操作系统原理课件第四章并发处理1并发活动-进程的引入

操作系统原理课件第四章并发处理并发活动进程的引1-入•进程的概念•进程的创建与终止•进程的同步与通信•并发性带来的问题目•并发性问题的解决方法录contents01进程的概念进程的定义进程是程序的一次执进程具有独立性，即行，是系统进行资源一个进程出现问题不分配和调度的基本单会影响其他进程的执位行进程具有动态性，即进程的状态可以在运行过程中发生变化进程的状态就绪状态运行状态阻塞状态终止状态进程已获得除CPU之外进程因等待某个条件进程占用CPU，并在执进程正常结束或异常结的其他必要资源，等待（如I/O操作）而暂时无行束分配CPU法运行进程的描述进程控制块PCB用于描述进程状态的重要数据结构进程映像包括程序、数据和系统资源进程切换当一个进程释放CPU时，操作系统需要保存该进程的当前状态并恢复另一个就绪进程的状态，这个过程称为进程切换02进程的创建与终止进程的创建进程的创建是操作系统中一个重要的概念，它描述了进程的创建是操作系统中一个重要的概念，它描述了如何从无到有地创建一个进程如何从无到有地创建一个进程在操作系统中，进程是一个程序在某个数据集合上的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位进程的创建通常由操作系统内核完成，通过系统调用实现在进程创建过程中，需要为新进程分配必要的资源，如内存空间、文件描述符等，并设置相应的进程控制块（PCB）来保存新进程的上下文信息进程的终止进程的终止是操作系统中一个必要的操作，它描述了如何结束一个正在运行的进程进程的终止是操作系统中一个必要的操作，它描述了如何结束一个正在运行的进程当一个进程完成其任务或出现异常时，操作系统会接管该进程，并执行相应的终止操作在进程终止过程中，操作系统会回收该进程所占用的资源，如内存空间、文件描述符等，并将该进程从系统中删除同时，操作系统还会通知相关进程或用户该进程已经终止进程的回收•进程的回收是操作系统中一个重要的操作，它描述了如何将已终止的进程占用的资源释放回系统•进程的回收是操作系统中一个重要的操作，它描述了如何将已终止的进程占用的资源释放回系统当一个进程终止后，操作系统会将其从系统中删除，但其所占用的资源并不会立即释放为了提高系统资源的利用率，操作系统会将这些资源进行回收，以便其他进程可以使用在进程回收过程中，操作系统会检查该进程所占用的资源，如内存空间、文件描述符等，并将其释放回系统同时，操作系统还会更新相关的数据结构，如PCB等，以反映该进程的状态变化03进程的同步与通信进程同步进程同步的概念进程同步的方法进程同步是指多个进程在执行过程中，包括信号量、互斥量、条件变量等机按照一定的顺序和规则，协同完成一制，用于控制进程的执行顺序和资源项任务访问进程同步的必要性由于并发执行的特点，多个进程之间可能存在资源竞争和相互依赖的情况，因此需要进程同步来协调它们的执行进程通信进程通信的方式包括管道、消息队列、信号、共享进程通信的概念内存等机制，这些机制提供了不同形式的通信方式，以满足不同场景进程通信是指多个进程之间传递的需求消息和数据，以实现信息交换和共享进程通信的必要性进程之间需要进行信息交换和协作，以完成复杂的任务和功能，进程通信是实现这一目标的重要手段信号量机制信号量的概念信号量是一种用于实现进程同步和通信的计数器，它可以用来控制对共享资源的访问和协调进程的执行顺序信号量的操作信号量具有两个基本的操作，P操作（通常称为“wait”或“down”操作）和V操作（通常称为“signal”或“up”操作）P操作会减少信号量的值，V操作会增加信号量的值信号量的应用信号量可以用于实现多种同步和通信机制，如实现互斥锁、实现条件变量、实现读写锁等04并发性带来的问题死锁问题死锁定义死锁产生条件死锁预防策略在并发系统中，如果一组进程中互斥、占有并等待、非抢占、环避免死锁的策略包括设置资源分的每个进程都在等待某个事件发路等待配图、银行家算法、避免死锁的生，而这个事件又只能由该组中算法等的其他进程产生，这种状态称为死锁饥饿问题饥饿定义01在并发系统中，如果一个进程由于其他进程的优先级高于它而长时间得不到服务，则称该进程发生了饥饿饥饿产生原因02优先级调度算法可能导致饥饿，因为高优先级的进程可能会不断抢占低优先级进程的资源饥饿解决方法03可以采用公平调度策略，如轮转调度算法，来减少饥饿发生的可能性优先级问题优先级定义在并发系统中，根据进程的性质或紧迫程度，赋予它们不同的优先级，以便在资源有限的情况下，优先满足重要或紧急的进程优先级调度算法优先级调度算法是一种常见的调度算法，根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先获得服务优先级设置原则优先级的设置应考虑进程的性质、紧迫程度、资源需求等因素，同时要避免产生饥饿和死锁等问题05并发性问题的解决方法死锁预防死锁预防是解决并发性问题的主要方银行家算法是一种经典的死锁预防算法之一它通过一系列的策略和机制法，它通过确保系统始终处于安全状来避免系统进入死锁状态态来避免死锁资源分级是另一种有效的死锁预防方还有一个重要的策略是超前分配，即法，它通过将资源按照优先级进行排预先为进程分配所有需要的资源，以序，并要求进程按照优先级顺序请求避免在运行时发生争用和死锁资源来避免死锁饥饿避免饥饿是指一个或多个进程无限另一个方法是限制进程对资源期地等待某个资源，导致它们的最大需求，以减少发生争用无法完成执行的可能性为了避免饥饿，可以采用公平还有一个方法是引入虚拟时间调度策略，如循环调度、最短或逻辑时钟的概念，以便更好作业优先等，以确保每个进程地管理并发活动和资源分配都能获得足够的资源优先级管理01优先级管理是解决并发问题的一种常见方法，它通过为进程分配不同的优先级来决定它们的执行顺序02高优先级进程可以优先获得处理器和资源，而低优先级进程则需要等待03为了避免饥饿，可以设置动态优先级调整策略，根据进程的执行情况和资源需求动态地调整它们的优先级04此外，还可以采用抢占式调度策略，即当一个高优先级进程需要更多资源时，可以抢占正在执行的低优先级进程THANK YOU。