进程描述与控制.ppt

并发执行也可以理解为：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执行方式。两种方式：多道程序的并发；某道程序中n个程序段的并发。 操作系统中的进程描述与控制是计算机科学中的核心概念，主要涉及多任务环境下的程序执行方式。进程是操作系统中执行程序的基本单元，它包含了程序、数据以及一个称为进程控制块（PCB）的结构。 并发执行是现代操作系统的重要特性，指的是多个程序或程序段在逻辑上独立，它们的执行时间在实际操作中相互重叠。这种执行方式有两种基本形式：一是多道程序的并发，即多个不同的程序同时在系统中运行；二是单个程序中包含多个程序段，这些段可以并发执行。 前趋图是描述进程或任务之间依赖关系的有向无环图（DAG），其中每个节点代表一个任务，有向边表示前驱和后继的关系，即一个任务必须在另一个任务完成后才能开始。例如，1234前趋图表示P1必须先于P2、P3、P4执行，P2必须在P5之前，以此类推。 顺序执行是传统的程序执行模式，具有顺序性、封闭性和可再现性。程序按照预定的顺序依次执行，数据的输入、计算和输出是线性的，不会出现中断。 然而，程序的并发执行打破了这种顺序性，导致了间断性、失去封闭性和不可再现性。并发执行的程序可能会因为调度策略、资源竞争等因素，呈现出非确定性的执行结果，如并发执行的程序A和B可能产生多种不同的N值。 并发执行的条件通常通过Bernstein条件来判断，确保两个程序在并发执行时不会相互干扰。如果两个程序的读集合和写集合没有交集，那么它们就可以并发执行。例如，程序S1和S2可以并发执行，而S1和S3，S2和S3，S3和S4则不能。 进程作为并发执行的基本实体，具有动态性、并发性、独立性、异步性等特征。它由程序、数据和PCB三部分构成。PCB是进程的核心，包含了描述进程状态和控制进程执行的信息，是操作系统管理和调度进程的关键。 进程和程序是两个不同的概念：程序是静态的指令集合，而进程是动态的执行实例；程序不能并发执行，而进程可以；进程有生命周期，而程序可以永久存在。一个程序可以对应多个并发的进程，而一个进程至少对应一个程序。 进程的状态包括就绪、执行、阻塞和新、终止状态。状态间的转换如：新状态到就绪状态，就绪状态到执行状态，执行状态到阻塞状态，阻塞状态到就绪状态，执行状态回到就绪状态，以及执行状态到终止状态。其中，新状态和终止状态只发生一次，其余状态可能反复变化。当进程在执行状态被剥夺CPU时，它将从执行状态转换回就绪状态或阻塞状态。