好运⾏的状态，即进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU就可以⽴即执⾏。
如果有多个就绪状态的进程。
就绪队列通常按照⼀定的策略排成⼀个队列，称该队列为就绪队列执⾏(Running)状态指进程已经获得CPU，其程序正在执⾏的状态。
在单处理机系统中，只有⼀个进程处于执⾏状态，⽽多处理机系统则有多个进程处于阻塞（Block）状态指正在执⾏的进程由于发⽣某事件（如I/O请求、申请缓冲区失败等）暂时⽆法继续执⾏时的状态，即进程的执⾏受到了阻塞。
计算机操作系统原理 第二章 进程描述与控制
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两个并发程序方案
设有一台标准输入设备（键盘），和一台标准 输出设备（显示器或打印机），输入程序负责 从标准设备中读取一个字符，送缓冲区中。输 出程序从缓冲区中取数据，送标准设备输出。
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两个并发程序方案
f
标准输入 （键盘）
输入程序 缓冲区 输出程序
g
标准输出 （打印机）
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两个并发程序方案
6
前趋图
前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记 为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行 的前后关系。 结点：一个程序段或进程，乃至一条语句
有向边：偏序或前趋关系
把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node) 没有后继的结点称为终止结点(Final Node) 每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点 所含有的程序量或结点的执行时间。
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进程状态模型
进程状态转换
原状态 创建 OS根据作业控制请求； 分时系统用户登录； 进程产生子进程而创 建进程 转换后状态 运行 × 就绪 × 阻塞 × 终止 ×
创建
×
×
OS准备运 行新的进 程
×
×
（转下表）
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进程状态模型
原状态 创建 运行 × 运行 × 转换后状态 就绪 超时；OS服务 请求；OS响应 具有更高优先 级的进程；进 程释放控制 阻塞 OS服务 请求； 资源请 求；事 件请求 终止 进程完 成，进 程夭折
2.5 进程同步 2.6 经典进程的同步问题 2.7 管程机制 2.8 进程通信
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2.1 进程描述
2.1.1 程序的顺序执行 2.1.2 程序的并发执行 2.1.3 进程的定义
第二章 进程的描述与控制PPT课件
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进程的特征
动态性：动态性是进程的最基本特征，它是程序执行 过程，它是有一定的生命期。它由创建而产生、由调 度而执行，因得不到资源而暂仃，并由撤消而死亡。 而程序是静态的，它是存放在介质上一组有序指令的 集合，无运动的含义。
在计算机系统支持并行操作时，如采用 多道程序设计技术，则内存中多道程序处于并 发执行状态。如上述有三个程序段的作业类， 虽然每个作业有前趋关系的各程序段不能在系 统CPU和输入输出各部件并行执行，但一个作 业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段 可以分别在CPU和各输入输出部件上并行执行。
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结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和进程控制 块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。
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(1) 进程是程序的一次执行。
(2) 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行 时所发生的活动。
(3) 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
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例：观察者/报告者
Байду номын сангаас
观察者：
报告者：
begin
begin
repeat
repeat
wait a car go through
deley a time
N=N+1；
Print N ；
N=0 ；
until
until
end
end
初始N=n时不同执行序列：
N=N+1；
Print N；
Print N ；
Print N ；
实验一进程控制与描述
死锁检测
死锁检测是通过检测系统状态是否满足死锁条件来确定系 统是否处于死锁状态。
死锁解除
死锁解除是当系统检测到死锁状态时采取措施来解除死锁 的过程。
资源有序分配法
资源有序分配法是一种预防死锁的方法，通过为每个资源 分配一个唯一的序号，并要求进程按照序号递增的顺序请 求资源来避免产生循环等待条件。
03 进程描述
实验一：进程控制与描述
目录
• 进程控制概述 • 进程控制机制 • 进程描述 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析
01 进程控制概述
进程的定义与特性
总结词
进程是程序的一次执行，具有动态性、 并发性、制约性、独立性和制约性等特 性。
VS
详细描述
进程是程序在计算机上的一次执行过程， 它具有动态性，即进程的状态可以在运行 过程中改变；并发性，即进程可以同时存 在于多个状态；制约性，即进程间的相互 制约关系；独立性，即进程是独立的，不 受其他进程的影响；制约性，即进程间的 相互制约关系。
04 实验步骤与操作
实验环境搭建
准备实验所需的操作 系统环境，如Linux 或Windows。
配置网络连接，确保 实验过程中能够访问 外部资源。
安装必要的软件工具， 如任务管理器、终端 等。
进程创建与终止实验
01 打开任务管理器或终端，
查看当前运行的进程。
观察并记录进程的创建 过程和结果，包括进程
PCB中包含了进程标识符、进 程状态、内存指针、文件描述 符表等信息。
通过PCB，操作系统可以对进 程进行创建、切换、终止等操 作，实现对进程的统一管理。
进程状态信息
1
进程状态信息是指描述进程当前状态的变量和数 据结构。
计算机进程的描述与控制思维导图
软件同步机制:都没有解决让权等待，而且部分方 法还会产生死锁的情况
关中断
利用Tes - n -Se 指令实现互斥
硬件同步机制
利用 w 指令实现进程互斥
整型信号量
由于整型信号量没有遵循让权等待原则，记录型 允许负数，即阻塞链表
记录型信号量
进程同步机制
进程同步
D型信号量
进程控制
理解: D型号量的w i 和 i n 仅能对信号施 以加1或减1操作，意味着每次只能对某类临界 资源进行一个单位的申请或释放。当一次需要N 个单位时，便要进行N次w i 操作，这显然是低 效的，甚至会增加死锁的概率。此外，在有些情
进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是 进程是程序在数据集上的一次执行
程序是构成进程的组成部分，一个程序可对应多 个进程，一个进程可包括多个程序
进程的运行目标是执行所对应的程序
从静态看，进程由程序、数据和进程控制块（ P B）组成
就绪状态 ea
进程的三种基本状态
执行状态 n n
阻塞状态 lo
进程的基本状态及转换
进程的阻塞与唤醒
互斥——竞争 同步——协作
间接相互制约关系 直接相互制约关系
un ac
进程的挂起与激活
两种形式的制约关系
临界资源
进入区 n ec i
临界区 i ic ec i 退出区 i ec i
分区
剩余区 m n
ec i
1.空闲让进
2.忙则等待 3.有限等待
同步机制应遵循的规则
4.让权等待
基本概念
三种基本状态的转换 创建状态和终止状态
五状态进程模型
注意
阻塞态->运行态和就绪态->阻塞态这二种状态 转换不可能发生
操作系统第二章习题
第二章进程的描述与控制1、在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有封闭性和可在现性特征。
2、并发进程之间的相互制约，是由于他们共享资源和相互合作而产生的，因而导致程序在并发执行时具有间断性或异步性特征。
3、程序并发执行与顺序执行是相比产生了一些新特征，分别是间断性、失去封闭性和不可再现性。
4、引入进程的目的是使程序能正确地并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量，而引入线程的目的是减少并发执行的开销，提高程序执行的并发程度。
5、进程由进程控制块（PCB）、程序段和数据段组成，其中PCB是进城存在的唯一标志。
6、进程最基本的特征是动态性和并发性，除此之外，它还有独立特征和异步性特征。
7、由于进程的实质是程序的一次执行，故进程有动态性的基本特征，该特征还表现在进程由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡，即进程具有一定的生命期。
8、引入进程带来的好处提高资源利用率和增加系统吞吐量。
9、当前正在执行的进程由于时间片用完而暂停执行时，该进程应转变为就绪状态；若因发生某种事件而不能继续执行时，应转为阻塞状态；若因终端用户的请求而暂停执行时，他应转为静止就绪状态。
10、用户为阻止进程继续运行，应利用挂起原语，若进程正在执行，应转变静止就绪状态，以后，若用户要恢复期运行，应利用激活原语，此时进程应转变为活动就绪状态。
11、系统中共有5个用户进程，且当前CPU在用户态下执行，则最多可有4个用户进程处于就绪状态，最多可有4个用户进程处于阻塞状态；若当前在核心态下执行，则最多可有4个用户进程处于就绪状态，最多可有5个用户进程处于阻塞状态。
12、为了防止OS本身及关键数据（如PCB等），遭受到应用程序有意或无意的破坏，通常也将处理机的执行状态分成用户态和系统态两种状态。
13、进程同步主要是对多个相关进程在执行次序上进行协调。
14、同步机制应遵循的准则有空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待。
第二章 进程的描述与控制
第二章进程的描述与控制1. 以下有关进程的描述中,错误的是（） [单选题] *A 进程是动态的概念B 进程执行需要处理器C 进程是有生命周期的D 进程是指令的集合(正确答案)2. 以下关于进程的描述中,正确的是（） [单选题] *A 进程获得CPU运行是通过调度实现的(正确答案)B 优先级是进程调度的重要依据,一旦确定就不能改变C 在单CPU的系统中,任意时刻都有一个进程处于运行状态D 进程申请CPU得不到满足时,其状态变为阻塞3.以下关于进程的描述中,（）最不符合操作系统对进程的理解 [单选题] *A 进程是多个程序并行环境中的完整的程序(正确答案)B 进程可以由程序、数据和进程控制块描述C 线程是一种特殊的进程D 进程是程序在一个数据集合上运行的程序,是系统进行资源分配和调度的独立单位。
4. 一个进程是（） [单选题] *A 由处理器执行的一个程序B 一个独立的程序+数据集C PCB结构、程序和数据的组合(正确答案)D 一个独立的程序5. 并发进程是指（） [单选题] *A 可并行执行的进程B 可同一时刻执行的进程C 可同时执行的进程(正确答案)D 不可中断的进程6.在单处理器系统中实现并发技术后,（） [单选题] *A 各进程在某一时刻并行运行,CPU和I/O设备间并行工作B 各进程在一个时间内并行运行,CPU和I/O设备间串行工作C各进程在一个时间段内并行运行,CPU和I/O设备间并行工作(正确答案)D 各进程在某一个时刻并行运行,CPU和I/O设备间串行工作7.在多道程序设计环境下,操作系统分配资源以（）为基本单位 [单选题] *A 程序B 指令C 进程(正确答案)D 作业8. 分配到必要的资源并获得处理器时间的进程状态是（） [单选题] *A 就绪状态B 运行状态(正确答案)C 阻塞状态D 撤销状态9. 当一个进程处于这样的状态时,（）称为阻塞状态 [单选题] *A 它正等着输入一批数据(正确答案)B 它正等着进程调度C 它正等着分给它一个时间片D 它正等着进入内存10. 某个运行中的进程要申请打印机,它将变为（） [单选题] *A 就绪态B 阻塞态(正确答案)C 创建态D 撤销态11. 以下进程状态转换中,（）转换是不可能发生的。