操作系统的调度与死锁问题的探究和情况分析

合集下载

操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题死锁是指多个进程因争夺资源而导致相互等待的一种状态,从而使得它们都无法继续执行下去,造成系统无法前进的现象。

在操作系统中,死锁问题是一个十分重要的议题,因为它可能会严重影响计算机系统的性能和可靠性。

本文将会就操作系统中的死锁问题进行详细的介绍,并探讨一些常见的解决方法。

一、死锁的原因死锁问题的产生通常是由于多个进程之间相互竞争资源而导致的。

在操作系统中,资源包括硬件资源(如CPU、内存、IO设备)和软件资源(如文件、信号量、锁等)。

当进程之间争夺这些资源时,可能会出现死锁的情况。

通常死锁发生的原因有以下几种:1. 互斥:多个进程因为争夺独占资源而无法共享,导致相互等待。

2. 不可剥夺:进程已经获得了一部分资源并且正在使用,但是又需要另外一部分资源才能继续执行,而这些资源又被其他进程占用。

3. 请求与保持:进程已经占有了一些资源,并且在请求另外一些资源的过程中被阻塞,而同时又在等待那些资源被其他的进程释放。

4. 循环等待:多个进程之间形成一个循环,每个进程都在等待着下一个进程释放资源。

由于这些原因,当系统中的进程相互之间存在这种相互等待的情况时,就有可能导致死锁的发生。

二、死锁的特征在实际的计算机系统中,死锁通常是非常隐蔽的,因为它并不会导致系统崩溃或者明显的错误信息。

一旦发生死锁,系统的性能就会明显下降,甚至导致系统无法继续正常运行。

了解死锁的特征是非常重要的。

1. 互相等待:在死锁状态下,每个进程都在等待其他进程所持有的资源。

2. 空闲资源:虽然系统中有足够的资源,但由于它们被进程所独占而无法被其他进程使用,导致系统资源利用率下降。

3. 死锁的周期性:死锁可能会以一定的周期性出现,例如每隔一段时间系统就会出现死锁。

4. 死锁的持续性:一旦系统陷入死锁状态,如果不采取相应的措施,那么它就会一直持续下去,直到系统崩溃或者重启。

通过观察这些特征,我们可以及时发现死锁的存在,并采取相应的措施来解决它。

操作系统中的死锁问题与解决方法

操作系统中的死锁问题与解决方法

操作系统中的死锁问题与解决方法在计算机科学中,操作系统是计算机硬件与应用软件之间的关键层。

然而,操作系统的设计与实现中存在着一些挑战,其中之一就是死锁问题。

死锁是指两个或多个进程因争夺系统资源而被无限期地阻塞的状态。

本文将探讨操作系统中的死锁问题以及解决方法。

一、死锁问题的原因死锁问题通常发生在多任务环境中,其中任务之间相互竞争有限的系统资源,如内存、打印机或磁盘驱动器等。

它们之间的竞争可能导致以下四个必要条件的出现:1. 互斥条件:某个资源一次只能被一个进程占用。

2. 占有并等待条件:一个进程占有资源并请求其他进程占有的资源。

3. 不可抢占条件:一个资源不能被强制性地从一个进程中移除,只能由占有它的进程显示地释放。

4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相连的循环等待资源的关系。

当这四个条件同时满足时,就会发生死锁。

解决死锁问题的关键在于破坏其中一个或多个条件。

二、死锁的解决方法1. 预防死锁预防死锁的方法是在进程运行之前采取预防措施。

常用的预防死锁策略有以下几种:(1)破坏互斥条件:允许多个进程同时访问资源,例如,将独占资源改为共享资源。

(2)破坏占有并等待条件:要求进程获取所有所需资源后才能开始执行,避免在运行过程中请求其他资源。

(3)破坏不可抢占条件:强制性地从进程中移除资源,以满足其他进程的请求。

(4)破坏循环等待条件:通过对系统资源进行编号,规定进程只能按照编号递增的顺序请求资源。

2. 避免死锁避免死锁是在进程运行过程中采取的策略,它通过系统的资源分配算法来避免产生死锁。

避免死锁的方法包括:(1)安全状态检测:在系统运行过程中,实时检测系统资源的分配情况,预测将来是否会引发死锁,并采取相应措施。

(2)资源动态分配策略:根据系统资源的状态和进程的资源请求情况,动态分配资源,避免形成死锁。

3. 检测与恢复死锁检测与恢复死锁是在死锁已经发生的情况下进行的,具体方法如下:(1)死锁检测:使用图论等方法,建立资源分配图,检测是否存在环路以判断是否发生死锁。

操作系统中的死锁问题及解决方法讨论

操作系统中的死锁问题及解决方法讨论

操作系统中的死锁问题及解决方法讨论在计算机科学中,死锁是指两个或多个进程互相等待对方释放资源,从而导致它们都无法继续执行的情况。

死锁是多道程序系统中常见的问题,如果不及时解决,会导致系统资源占用不当,影响系统的稳定性和性能。

死锁通常发生在进程之间相互竞争有限的资源时,例如内存、文件、网络连接等。

当一个进程持有一些资源并等待另一个进程持有的资源时,就可能发生死锁。

为了避免死锁问题,操作系统设计者提出了多种解决方法:1. 预防死锁:通过合理地设计系统资源分配算法,尽量避免进程发生死锁。

例如,可以使用银行家算法来保证资源请求序列是安全的,从而避免死锁的发生。

2. 避免死锁:在资源分配之前,系统可以根据当前的资源状态来判断是否分配资源会导致死锁,如果是,则不分配资源。

常用的避免死锁算法有资源分配图算法和银行家算法。

3. 检测死锁:系统可以周期性地检测系统中是否存在死锁情况,一旦检测到死锁,就采取相应的措施进行恢复。

常用的检测死锁算法有图论算法、银行家算法等。

4. 解除死锁:一旦系统检测到死锁的存在,就需要解除死锁。

解除死锁的常用方法包括资源剥夺和进程终止。

资源剥夺是指系统剥夺一些进程的资源,以解除死锁;进程终止是指系统终止一些进程,以释放资源。

死锁问题是操作系统中一个重要且常见的问题,在设计和使用操作系统时,需要重视死锁问题并采取相应的预防和解决措施。

合理地设计系统资源分配策略、优化进程调度算法、定期检测死锁情况等都可以帮助系统避免死锁,提高系统的可靠性和稳定性。

操作系统的死锁问题及解决方法一直是计算机科学领域的研究热点,希望未来能够提出更加有效的死锁预防和解决方案,为操作系统的稳定性和性能提供更好的保障。

操作系统中的死锁与优化技术研究

操作系统中的死锁与优化技术研究

操作系统中的死锁与优化技术研究在计算机的运作中,操作系统是一个非常关键的组成部分。

操作系统不仅负责计算机硬件的管理,还负责管理各种软件程序的运行。

但是,操作系统中不可避免地会出现一些问题,其中最严重的问题就是死锁。

一、死锁的定义与产生原因死锁是指在计算机系统中,多个进程处于互相等待的状态下,无法继续运行的现象。

简单来说,就是每个进程在等待其他进程释放资源,但同时也在保持自己的资源,导致所有进程都无法继续执行。

死锁产生的原因主要是资源的竞争。

在计算机系统中,各个进程需要使用一些共享资源,如CPU、内存等等。

当多个进程同时需要访问同一个资源时,就会产生资源竞争。

如果一个进程持有某个资源,同时另一个进程也在等待该资源,那么这两个进程之间就会形成死锁。

二、死锁的解决方法为了避免死锁的产生,操作系统中引入了一些解决死锁的方法,包括预防死锁、避免死锁、检测死锁以及解除死锁。

1. 预防死锁预防死锁的方法主要是通过管理资源分配来避免死锁的发生。

例如,可以使用资源分配图来检查资源的分配是否安全,从而预防死锁的发生。

2. 避免死锁避免死锁的方法是利用一些算法来在资源分配时尽可能地预测某些进程的请求,从而杜绝死锁的发生。

常用的避免死锁算法有银行家算法、破卡尔算法、推迟分配算法等等。

3. 检测死锁检测死锁的方法是利用一些算法来检查系统中是否存在死锁。

如果检测到死锁的存在,就可以通过一些方法来解除死锁。

4. 解除死锁解除死锁的方法是通过释放死锁中的某一个或多个资源,来打破死锁状态,使各个进程继续运行。

通常可以通过抢占资源、挂起进程等方式解除死锁。

三、死锁优化技术除了上述解决死锁的方法外,还有一些死锁优化技术,可以进一步提高系统的性能和可靠性。

1. 同步控制技术同步控制技术是指通过合理地调度进程间的同步关系来减轻死锁的发生。

主要包括严格轮换、加权轮换、进程优先级、进程抢占等技术。

2. 特权资源分配技术特权资源分配技术是指通过对系统中特权资源的分配进行优化,来降低死锁的发生概率。

操作系统中的进程调度与死锁检测算法分析

操作系统中的进程调度与死锁检测算法分析

操作系统中的进程调度与死锁检测算法分析进程调度与死锁检测算法在操作系统中发挥着至关重要的作用。

进程调度算法是操作系统的核心部分之一,它负责决定哪个进程可以运行,何时运行以及运行多长时间。

而死锁检测算法则是用来检测并解决资源竞争引起的死锁问题,保证系统的稳定和可靠运行。

本文将分别对进程调度与死锁检测算法进行深入分析,探讨它们的工作原理、常见的算法以及应用场景。

一、进程调度算法1.工作原理进程调度算法的主要目标是保证系统资源的合理利用,同时确保进程能够按时完成任务。

它通过对进程的优先级、等待时间、执行时间等进行评估和排序,然后选择合适的进程进行调度,使得系统整体运行效率最大化。

在进程调度过程中,通常会使用到多种算法,比如先来先服务(FCFS)算法、短作业优先(SJF)算法、优先级调度算法、时间片轮转(RR)算法等。

这些算法都有各自的特点和适用场景,可以根据实际情况选择合适的算法进行调度。

2.常见的调度算法(1)先来先服务(FCFS)算法先来先服务算法是最简单的一种调度算法,它将按照作业提交的先后顺序进行调度,先提交的作业先执行。

这种算法的优点是实现方便,适用于作业的执行时间差异不大的情况,但缺点是可能会导致长作业等待时间过长。

(2)短作业优先(SJF)算法短作业优先算法是根据作业的执行时间来进行调度的,执行时间短的作业优先执行。

这种算法的优点是可以最大限度地减少作业的等待时间,但也可能会导致长作业等待时间过长。

(3)优先级调度算法优先级调度算法是将作业划分为不同的优先级,然后按照优先级进行调度。

高优先级的作业先执行,低优先级的作业后执行。

这种算法的优点是可以根据实际情况对作业进行分类,但也可能会导致低优先级作业长时间等待。

(4)时间片轮转(RR)算法时间片轮转算法是将系统的CPU时间分为若干个时间片,然后按照时间片的顺序进行调度。

每个作业执行一个时间片后,轮到下一个作业执行。

这种算法可以保证每个作业得到公平的CPU时间,适用于多任务系统。

操作系统中的死锁分析和解决方法

操作系统中的死锁分析和解决方法

操作系统中的死锁分析和解决方法在计算机操作系统中,死锁是指两个或多个进程互相请求对方的资源而导致的无限等待状态,从而导致系统资源无法被释放和并发进程无法运行,这是一个非常棘手的问题,需要在系统设计阶段和编程阶段考虑和解决。

本文将深入探讨操作系统中的死锁分析和解决方法。

一、死锁的原因和特征1.1 原因发生死锁主要是因为系统中的资源分配不当和进程调度算法不合理,以下几种情况容易导致死锁的发生:互斥:资源只能同时被一个进程使用,当一个进程持有一个资源并请求另一个已被其他进程持有的资源时,就会发生死锁。

占有和等待:一个进程持有一个资源并请求其他资源时,不释放已拥有的资源,就会阻塞其他进程的资源获取。

非抢占:只能在进程完成任务时才能释放资源,不能抢占已分配的资源,造成其他进程无法获得所需资源。

循环等待:多个进程形成了一个资源循环等待的环,每个进程都在等待其它进程占有的资源,造成死锁。

1.2 特征死锁有如下的特征:互相竞争的进程循环地发出请求并阻塞等待资源。

必须有一个或多个资源被进程独占。

资源持有者必须等待一个或多个资源,以便在未来请求成功,这就造成了死循环,因此它是死锁。

二、死锁的检测方法检测死锁可以使用各种算法。

2.1 系统状态图系统状态图是死锁检测算法的重要方法,其基本思想是利用一个图形来表示系统进程与资源之间的关系,当且仅当环路上所有进程都在等待其它进程所控制的资源时,才判断系统当前进入了死锁状态。

因此,如果状态图中没有环,那么系统就没有死锁;否则,就存在死锁。

2.2 资源分配图资源分配图同样是死锁检测算法的主要方法,其基本思想是用直接图或无向图来表示系统中所有资源和进程之间的关系,并且每个进程节点只能有一种颜色,可以表示两种不同的状态:执行和阻塞。

如果某一进程所有节点都已被染黑,但并未完全配额时,就可能存在死锁。

2.3 安全序列安全序列是指与系统状态图相对应的进程调度序列,它可以用来判断是否会发生死锁。

操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题

操作系统中的死锁问题在操作系统中,死锁是一种非常严重的问题,它会导致系统的资源无法被释放,进而影响系统的正常运行。

死锁是一种非常复杂的现象,通常发生在多个进程之间,这些进程之间相互等待对方所持有的资源,导致都无法继续执行。

本文将从死锁的定义、原因、解决方法等方面进行探讨。

一、死锁的定义二、死锁的原因死锁的产生通常是由于系统资源的竞争导致的。

在多任务操作系统中,进程之间会竞争系统资源,当一个进程持有了某个资源后,其他进程就无法再次获取这个资源,从而导致进程之间相互等待,最终引发死锁。

死锁产生的原因主要有以下几点:1. 互斥:资源是互斥的,即同一时间只能被一个进程占用。

当一个进程占用了某个资源后,其他进程就无法再次获取这个资源,只能等待。

2. 请求与保持条件:一个进程在申请新的资源的仍保持对原有资源的占有。

3. 不可抢占条件:系统中的资源是不可抢占的,即只能由持有资源的进程来释放资源。

4. 循环等待:系统中存在一个进程循环等待资源的情况,导致所有进程都无法继续执行。

这些原因导致了系统资源的不合理分配和处理,从而引发了死锁问题。

三、死锁的解决方法针对死锁问题,操作系统设计者提出了一些解决方法,主要包括预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。

1. 预防死锁:预防死锁的关键在于打破死锁产生的四个条件之一。

可以采取资源的有序分配,即按照一定的顺序分配资源,避免进程竞争资源造成死锁;或者可以采取资源的抢占机制,当一个进程无法获取所需资源时,可以抢占其他进程的资源等。

2. 避免死锁:避免死锁的关键在于动态地进行资源分配和释放。

可以采用银行家算法来避免死锁,即在分配资源之前,先进行系统状态的检查,确保分配资源不会导致死锁的发生。

3. 检测死锁:检测死锁是指通过系统监控和分析确定系统中是否存在死锁,并在发现死锁后采取相应的措施。

可以采用资源分配图来检测死锁,当资源分配图中存在环路时,即表示系统中存在死锁。

4. 解除死锁:一旦检测到系统中存在死锁,就需要进行死锁解除。

理解操作系统中的死锁问题及解决方法

理解操作系统中的死锁问题及解决方法

理解操作系统中的死锁问题及解决方法操作系统是计算机系统的核心组成部分,负责管理计算机的硬件和软件资源,以及协调各个应用程序的运行。

然而,在操作系统中,死锁问题是一个常见而又棘手的挑战。

本文将探讨什么是死锁问题,为什么它会发生,以及如何解决这个问题。

首先,我们来了解一下什么是死锁。

在操作系统中,当两个或多个进程因为彼此互相等待对方释放资源而无法继续执行时,就会发生死锁。

简单来说,死锁就是进程之间的相互阻塞,导致系统无法前进。

那么,为什么死锁会发生呢?一个常见的原因是资源竞争。

当多个进程同时请求并占用相同的资源时,如果这些资源无法同时被所有进程使用,就会导致死锁。

例如,两个进程分别占用了资源A和B,但是它们同时又需要对方释放资源才能继续执行,这就形成了死锁。

另一个导致死锁的原因是进程推进顺序的不当。

当进程按照特定的顺序请求资源,并且这些资源无法同时满足所有进程的需求时,就会发生死锁。

例如,进程1先请求资源A,再请求资源B,而进程2先请求资源B,再请求资源A,这种情况下就有可能发生死锁。

既然我们了解了死锁的原因,那么如何解决这个问题呢?有几种常见的方法可以应对死锁。

一种解决死锁问题的方法是预防。

通过设计合理的算法和策略,可以在编写程序时预防死锁的发生。

例如,可以使用资源分配图来检测潜在的死锁情况,并在系统运行之前进行调整,以避免死锁的发生。

另一种解决死锁问题的方法是避免。

避免死锁的关键是对资源请求进行合理的判断和分配。

一种常见的避免死锁的算法是银行家算法。

该算法通过对资源请求进行安全性检查,确保系统能够满足进程的资源需求,从而避免死锁的发生。

除了预防和避免外,还有一种解决死锁问题的方法是检测和解除。

检测死锁的方法有很多,例如资源分配图、死锁检测算法等。

一旦检测到死锁的存在,就需要采取相应的措施来解除死锁。

常见的解除死锁的方法包括资源剥夺、进程终止和进程回退等。

当然,解决死锁问题并不是一件容易的事情。

在实际应用中,需要综合考虑系统的性能、可靠性和实用性等因素,选择适合的解决方法。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

操作系统的调度与死锁问题的探究和情况分析14计科一班1410300729 田京京一. 操作系统引论操作系统是一组能有效阻止和管理计算机硬件和软件资源,合理地把对各类作用进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。

1. 操作系统的目标与作用在计算机系统上配置操作系统,其主要目标就是:方便性、有效性、可扩充性和开放性。

方便性:一个未配置的计算机系统是极难使用的。

配置了操作系统之后,系统便可使用编译命令将用户采用高级语言编写的程序翻译成机器代码,或直接通过OS所提供的各种命令操纵计算机,极大地方便了用户。

有效性:提高系统资源利用率以及洗脱嫩肉吞吐量。

可扩充性:能方便的添加新的功能和模块,以及对原有的功能进行添加和修改。

开放性:指系统能遵循世界标准规范。

操作系统的作用作为用户与计算机硬件操作系统之间的接口。

用户可以通过OS来使用计算机硬件。

作为计算机系统资源的管理者。

这些资源主要分为:处理机、存储器、I/O设备以及文件(数据和程序)。

实现了对计算机资源的抽象。

2. 操作系统的发展过程人工操作方式:人工的输入输出,用户独占全机。

脱机输入/输出方式:引入了高速的磁带。

减少了CPU的空闲时间,提高了I/O速度。

单道批处理系统:实现对作业的连续处理,系统中的资源得不到充分利用。

多道批处理系统:多道作业存放于外存的后备队列,有作业调度选择若干个作业调入内存,资源利用率高,系统吞吐量大,但是平均周转时间长,无交互能力。

分时系统:满足用户对人-机交互的需求。

是指在一台主机连接了多个配有显示器和键盘的终端并由此所组成的系统,该系统允许多个用户同时通过自己的终端,以交互的方式使用计算机,共享主机中的资源。

实时系统:是指系统能及时响应外部事件的请求,在规定时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时任务协调一致地运行。

3. 操作系统的基本特性上面介绍的多道批处理系统、分时系统和实时系统各自有各自的特点,但同时,他们还共同具有并发、共享、虚拟和异步四个基本特征。

并发:系统中的程序能够并发的执行,使得OS能有效地提高系统的资源利用率,增加系统的吞吐量。

并发性:是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

并行性:指两个或多个事件在同一时刻发生。

倘若在计算系统中有多个处理机,这些可以并发执行的程序便可分配到多个处理机上实现并行执行。

在未引入进程时,对于同属于一个应用程序中的两个程序只能顺序执行。

引入进程,对内存中的多个程序分别建立一个进程,他们就可以并发的执行,极大地提高了系统资源利用率和系统吞吐量。

共享性:是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。

主要实现方式:互斥共享:在一段时间内,只允许一个进程访问该资源,我们成该种资源为临界资源。

同时访问并发和共享是多用户OS的两个最基本的特征。

虚拟性:采用时分复用技术和空分复用技术实现。

时分复用技术是通过利用处理机的空闲时间运行其他程序,提高了处理机的利用率。

空分复用技术则是利用存储器的空闲时间分区域存放和运行其他的多道程序,以此来提高内存的利用率。

异步性:进程以人们不可预知的速度向前推进,也就是用户不知道进程在何时获得CPU。

4. 操作系统的主要功能引入OS的目的是为多道程序的运行提供良好的运行环境,以保证多道程序能有条不紊的运行,并能最大程度的提高系统中各种资源的利用率,方便用户的使用。

OS具有处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理以及用户接口五大功能。

处理机管理的主要功能:进程控制,进程同步,进程通信以及进程调度。

存储器管理的主要功能:内存分配,内存保护,地址映射,内存扩充。

设备管理的主要功能:缓冲管理,设备分配,设备处理。

文件管理的主要功能:文件存储空间的管理,目录管理,文件的读写管理和保护。

接口的主要功能:提供用户接口和程序接口。

二. 进程的描述与控制1. 进程与线程为了能使程序并发的执行,并且可以对并发执行的程序加以控制,引入进程。

为了使参与并发执行的每个程序都能独立运行,为每个进程配置一个进程控制块PCB,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。

这样由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成了进程实体。

进程的定义进程是程序的一次执行。

进程是一个程序及其数据在处理上顺序执行时所发生的的活动。

进程是具有独立功能的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的独立单位。

引入线程的目的是减少程序在并发执行时所付出的时空开销,使OS具有更好的并发性。

进程创建,系统为它分配其所必需的、除处理机以外的所有资源,以及创建相应的PCB。

进程撤销,必须对其所占有的资源执行回收操作,然后撤销PCB。

进程切换,对进城进行上文切换时,需要保留当前进程的CPU,设置新选进程的CPU环境,因此需要花费不少的处理机时间。

进程是一个资源的拥有者,如果频繁的进行创建撤销切换会造成很大的时空开销。

所以,引入线程,将线程作为调度和分派的基本单位,进程作为资源分配的独立单位。

2. 程序、进程、线程的比较首先程序与进程的区别:进程具有程序所没有的PCB,进程是程序的一次执行。

动态性:进程的实质是进程实体的执行过程,动态性表现在:进程由创建而产生,由调度而执行,由撤销而消亡。

可见进程具有一定的生命周期。

程序是一组有序指令的集合,并存放于某种介质智商,其本身并不具有活动的意义,是静态的。

并发性:多个进程同存在于内存中,且能在一段时间内同时运行。

程序没有建立PCB不能参与并发执行。

独立性:进程实体是一个能独立运行、独立获得资源的基本单位。

凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立运行的单位参与运行。

异步性:进程是按异步的方式运行的,即按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

程序若参与并发执行,会产生其结果的不可再现性。

其次是进程与线程的区别:调度的基本单位:进程是资源分配的基本单位。

线程是调度和分派的基本单位。

线程切换仅需要保存和设置少量的寄存器。

在同一进程中线程的切换不会引起进程的切换,不同进程中线程的切换则会引起进程的切换。

并发性:不仅进程与进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间也可以并发执行。

拥有资源:进程是系统中拥有资源的基本单位。

线程并不拥有系统资源,而是仅有一点必不可少的、能保证独立运行的资源,比如TCB、用于PC、保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和栈。

独立性:每个进程都拥有独立的地址空间和其他资源。

除了共享全局变量以外,不允许其他进程访问。

线程除了拥有少量资源外,还可以属于同一个进程的所有线程都具有相同的地址空间。

并且可以访问所属进程的所有资源。

系统开销:进程的创建、撤销所付出的开销远比线程大。

同一进程里的线程具有相同的地址空间,线程的切换比进程的切换代价小。

支持多处理机系统:在多处理机系统上,对于传统的进程,不管有多少处理机,该进程只能运行在一个处理机上。

但对于多线程进程,就可以将一个进程中的线程分配到多个处理机上,使他们并行执行,可以加速进程的完成。

3. 进程的状态1) 进程的三种基本状态:就绪状态:进程已经分到除CPU以外的所有必要的资源,只要在获得CPU,便可立即执行。

执行状态:指进程已经获得CPU,其程序正在执行。

阻塞状态:指正在执行的进程由于发生某件事(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。

进程的三种基本状态及其转换如下图:2) 为了满足进程控制块对数据及操作的完整性要求以及增强管理的灵活性,引入了创建状态和终止状态。

创建状态:保证进程的调度必须在创建工作完成后进行,以确保对进程控制块操作的完整性。

获得所需要的资源以及对PCB的初始化工作完成之后,便可由创建状态进入就绪状态。

终止状态:等待操作系统进行善后处理,最后将PCB清零,并将PCB空间返还系统。

进程的五种基本状态以及转换如下图:3) 挂起状态的引入:增加内存容量,实现虚拟内存。

挂起是将进程调至内存外,从而保证内存充足。

引入挂起状态之后的状态装换图如下:4. 进程同步进程同步机制的主要任务,是对多个相关进程在执行次序上进行协调,使并发执行的诸进程之间能按照一定的规则共享系统资源,并能很好地相互合作,从而是程序的执行具有可再现性。

1) 两种形式的制约关系间接相互制约关系:多个程序在并发执行时,由于共享系统资源,只是这些并发执行的程序之间形成相互制约的关系,多个进程互斥的访问这些资源。

直接相互制约关系:多个进程一同合作为了完成某个任务,这些进程在完成任务上有一定的时间顺序。

有些进程要在其他进程的后才能开始。

2)同步机制应遵循的规则:空闲让进忙则等待有限等待让权等待3) 硬件同步机制关中断利用Test-and-Set指令实现互斥利用Swap指令实现进程互斥4) 信号量机制整型信号量:执行时不可中断。

描述如下:wait(S){while(S<=0);S--;}signal(S){S++;wait(S)和signal(S)是两个原子操作,不符合“让权等待”原则。

记录型信号量:采用记录型数据结构。

描述如下:typedef struct{int value;struct process_control_block *list;}semaphore;wait(semaphore * S){S->value --;if(S-value < 0) block(S->list);}signal(semaphore * S){S->value ++;if(S->value <= 0) wakeup(S->list);}AND型信号量:江金城在整个运行过程中所需要的所有资源,一次性全部地分给进程,带进程使用完后在一起释放。

信号量集5) 信号量的应用利用信号量实现进程互斥,使多个进程能互斥的访问某临界资源。

利用信号量实现前驱关系。

5. 进程经典同步问题生产者-消费者问题哲学家进餐问题读者-写者问题6. 进程通信进程通信类型:共享存储器系统管道通信系统消息传递系统客户机-服务器系统三. 处理机调度与死锁1.处理机调度的层次与调度算法的目标1) 处理机调度的层次高级调度:又称长调度或作业调度,对象时作业,从后备队列中选择几个作业调入内存,为他们创建进程、分配必要的资源,并将它们放入就绪列表。

主要用于多道批处理系统中,分时和实时系统中并不设置高级调度。

低级调度:又称为进程调度或短程调度,对象是进程或线程,从就绪队列中选择一个进程获得处理机。

在多道批处理、分时、实时系统中,都必须配置这级调度。

中级调度:又称内存调度,把那些暂时不能运行的程序调至外存等待。

此时进程的状态称为挂起状态,当他们具备运行条件且内存有稍有空闲时,由中级调度来决定把外村上的那些具备运行条件的就绪进程重新调入内存,置为就绪状态。

相关文档
最新文档