考研计算机操作系统复习要点:进程管理

　　考研计算机操作系统复习要点:进程管理

　　现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统的用户随机地使用系统。

　　程序的并发执行可总结为：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的这种执行方式。程序的并行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。并行执行不等于时间上的重叠。 进程是一个动态的执行过程这一概念。也可以这样定义进程：一个具有独立功能的程序对某个数据集在处理机上的执行过程和分配资源的基本单位。

　　进程和程序的区别和关系可简述如下：

　　(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。

　　(2) 进程具有并行特征，而程序没有。

　　(3) 进程是竞争计算机系统资源的基本单位，从而其并行性受到系统自己的制约

　　(4) 不同的进程可以包含同一程序，只要该程序所对应的数据集不同。

　　作业是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机所作工作的集合。进程是已提交完毕程序的执行过程的描述，是资源分配的基本单位。

　　区别与关系：

　　(1) 作业是用户向计算机提交任务的任务实体。

　　(2) 一个作业可由多个进程组成。

　　(3) 作业的概念主要用在批处理系统中。

　　进程控制块：包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是进程动态特征的集中反映。

　　进程上下文：实际上是进程执行活动全过程的静态描述。 我们把已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容称为上文，把正在执行的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容成为正文，把待执行的指令和数据在寄存器与堆栈的的内容成为下文。

　　同一进程上下文包括计算机系统中与执行该进程有关的各种寄存器的值、程序段在经过编译之后形成的机器指令代码集(或称正文段)、数据集及各种堆栈值和PCB结构。

　　进程控制，就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及完成进程各状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调、实现资源共享的目的。 一般地，把系统态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。原语可分为两类：一类是机器指令级的，其特点是执行期间不允许中断。另一类是功能级的，其特点是作为原语的程序段不允许并发执行。

　　进程创建方式：

　　(1) 由系统程序模块统一创建，例如在批处理系统中，由操作系统的作业调度程序为用户作业创建相应的进程以完成用户作业所要求的功能。

　　(2) 由父进程创建，例如在层次结构的系统中，父进程创建子进程以完成并行工作。

　　阻塞与唤醒的含义： 阻塞原语在一个进程期待某一事件发生，但发生条件尚不具备时，被该进程自己调用来阻塞自己。 当等待队列中的进程所等待的事件发生时，等待该事件的所有进程都将被唤醒。

　　临界区：把不允许多个并发进程交叉执行的一段程序称为临界部分或临界区。临界区是由属于不同并发进程的程序段共享公用数据或公用数据变量而引起的。

　　间接制约：把这种由于共享某一公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象，称为由共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约，简称间接制约。这里，“间接”二字主要是指各并发进程的速度受公有资源制约，而不是进程间直接制约的意思。

　　互斥的定义：一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享某一公有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的单位执行。

　　信号量：在操作系统中，信号量sem是一整数。在sem大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但sem小于零时则表示正在等待使用临界区的进程数。

　　同步的概念：把异步环境下的一组并发进程，因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。

　　死锁的定义：所谓死锁，是指各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继续向前推进的状态。

　　死锁的起因：死锁的起因是并发进程的资源竞争。产生死锁的根本原因在于系统提供的资源个数少于并发进程所要求的该类资源数。

　　产生死锁的必要条件:：

　　(1) 互斥条件。并发进程所要求和占有的资源是不能同时被两个以上进程使用或操作的，进程对它所需要的资源进行排他性控制。

　　(2) 不剥夺条件。进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行剥夺，而只能由获得该资源的进程自己释放。

　　(3) 部分分配。进程每次申请它所需要的一部分资源，在等待新资源的同时继续占用已分配到的资源。

　　(4) 环路条件。存在一种进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

　　解决死锁的方法一般可分为：预防、避免、检测与恢复等三种。

　　线程：一个进程内的基本调度单位称为线程或称为轻权进程，这个调度单位既可以由操作系统内核控制，也可以由用户程序控制。