• 程序順序執(zhí)行的特征

• 程序并發(fā)執(zhí)行的特性

• 進(jìn)程的特征

• 進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換

  • 進(jìn)程的三種基本狀態(tài)

  • 創(chuàng)建和終止?fàn)顟B(tài)

  • 進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

• 進(jìn)程管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

  • 進(jìn)程控制塊PCB的作用

  • 進(jìn)程控制塊中的信息

  • 進(jìn)程控制塊的組織方式

• 操作系統(tǒng)內(nèi)核

  • 支撐功能

  • 資源管理功能

• 進(jìn)程的創(chuàng)建

  • 引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件

  • 進(jìn)程的創(chuàng)建

• 進(jìn)程的終止

  • 引起進(jìn)程終止的事件

  • 進(jìn)程終止過(guò)程

• 進(jìn)程的阻塞和喚醒

• 進(jìn)程的掛起和激活

• 進(jìn)程同步的基本概念

  • 兩種形式的制約關(guān)系

  • 臨界資源和臨界區(qū)

  • 同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則

• 硬件同步機(jī)制

• 信號(hào)量機(jī)制

• 整形信號(hào)量

• 記錄性信號(hào)量

• AND型信號(hào)量

• 管程機(jī)制

  • 管程的定義

  • 條件變量

程序執(zhí)行順序

程序順序執(zhí)行的特征

• 順序性：處理機(jī)嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行
• 封閉性：程序在封閉的環(huán)境下運(yùn)行，即程序運(yùn)行時(shí)獨(dú)占全機(jī)的資源，結(jié)果不會(huì)受外界影響
• 可再現(xiàn)性：不論程序如何執(zhí)行，都會(huì)得到相同的結(jié)果

程序并發(fā)執(zhí)行的特性

• 間斷性：并發(fā)執(zhí)行的程序之間形成互相制約的關(guān)系，形成“執(zhí)行——暫?！獔?zhí)行”這樣的間斷性活動(dòng)
• 失去封閉性：系統(tǒng)各種的資源將被共享，導(dǎo)致程序執(zhí)行的環(huán)境受到外界因素的影響
• 不可再現(xiàn)性：由于失去了封閉性，將導(dǎo)致其失去了可再現(xiàn)性

進(jìn)程的定義和特征

進(jìn)程實(shí)體由程序段、相關(guān)的數(shù)據(jù)段和PCB三部分構(gòu)成。一般情況下，進(jìn)程實(shí)體簡(jiǎn)稱(chēng)進(jìn)程。所謂創(chuàng)建進(jìn)程就是創(chuàng)建進(jìn)程的PCB，撤銷(xiāo)進(jìn)程實(shí)質(zhì)上是撤銷(xiāo)進(jìn)程的PCB。

進(jìn)程的特征

程序和進(jìn)程是兩種截然不同的概念，出來(lái)進(jìn)程具有程序沒(méi)有的PCB結(jié)構(gòu)之外，還具有下面的特征：

動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是進(jìn)程實(shí)體的執(zhí)行過(guò)程。它由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷(xiāo)而消亡。

并發(fā)性：多個(gè)進(jìn)程共存于內(nèi)存中，且能在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)執(zhí)行。進(jìn)程存在的目的就是為了能讓進(jìn)程實(shí)體能夠并發(fā)執(zhí)行，這也是OS的一個(gè)重要特征

獨(dú)立性：在傳統(tǒng)的OS中，獨(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能夠獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立接受調(diào)度的基本單位

異步性：是指進(jìn)程按異步方式運(yùn)行的，即各自獨(dú)立。

進(jìn)程的狀態(tài)及轉(zhuǎn)換

進(jìn)程的三種基本狀態(tài)

• 就緒狀態(tài)：進(jìn)程已經(jīng)準(zhǔn)備好運(yùn)行，只需系統(tǒng)分配CPU資源即可運(yùn)行
• 執(zhí)行狀態(tài)：指進(jìn)程已經(jīng)獲得CPU，程序正在執(zhí)行
• 阻塞狀態(tài)：指正在執(zhí)行的程序遇到某事件暫時(shí)無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)

創(chuàng)建和終止?fàn)顟B(tài)

創(chuàng)建狀態(tài)

進(jìn)程創(chuàng)建是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，一般要多個(gè)步驟才能完成：

由進(jìn)程申請(qǐng)一個(gè)PCB，并向PCB中填寫(xiě)用于控制和管理進(jìn)程的信息

為進(jìn)程分配資源

把該進(jìn)程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)并插入就緒隊(duì)列中

如果進(jìn)程所需資源不能滿(mǎn)足，創(chuàng)建工作尚未完成，無(wú)法完成進(jìn)程的調(diào)度。于是把此時(shí)進(jìn)程所處的狀態(tài)稱(chēng)為創(chuàng)建狀態(tài)

終止?fàn)顟B(tài)

進(jìn)程的終止也需要兩個(gè)步驟：

等待操作系統(tǒng)完成善后處理

將PCB清零，并將PCB空間返還系統(tǒng)

進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)的進(jìn)程以后不再執(zhí)行，但在操作系統(tǒng)中依然保留一個(gè)記錄，其中保存狀態(tài)碼和一些計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)供其他進(jìn)程收集。

進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

進(jìn)程狀態(tài)圖

進(jìn)程管理中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)和每個(gè)進(jìn)度都設(shè)置了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表征其實(shí)體。我們稱(chēng)之為資源信息表或者進(jìn)程信息表。OS管理的這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般分為四類(lèi)：內(nèi)存表，設(shè)備表，文件表和進(jìn)程表。通常進(jìn)程表又被稱(chēng)為進(jìn)程控制塊PCB。

進(jìn)程控制塊PCB的作用

PCB的作用是使一個(gè)多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序能為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。

下面是對(duì)PCB具體作用的進(jìn)一步闡述：

作為獨(dú)立運(yùn)行基本單位的標(biāo)志：PCB使進(jìn)程存在在系統(tǒng)中的唯一標(biāo)志。獲得了PCB才有取得OS服務(wù)的權(quán)力

能實(shí)現(xiàn)間斷式運(yùn)行方式：在進(jìn)程因?yàn)樽枞鴷和５臅r(shí)候，運(yùn)行時(shí)的CPU現(xiàn)場(chǎng)信息保存在PCB中，待下次調(diào)度執(zhí)行的時(shí)候恢復(fù)CPU現(xiàn)場(chǎng)使用

提供進(jìn)程管理所需要的信息：根據(jù)進(jìn)程PCB中記錄的程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存或外存中的始址指針，找到相應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)。

提供進(jìn)程所需要的信息：只有處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程才能被調(diào)度執(zhí)行，而在PCB中就提供了進(jìn)程處于何種狀態(tài)的信息。進(jìn)行調(diào)度還需要了解進(jìn)程的其他信息。如優(yōu)先級(jí)、進(jìn)程的等待時(shí)間、已執(zhí)行的時(shí)間等等。

實(shí)現(xiàn)與其他進(jìn)程的通信：進(jìn)程同步機(jī)制是用于實(shí)現(xiàn)諸進(jìn)程協(xié)調(diào)運(yùn)行的。在PCB中還具有用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信的區(qū)域或通信隊(duì)列指針等。

進(jìn)程控制塊中的信息

在進(jìn)程控制塊中，主要包括四個(gè)方面的信息：

1 進(jìn)程標(biāo)識(shí)符：唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程。通常具有兩種標(biāo)識(shí)符

外部標(biāo)識(shí)符：方便用戶(hù)對(duì)進(jìn)程的訪(fǎng)問(wèn)

內(nèi)存標(biāo)識(shí)符：方便系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的使用，通常是一個(gè)進(jìn)程的序號(hào)

2 處理機(jī)狀態(tài)：也成為處理的上下文，主要是處理機(jī)的各種寄存器中的內(nèi)容組成

3 進(jìn)程調(diào)度信息：進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程調(diào)度需要的其他信息、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)、事件(阻塞原因)等信息

4 進(jìn)程控制信息：指用于進(jìn)程控制所必須的信息。程序和數(shù)據(jù)的地址(進(jìn)程實(shí)體中的程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存或外存地址)、進(jìn)程同步和通信機(jī)制、資源清單、鏈接指針(本進(jìn)程所在隊(duì)列下一個(gè)PCB的首地址)

進(jìn)程控制塊的組織方式

線(xiàn)性方式、鏈接方式、索引方式

進(jìn)程控制

進(jìn)程控制是進(jìn)程管理中最基本的功能，主要包括創(chuàng)建新進(jìn)程、終止已完成的進(jìn)程、將因發(fā)生異常情況而無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行的進(jìn)程至于阻塞狀態(tài)、負(fù)責(zé)進(jìn)程運(yùn)行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等功能。進(jìn)程控制一般是由OS內(nèi)核原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)的。

操作系統(tǒng)內(nèi)核

現(xiàn)代操作系統(tǒng)中一般將OS劃分為若干層次，再將OS的不同功能分別設(shè)置在不同的層次中。通常將一些與硬件緊密相關(guān)的模塊、各種常用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序以及運(yùn)行頻率比較高的模塊(如時(shí)鐘管理、進(jìn)程調(diào)度和許多模塊公用的一些基本操作)，將它們常駐內(nèi)存，即通常稱(chēng)為OS內(nèi)核。這種安排方式的目的在于兩方面：對(duì)這些軟件進(jìn)行保護(hù)，防止其他應(yīng)用程序破壞以及提高OS的運(yùn)行效率。

相應(yīng)的，處理機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)也分為系統(tǒng)態(tài)和用戶(hù)態(tài)兩種：

• 系統(tǒng)態(tài)：也稱(chēng)為內(nèi)核態(tài)、管態(tài)。具有較高的特權(quán)，能執(zhí)行一切指令，訪(fǎng)問(wèn)所有寄存器和存儲(chǔ)區(qū)，傳統(tǒng)的OS都在系統(tǒng)態(tài)運(yùn)行。
• 用戶(hù)態(tài)：也稱(chēng)為目太。具有較低的特權(quán)。只能執(zhí)行部分指令。這樣可以防止應(yīng)用程序?qū)S的破壞。

大多數(shù)OS內(nèi)核都支持以下兩大方面的功能：支撐功能和資源管理功能

支撐功能

該功能是提供給OS其他眾多模塊的一些基本功能，以便支撐這些模塊工作。其中三種最基本的支撐功能是：中斷處理、時(shí)鐘管理和原語(yǔ)操作。

資源管理功能

進(jìn)程管理。在進(jìn)程管理中，或者由于各個(gè)功能模塊中的運(yùn)行頻率較高，如進(jìn)程的調(diào)度和分派、進(jìn)程的創(chuàng)建與撤銷(xiāo)等；由于經(jīng)常使用，故通常將他們放在內(nèi)核中

存儲(chǔ)器管理。

設(shè)備管理。由于設(shè)備管理和硬件緊密相關(guān)，因此其中很大部分也都設(shè)置在內(nèi)核中。

進(jìn)程的創(chuàng)建

在OS中允許一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程，通常把創(chuàng)建進(jìn)程的進(jìn)程稱(chēng)為父進(jìn)程，而把被創(chuàng)建進(jìn)程的進(jìn)程稱(chēng)為子進(jìn)程。子進(jìn)程可以創(chuàng)建更多的子進(jìn)程，由此形成一個(gè)進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)。了解進(jìn)程之間的關(guān)系是非常重要的，因?yàn)樽舆M(jìn)程可以繼承父進(jìn)程所擁有的資源。為了標(biāo)識(shí)進(jìn)程之間的家族關(guān)系，在PCB中設(shè)置了家族關(guān)系表項(xiàng)，以表明自己的父進(jìn)程和所有子進(jìn)程。進(jìn)程不能拒絕子進(jìn)程的繼承權(quán)。

“

值得注意的是，在Windows中不存在任何進(jìn)程層次結(jié)構(gòu)的概念，所有的進(jìn)程都具有相同的地位。一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建另外一個(gè)進(jìn)程時(shí)，創(chuàng)建進(jìn)程獲得一個(gè)句柄，其作用相當(dāng)于一個(gè)令牌，可以用來(lái)控制被創(chuàng)建的進(jìn)程。

”

引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件

導(dǎo)致一個(gè)進(jìn)程去創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程的典型事件有四類(lèi)：

用戶(hù)登錄。在分時(shí)系統(tǒng)中，用戶(hù)在終端鍵入登錄命令之后，若登錄成功，系統(tǒng)將為該用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，并把它插入到就緒隊(duì)列當(dāng)中

作業(yè)調(diào)度。在多道批處理系統(tǒng)中，當(dāng)作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法調(diào)度到某個(gè)作業(yè)時(shí)，便將它們裝入內(nèi)存，創(chuàng)建進(jìn)程，插入隊(duì)列

提供服務(wù)。用戶(hù)程序提出某種請(qǐng)求之后，系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程來(lái)提供用戶(hù)所需要的服務(wù)。

應(yīng)用請(qǐng)求。上述三種情況下，都是系統(tǒng)內(nèi)核為用戶(hù)創(chuàng)建進(jìn)程；這類(lèi)則是應(yīng)用程序自己創(chuàng)建進(jìn)程，以便進(jìn)程能夠同創(chuàng)建者進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行的方式完成特定任務(wù)。

進(jìn)程的創(chuàng)建

OS會(huì)調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語(yǔ)Creat按下述步驟創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程：

申請(qǐng)一個(gè)空白PCB，為新進(jìn)程申請(qǐng)獲得唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí)符，并從PCB集合中索取一個(gè)空白PCB

為新進(jìn)程分配其運(yùn)行時(shí)所需的資源，包括各種物理和邏輯資源，如內(nèi)存、IO設(shè)備和CPU時(shí)間

初始化進(jìn)程控制塊。初始化各種標(biāo)識(shí)信息，處理機(jī)信息等

將進(jìn)程插入就緒隊(duì)列

進(jìn)程的終止

引起進(jìn)程終止的事件

正常結(jié)束，表示進(jìn)程的任務(wù)已經(jīng)完成，準(zhǔn)備退出運(yùn)行；

異常結(jié)束：指進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中遇到了某種異常事件，使程序無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行。如越界錯(cuò)誤、保護(hù)錯(cuò)誤、非法指令、特權(quán)指令錯(cuò)誤、運(yùn)行超時(shí)、等待超時(shí)、算術(shù)錯(cuò)誤、IO故障

外界干預(yù)：指進(jìn)程應(yīng)外界的請(qǐng)求而終止運(yùn)行。如操作員或者父進(jìn)程的某些請(qǐng)求。

進(jìn)程終止過(guò)程

根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)識(shí)符，從PCB集合中找到該進(jìn)程的PCB。

若進(jìn)程還在執(zhí)行，則終止進(jìn)程的執(zhí)行

若進(jìn)程還有子進(jìn)程，那么子進(jìn)程應(yīng)該也終止

將被終止進(jìn)程所擁有的資源全部還給其父進(jìn)程或者系統(tǒng)

將被終止進(jìn)程(PCB)從所在隊(duì)列(鏈表)中移出，等待其他程序來(lái)收集信息

進(jìn)程的阻塞和喚醒

有下述幾類(lèi)事件會(huì)引起進(jìn)程阻塞或者喚醒

向系統(tǒng)請(qǐng)求共享資源失敗。此時(shí)進(jìn)程不能繼續(xù)執(zhí)行而轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)

等待某種操作完成。例如IO操作

新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)。如生產(chǎn)者——消費(fèi)者模式

等待新任務(wù)的到達(dá)。在一些OS中，往往設(shè)置一系列特定的系統(tǒng)，在完成任務(wù)之后就把自己阻塞起來(lái)，等待新任務(wù)到達(dá)。

進(jìn)程使用block原語(yǔ)將自己阻塞，其他相關(guān)的進(jìn)程使用wakeup原語(yǔ)將被阻塞進(jìn)程喚醒

進(jìn)程的掛起和激活

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)引起進(jìn)程掛起的事件時(shí)，OS將利用掛起原語(yǔ)suspend將指定進(jìn)程或處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程掛起。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生激活事件時(shí)，OS利用激活原語(yǔ)active將指定進(jìn)程激活，激活原語(yǔ)先將進(jìn)程從外存調(diào)入內(nèi)存，檢查該進(jìn)程的現(xiàn)行狀態(tài)，更改為掛起之前的狀態(tài)。

進(jìn)程同步

進(jìn)程同步的基本概念

兩種形式的制約關(guān)系

在多道程序環(huán)境下，是對(duì)多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行順序上進(jìn)行協(xié)調(diào)，使并發(fā)執(zhí)行的諸進(jìn)程之間能按照一定規(guī)則共享系統(tǒng)資源，由于它們共享著資源，因此存在以下兩種制約關(guān)系

間接相互制約關(guān)系

系統(tǒng)大部分資源只能由進(jìn)程互斥訪(fǎng)問(wèn)，為了保證這些進(jìn)程能夠有序進(jìn)行，用戶(hù)在使用之前應(yīng)該提出申請(qǐng)，而不允許用戶(hù)進(jìn)程直接訪(fǎng)問(wèn)

直接相互制約關(guān)系

例如進(jìn)程A和進(jìn)程B共享緩存區(qū)，A向緩存區(qū)輸入數(shù)據(jù)，B從緩存區(qū)取出數(shù)據(jù)。A和B之間就形成了直接制約關(guān)系

臨界資源和臨界區(qū)

許多系統(tǒng)資源都是互斥訪(fǎng)問(wèn)的，例如：打印機(jī)、IO設(shè)備等，這些資源就被稱(chēng)為臨界資源。諸進(jìn)程之間應(yīng)該采取互斥方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些資源的共享。而訪(fǎng)問(wèn)這些臨界資源的代碼被稱(chēng)為臨界區(qū)。由于進(jìn)程需要對(duì)系統(tǒng)提出申請(qǐng)對(duì)某一資源的訪(fǎng)問(wèn)，所以應(yīng)該加入一段檢查代碼，這段代碼被稱(chēng)為進(jìn)入?yún)^(qū)。在對(duì)臨界資源操作結(jié)束后，還要告訴系統(tǒng)自己已經(jīng)用完了，以不影響其他進(jìn)程，這段代碼被稱(chēng)為退出區(qū)；除此之外的所有代碼都被稱(chēng)為剩余區(qū)

同步機(jī)制應(yīng)遵循的規(guī)則

空閑讓進(jìn)。當(dāng)無(wú)進(jìn)程處于臨界區(qū)時(shí)，允許一個(gè)請(qǐng)求進(jìn)入臨界區(qū)

忙則等待。當(dāng)已有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)內(nèi)時(shí)，其他試圖進(jìn)入臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程必須等待

有限等待。對(duì)要求訪(fǎng)問(wèn)臨界資源的進(jìn)程，應(yīng)保證有限時(shí)間內(nèi)能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，以免陷入“死等狀態(tài)”。

讓權(quán)等待。當(dāng)進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)時(shí)，應(yīng)立即釋放處理機(jī)，以免陷入“忙等”狀態(tài)

硬件同步機(jī)制

現(xiàn)在OS一般都采用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步，例如實(shí)現(xiàn)一條原語(yǔ)指令——關(guān)鎖。

現(xiàn)在有關(guān)中斷、測(cè)試并建立指令TS(Test-and-Set)、Swap指令(又稱(chēng)為XCHG指令)等硬件指令有效地實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥。

但當(dāng)臨界資源忙碌時(shí)，其他訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)程必須不斷地進(jìn)行測(cè)試，處于一種“忙等”的狀態(tài)，造成處理機(jī)資源的浪費(fèi)

信號(hào)量機(jī)制

信號(hào)量集機(jī)制是目前最廣泛使用的，在單處理機(jī)、多處理機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之中都有一席之地。

整形信號(hào)量

整型信號(hào)量定義為一個(gè)用于表示資源數(shù)目的整形量S，它只能通過(guò)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的原子操作wait(S)和signal(S)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。這兩個(gè)操作有分別稱(chēng)為P、V操作

記錄性信號(hào)量

在整型信號(hào)量中并沒(méi)有遵循“讓權(quán)等待”的準(zhǔn)則。如果采取了“讓權(quán)等待”的策略后，又會(huì)出現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程等待訪(fǎng)問(wèn)同一臨界資源的情況。為此，在信號(hào)量機(jī)制中，除了一個(gè)需要用于代表資源數(shù)目的整型變量value之外，還應(yīng)增加一個(gè)進(jìn)程鏈表指針list，用于鏈接上述所有等待進(jìn)程。在信號(hào)量集中出現(xiàn)了可用資源就通過(guò)wakeup原語(yǔ)喚醒等待進(jìn)程

AND型信號(hào)量

上述是多個(gè)進(jìn)程爭(zhēng)奪一個(gè)資源，如果爭(zhēng)奪多個(gè)資源很可能出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。AND同步機(jī)制的思想就是：將進(jìn)程在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中需要的所有資源，一次性全部分配給進(jìn)程，待繼承結(jié)束后一起釋放。只要尚有一個(gè)資源未能分配給進(jìn)程，其他所有可能為之分配的資源也不分配給它。，通過(guò)Swait和Ssignal操作

管程機(jī)制

大量分散在各個(gè)進(jìn)程之間的操作為系統(tǒng)的管理帶來(lái)的很大的麻煩，還容易因?yàn)椴僮鞑划?dāng)引起死鎖。于是產(chǎn)生了一種新的進(jìn)程同步工具——管程

管程的定義

系統(tǒng)中的各種硬件和軟件資源均可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽象地描述其資源特性，即用少量信息和對(duì)該資源所執(zhí)行的操作來(lái)表征該資源，而忽略它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。代表共享資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對(duì)該共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)施操作的一組過(guò)程所組成的資源管理程序共同構(gòu)成了一個(gè)操作系統(tǒng)的資源管理模塊，我們稱(chēng)之為管程。簡(jiǎn)單理解為對(duì)共享資源及其操作的抽象，包含了面向?qū)ο蟮乃枷?。所有進(jìn)程要訪(fǎng)問(wèn)臨界資源只能通過(guò)管程來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，管程每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入。

管程主要有以下特性：

模塊化。即管程是一個(gè)基本程序單位，可以單獨(dú)編譯

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型。管程中不僅有數(shù)據(jù)而且有對(duì)數(shù)據(jù)的操作

信息遮蔽。指管程中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只能被管程中的過(guò)程訪(fǎng)問(wèn)。

管程和進(jìn)程的不同：

雖然二者都定義了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但進(jìn)程定義的是私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PCB，而管程定義的是公共數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如消息隊(duì)列等；

二者都存在對(duì)各自數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，但是進(jìn)程是由順序程序執(zhí)行有關(guān)操作，而管程主要是進(jìn)行同步操作和初始化操作；

設(shè)置進(jìn)程的目的在于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并發(fā)性，而管程則是解決共享資源的互斥使用問(wèn)題；

進(jìn)程通過(guò)調(diào)用管程中的過(guò)程對(duì)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)行操作，管程是被動(dòng)工作方式，而進(jìn)程是主動(dòng)工作方式

進(jìn)程之間能并發(fā)執(zhí)行，而管程不能與其調(diào)用者并發(fā)

進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)性，而管程是一個(gè)資源管理模塊

條件變量

在利用管程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時(shí)，必須設(shè)置同步工具，如兩個(gè)同步操作原語(yǔ)wait和signal。當(dāng)某進(jìn)程通過(guò)管程請(qǐng)求獲得臨界資源而未能滿(mǎn)足時(shí)，管程便調(diào)用wait原語(yǔ)使進(jìn)程等待，并將其排在等待隊(duì)列上。僅當(dāng)另一進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)完成并釋放該資源之后，管程才又調(diào)用signal原語(yǔ)，喚醒等待隊(duì)列中的隊(duì)首進(jìn)程。

而僅僅上述的同步工具是不夠的，考慮一種情況：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了管程，在管程中時(shí)被阻塞或掛起，這樣其他進(jìn)程也無(wú)法進(jìn)入管程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入條件變量condition。通常，一個(gè)進(jìn)程被阻塞或掛起的條件可有多個(gè)，因此在管程中設(shè)置了多個(gè)條件變量，對(duì)這些條件變量的訪(fǎng)問(wèn)只能在管程中進(jìn)行。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的taskkill无法终止进程 拒绝访问_进程的基本概念的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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