操作系统-第二章-进程与线程

操作系统-进程与线程

进程 的概念、组成、特征

概念：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

组成

特征

进程的状态与状态转换

进程的组织——链接方式

进程的组织——索引方式

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总结：

进程控制

什么是进程控制：主要功能是对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态转换等功能。

如何实现进程控制？

• 用”原语“实现；原语的执行具有“原子性”，一气呵成
• 原语的原子性 如何实现？👉可以用 “关中断指令”和“开中断指令”这两个特权指令实现原子性
  

创建原语

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撤销原语

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进程的阻塞与唤醒

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进程的切换

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注意：

• 进程控制会导致进程状态的转换。无论哪个进程控制原语，要做的无非三类事情：
• 1. 更新PCB中的信息：
     a. 所有的进程控制原语一定都会修改进程状态标志
     b. 剥夺当前运行进程的CPU使用权必然需要保存其运行环境
     c. 某进程开始运行前必然要恢复期运行环境
• 2. 将PCB插入合适的队列
• 3. 分配/回收资源

进程通信

概念：两个进程之间产生的数据交互

• 为了保证安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间

共享存储 ：为避免出错，各个进程对共享空间的访问应该是互斥的

• 基于数据结构的共享

  • 比如共享空间里只能放一个长度为10的数组。这种共享方式速度慢、限制多，是一种低级通信方式

• 基于存储区的共享

  • 操作系统在内存中划出一块共享存储区，数据的形式、存放位置都由通信进程控制，而不是操作系统。这种共享方式速度很快，是一种高级通信方式。

消息传递：进程间的数据交换以格式化的消息（Message）为单位。进程通过操作系统提供的“发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换。

• 直接通信

  • 消息发送进程要指明接收进程的ID

• 间接通信

  • 通过“信箱”间接地通信。因此又称“信箱通信方式”

管道通信：“管道”是一个特殊的共享文件，又名pipe文件。其实就是在内存中开辟一个大小固定的内存缓冲区

• 1. 管道只能采用半双工通信，某一时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同时通信，则需要设置两个管道。
• 2. 各进程要互斥地访问管道（由操作系统实现）
• 3. 当管道写满时，写进程将阻塞，直到读进程将管道中的数据取走，即可唤醒写进程。
• 4. 当管道读空时，读进程将阻塞，直到写进程往管道中写入数据，即可唤醒读进程。
• 5. 管道中的数据一旦被读出，就彻底消失。因此，当多个进程读同一个管道时，可能会错乱。对此，通常有两种解决方案：①一个管道允许多个写进程，一个读进程（2014年408真题高教社官方答案）；②允 许有多个写进程，多个读进程，但系统会让各个读进程轮流从管道中读数据（Linux 的方案）。
     

线程概念

什么是线程；为什么要引进线程？

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• 引入线程机制后，有什么变化？

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线程的属性

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线程的实现方式、多线程模型

• 线程的实现方式

  • 用户级线程

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  • 内核级线程

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• 多线程模型

  • 一对一:个用户级线程映射到一个内核级线程。每个用户进程有与用户级线程同数量的内核级线程。

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  • 一对多

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  • 多对多

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  • 总结

线程的状态与转换

• 线程的组织与控制

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