哈工大操作系统课件11-20(全)

解： （2）mutex：用于互斥的信号量，初 值为1。 各进程代码如下：
进程A： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
进程B： ... P（mutex） 申请打印机 使用打印机
V（mutex）
...
V（mutex）
...
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操作系统 第12讲
张英涛
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学远程教育课程
程 放弃 处理机。
解答题
进程和程序的主要区 别是什么？
答：进程是动态的，程序是静态的；进程 具有并发性，而程序具有顺序性；进程具有 独立性，是资源分配和调度的基本单位，而
程序无此特性；进程和程序间没有一一对应
关系；进程异步运行，会相互制约，程序不 具备此特性。
有两个用户进程 A 和 B ，在运行过程中都
课 堂 练 习 1
操作系统是 控制和管理计算机系统内各
种硬件和软件资源、有效地 组织多道程序运行的系统软 件(或程序集合),是用户与计算
机之间的接口。
操作系统的基本职能是（
A. 控制和管理系统内各种资源， 有效地组织多道程序的运行 B.提供用户界面，方便用户使用 C.提供方便的可视化编辑程序 D.提供功能强大的网络管理工具
平均周期时间：
T=1/n[∑ Ti]
i=1
n
带权周转时间:
W=T/Ts T：作业的周期时间 Ts：系统为提供为它提 供服务的时间（真正 运行时间）。
在CPU上执行的 时间，比周转时 间短或相等（理 想情况下）
平均带权周转时间 ：
W=1/n[∑ Ti/Tsi ]
i=1
越小越好
n
例:有如下三道作业。系统为它们服务的顺序 是：1、2、3。求平均周转时间和平均 带权周转时间。
） A
操作系统的基本特 征 是 并发 、 共享 和
虚拟 _____、 异步性 。
操作系统中引入“进程”概念 的主要目的是（
B
）。
A.改善用户编程环境
B. 描述程序动态执行过程的性
质
C.使程序与计算过程一一对应 D.提高程序的运行速度
某进程由于需要从磁盘上读入数据
而处于阻塞状态。当系统完成了所来自的）不是
进程间相互合作的关系是
同步 关系，而对资源争用的 ______
关系是 ________ 互斥 关系。若干进
程使用同一临界资源时必须
互斥 执行。 ________
对信号量 S每执行一次 P操作，则
信 号 量 S 的 值 就 减1 。 当 S 的 值 ________ 小于0 时，执行 P 操作的进程的状 态就置为阻塞态，把相应的 PCB连入 该信号量队列的 末尾 ，并且该进
抢占原则 （1）优先权原则。优先权高的进 程抢占处理机。 （2）短作业优先原则。短作业 （进程）抢占当前较长作业（进 程）的处理机。 （3）时间片原则。各进程按时间 片运行，当一个时间片用完后重 防止全是短作业在占用CPU 新调度。
中级调度
又称中程调度 。 目的 ：提高内存利用率和系统吞吐率 作用：使暂时不能运行的进程从内存 调至外存，进入就绪驻外存状态或挂 起状态。把外存上又具备运行条件的 就绪进程，重新调入内存，并修改为 就绪状态，挂在就绪队列上。 又称对换
调度和分派的基本单位。 创建、撤消和切换中，系统必须为之付 出较大的时空开销。故进程，其数目不 宜过多，进程切换的频率也不宜过高。 进程不应同时作为拥有资源的单位和可 独立调度和分派的基本单位，应该“轻 装上阵”；
线程的属性
（1）轻型实体。线程中的实体基本 上不拥有系统资源 （2）独立调度和分派的基本单位。 线程的切换非常迅速、开销小。 （3）可并发执行。 （4）共享进程资源。

消息的发送与接收

Send(mailbox,message)： 将一个消息发送到指定信箱；
Receive (mailbox,message)

从指定信箱中接收一个消息
信箱分类
私用信箱。 公用信箱。 共享信箱。

私用信箱


用户进程建立，作为该进程的一部分。 拥有者有权读消息．其他用户只能发 送。 采用单向通信链路。 进程结束时信箱也消失。
例如: Send(P2,m1); Receive(P1,m1);
解决生产者一消费者问题
repeat … produce an item in nextp; … Send(consumer,nextp); until false; repeat Receive(producer, nextp); … Consumer the item in nextc; until false;
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操作系统 第11讲
张英涛
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 12 讲
主讲人：张英涛
线程


进程:使多个程序能并发执行，以提高资源 利用率和系统吞吐量 引入线程，是为了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
引入线程目的
进程是可拥有资源的独立单位和可独立
管道通信
管道通信方式建立在文件系统 的基础上，利用共享文件来连 接两个相互通信的进程，此共 享文件称为管道(Pipe)。 管道是指用于连接一个读进程 和一个写进程，以实现它们之 间通信的共享文件

读进程
管道
写进程
管道通信 必需的协调能力
(1)互斥 当一个进程正在对管道进行读／ 写操作时，另一进程必须等待。 (2)同步 当写(输入)进程把一定量的数据 (如4K)写入管道后，便去睡眠等待，直 到读(输出)进程取走数据后再把它唤醒。 当读进程发现管道空时也应睡眠等待， 直至写进程将消息写入管道后，才将它 唤醒． (3)判别对方是否存在．只有确定了对方存 在时方能进行通信。
操作系统
第 13 讲
主讲人：张英涛
第三章
处理机调度与死锁
一个批处理型作业，从进入系统并驻留 在外存的后备队列上开始，直至作业 运行完毕，可能要经历的三级调度:
高级调度 低级调度 中级调度

二级调度：高级调度 （选一个或多个）与 低级调度（进程）
高级调度
又称作业调度、长程调度 、接纳 调度 作用：把外存上处于后备队列中的 作业调入内存，并为它们创建进程、 分配资源、排在就绪队列上，准备 执行。 分时系统、实时系统，通常不需要 作业调度（批处理）。
间接通信方式


进程之间的通信需要通过某种中间实体， 该实体用来暂存发送进程发送给目标进 程的消息；接收进程则从该实体中取出 对方发送给自己的消息。 这种中间实体称为信箱。 消息在信箱中可以安全地保存．只允许 核准的目标用户随时读取，故可实现非 实时通信。
信箱的创建和撤消
进程用信箱创建原语来建立一个新 信箱。创建者进程应给出信箱名字、 信箱属性(公用、私用或共享)；对 于共享信箱，还应给出共享者的名 字。 用信箱撤消原语来撤消。

低级调度
也称为进程调度、短程调度 。 作用：决定就绪队列中的哪个 进程应获得处理机，然后由分 派程序执行把处理机分配给该 内存到内存 进程的具体操作。 在OS中都必须配置。

进程调度的两种调度方式
非抢占方式 抢占方式
非抢占方式

一旦把处理机分配给某进程 后，便让该进程一直执行， 直至该进程完成或阻塞时， 才再把处理机分配给其他进 程。
调度队列模型
仅有进程调度的调度队列模型 有高级和低级调度的调度队列模型 同时有三级调度的调度队列模型

仅有进程调度的调度队列模型

通常，把就绪进程组织成 FIFO队列，每当创建新进程 时排在就绪队列的末尾，按 时间片轮转方式运行
刚创建的进程处于就绪状态
进程在执行时，出现三种情况： [1] 任务在时间片内完成，进程便 在释放处理机后进入完成状态； [2] 任务在时间片内未完成， OS 便 将该任务再放入就绪队列的末尾； [3] 在执行期间，进程因为某事件 而被阻塞后，被OS放入阻塞队列。
非抢占方式引起进程调度的因素 [1] 进程执行完毕，或因发生某事件而 不能在继续执行； [2] 执行中的进程因提出I/O请求而暂停 执行 [3] 在进程通信或同步过程中执行了某 种原语操作，如P操作（WAIT操作）、 BLOCK原语、WAKEUP原语等。
抢占方式

允许暂停某个正在执行的 进程，将已分配给该进程 的处理机重新分配给另一 进程。
哈尔滨工业大学远程教育课程
操作系统
第 11 讲
主讲人：张英涛
进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换 交换的信息量 一个状态或数值 上千个字节

进程通信分类
1) 低级通信：进程的互斥和同步 2) 高级通信： 指用户可直接利 用os提供的一组通信命令，高 效地传送大量数据的一种通信 方式。对用户透明。
选择调度方式和 调度算法的准则

面向用户的准则 周转时间短
响应时间快
截止时间的保证 优先权准则

面向系统的准则
系统吞吐量高 处理机利用率好 资源的平衡利用
周转时间
从作业被提交给系统开始，到作业完成 为止的这段时间间隔称为作业周转时间。 包括四部分时间： 在外存后备队列上等待调度的时间 进程在就绪队列上等待调度的时间 进程在CPU上执行的时间 进程等待I/O操作完成的时间
时间片完
先进先出
事 件 用户 出 现
cpu
就绪队列
进程调度
进程完成
等待事件
阻塞队列
有高级和低级调度的 调度队列模型
批处理系统才有
与前一模型的差别： （1）就绪队列的形式。批处理 系统中最常用的是优先权队列。 也可采用无序链表方式。 （2）设置多个阻塞队列。