进程概念
标签: 操作系统
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前趋图和程序执行

1.前趋图(Precedence Graph),是指一个有向无循环图,可记为 DAG(Directed Acyclic Graph),它用于描述进程之间执行的先后顺序。

图中的每个结点可用来表示一个进程或程序段,乃至一条语句,结点间的有向边则表 示两个结点之间存在的偏序(Partial Order)或前趋关系(Precedence Relation)。(前趋图中是不允许有循环的,否则必然会产生不可能实现的前趋关系。)

若 (Pi,Pj) ∈→,可以写成Pi→Pj,则称Pi是Pj的直接前驱,Pj是Pi的直接后继。若存在一个序列Pi→Pj…→Pk,则称Pi是Pk的前驱(即前驱具有传递性)。在前趋图中,没有前驱的结点称为初始结点,没有后继的结点称为终止结点。

具有七个结点的前趋图

2.程序顺序执行

一个应用程序由若干个程序段组成,每一个程序段完成特定的功能,它们在执行时,都需要按照某种先后次序顺序执行,仅当前一程序段执行完后,才运行后一程序段。 在进行计算时,应先运行输入程序,用于输入用户的程序和数据;然后运行计算程序, 对所输入的数据进行计算;最后是运行打印程序,打印计算结果。

     

3.程序的顺序执行时的特征:

①顺序性:指处理机严格地按照程序所规定的顺序执行,即每一操作必须在下一个操作开始之前结束;

②封闭性:指程序在封闭的环境下运行,即程序运行时独占全机资源,资源的状态(除初始状态外)只有本程序才能改变它,程序一旦开始执行,其执行结果不受外界因素影响;

③可再现性:指只要程序执行时的环境和初始条件相同,当程序重复执行时,不论它是从头到尾不停顿地执行,还是“停停走走”地执行,都可获得相同的结果。

 

4.程序的并发执行

程序的并发执行是指若干个程序(或程序段)同时在系统中运行,这些程序(或程序段)的执行在时间上是重叠的,即一个程序(或程序段)的执行尚未结束,另一个程序(或程序段)的执行已经开始。

 

5.程序并发执行时的特征:

①间断性:程序在并发执行时,由于它们共享资源,或为完成同一项任务而相互合作,致使并发程序之间形成了相互制约关系。

②失去封闭性:当系统中存在着多个可以并发执行的程序时,系统中的各种资源将为它们所共享,而这些资源的状态也由这些程序来改变,致使其中任一程序在运行时,其环境都必然会受到其它程序的影响。

③不可再现性:程序并发执行时,由于失去了封闭性,也将导致失去其运行结果的可再现性。

 

进程的概念

1.进程的定义

在多道程序环境下,允许多个程序并发执行,此时它们将失去封闭性,并具有间断性及不可再现性的特征。为了能使程序并发执行,并且可以对并发执行的程序加以描述和控制,人们引入了“进程”的概念。

为了使参与并发执行的程序(含数据)能独立地运行,必须为之配置一个专门的数据结构,称为进程控制块(Process Control Block,PGB)。系统利用PCB来描述进程的基本情况和运行状态,进而控制和管理进程。相应地,由程序段、相关数据段和PCB三部分便构成了进程实体(又称进程映像)。所谓创建进程,实质上是创建进程实体中的PCB;而撤销进程,实质上是撤销进程的PCB。

 

对于进程的定义,从不同的角度可以有不同的定义,其中较经典的定义有:

1)进程是程序的一次执行过程。

2)进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

3)进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

在引入进程实体的概念后,我们可以把传统操作系统中的进程定义为:“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。”

 

2.进程的特征

进程和程序是两个截然不同的概念,除了进程具有程序所没有的 PCB结构外,还具有下面一些特征:

(1)动态性:进程的实质是进程实体的执行过程,因此,动态性就是进程的最基本的特征。动态性还表现在:“它由创建而产生,由调度而执行,由撤销而消亡。”

(2)并发性:指多个进程实体同时存于内存中,能在一段时间内同时运行。引入进程的目的也正是为了使其进程实体能和其他进程实体并发执行,以提高资源利用率。

(3)独立性:指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序,都不能作为一个独立的单位参与运行。

(4)异步性:是指进程是按各自独立的、不可预知的速度向前推进。正是源于此因,才导致了传统意义上的程序若参与并发执行,会产生其结果的不可再现性。

每个进程都配置一个PCB对其进行描述。从结构上看,进程实体是由程序段、数据段和进程控制块三部分组成的。

(1)进程控制块(PCB):每个进程均有一个PCB,它是一个既能标识进程的存在、又能刻画执行瞬间特征的数据机构。当进程被创建时,系统为它申请和构造一个相应的PCB。

(2)程序段:程序段是进程中能被进程调度程序调度到CPU上执行的程序代码段,能实现相应的特定功能。程序可以被多个进程共享,即多个进程可以运行同一个程序。

(3)数据段:一个进程的数据段可以是进程对应的程序加工处理的原始数据,也可以是程序执行时产生的中间或结果数据。



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1 条评论
jhfjy
2021年4月4日 15:12

加油加油