多道程序设计与进程管理
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更新于2024-07-11
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"这份资料是吉林大学操作系统课程的课件,主要讲解了多道程序设计、进程、线程以及作业等概念。其中重点讨论了进程状态转换图,并涉及到了生灭过程,包括初创、终止、创建、结束、就绪、等待、运行、获得处理机、剥夺处理机和等待事件等状态的转换。"
在计算机操作系统中,进程是系统资源管理和调度的基本单位,它代表了一个正在执行的程序实例。多道程序设计是操作系统的基础,旨在提高处理机、设备和内存的利用率,从而提升系统的整体效率。在单道程序设计中,处理机利用率、设备利用率和内存利用率往往较低,而通过引入多道程序设计,可以同时运行多个程序,使得资源得到更有效的利用。然而,过多的程序道数可能导致系统开销增大,反而降低程序的响应速度。
进程的状态转换图是理解进程行为的关键。在初始状态下,进程可能处于初创或终止阶段,随后可以被创建并进入就绪状态,等待处理机分配。当进程获得处理机后,它会进入运行状态。在运行过程中,进程可能会因为等待某个事件(如I/O操作)而变为等待状态。当事件发生时,进程会重新进入就绪状态,准备再次运行。同时,处理机也可能因调度策略被剥夺,使进程回到就绪状态。此外,进程在完成其任务后会进入结束状态,最终被系统撤销。
在多道程序设计中,处理机资源的管理是个重要问题,包括如何合理地分配和回收处理机。存储资源管理则涉及到地址空间的管理和内存、外存的分配。设备资源管理则需要考虑分配策略和I/O控制,以确保设备高效地服务于多个并发进程。
进程的引入带来了新的挑战,比如进程控制块(PCB)的设立,用于记录和控制进程的状态和信息。进程由执行代码、数据和PCB组成,具有独立的上下文。进程之间可以通过多种方式进行通信和同步,例如共享内存、消息传递等。进程的创建和撤销是操作系统内核的重要功能,确保进程生命周期的正确管理。进程与程序之间的区别在于,程序是静态的代码集合,而进程是这些代码在特定环境下的动态执行实体。
线程作为轻量级进程,是操作系统调度的基本单元,允许在一个进程中并发执行多个线程,进一步提高了处理器的利用率。线程共享进程的地址空间,降低了上下文切换的开销,但同时也需要处理好线程间的资源竞争和同步问题。
这个课件涵盖了操作系统核心概念,对理解和研究操作系统的工作原理至关重要,特别是对于学习进程管理和并发执行的机制提供了深入的见解。
2021-11-01 上传
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