进程相关

• 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因

  • 就绪状态->执行状态：进程分配到CPU资源
  • 执行状态->就绪状态：时间片用完
  • 执行状态->阻塞状态: I/O请求；
  • 阻塞状态->就绪状态: I/O完成。

• PV操作

  • 概念:PV操作与信号量的处理相关，P表示通过的意思，V表示释放的意思。
  • 所谓信号灯，实际上就是用来控制进程状态的一个代表某一资源的存储单元。例如，p1和p2是分别将数据送入缓冲B和从缓冲B读出数据的两个进程，为了防止这两个进程并发时产生错误，Dijkstra设计了一种同步机制叫“PV操作”，P操作和V操作是执行时不被打断的两个操作系统原语。
  • PV原语:PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生

• 经典进程同步问题

  • 生产者-消费者问题
    • 概念:假设有两个共享固定大小缓冲区的线程–即所谓的”生产者”和”消费者”—在实际运行时会发生问题。
    • 问题:生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
    • 解决方法：令生产者在缓冲区满时休眠，等到下次消费者消耗缓冲区中的数据的时候，生产者才能被唤醒，开始往缓冲区添加数据。 同样，也可以让消费者在缓冲区空时进入休眠，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再唤醒消费者。
    • 信号量实现:

      多生产者-多消费者问题
      Process Pi(1...m);//生产者
      .....
      Repeat
      //生产一个产品
      wait(buffer);
      wait(S);
      //送产品到Buffer(in)
      in=(int+1)mod n;
      singal(s);
      singal(prod);
      Process Pi(1...m);//消费者
      .....
      Repeat
      //生产一个产品
      wait(prod);
      wait(S);
      //送产品到Buffer(in)
      out=(out+1)mod N;
      singal(s);
      singal(buf);

进程控制块

• 作用
  使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，称为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。

• 结构

  • 进程标识符

    进程标识符用于唯一地标识一个进程。
    （1）内部标识符。（方便系统）
     (2) 外部标识符。（方便用户）
    

  • 处理机状态

  • 进程调度信息

    (1)进程状态
    (2)进程优先级
    (3)进程调度所需的其它信息
    (4)事件

+ 进程控制信息

    
(1)程序和数据的地址
(2)进程同步和通信 机制
(3)资源清单
(4)链接指针

• 组织方式
  • 链接方式
  • 索引方式

进程同步

两种制约关系

• 间接相互制约关系（共享资源）
• 直接相互制约关系（合作）

同步机制应遵循的规则

• 空闲让进
• 忙则等待
• 有限等待
• 让权等待

进程同步机制

• 信号量机制

  • 整型信号量
  • 记录型信号量
  • AND型信号量
  • 信号量集

• 管程机制
  一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

  • 管程的名称
  • 局部于管程内部的共享数据结构说明
  • 对该数据结构进行操作的一组过程
  • 对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句

进程通信

• 共享存储器系统
• 消息传递系统
• 管道通信

线程

• 属性
  • 轻型实体
    不拥有系统资源，独立tcb，用于指示被执行指令序列的程序计数器，保留局部变量、少数状态参数和返回地址等的一组寄存器和堆栈
  • 可独立调度和分派的基本单位
  • 可并发执行
  • 共享进程资源
• 实现方式
  1.内核支持线程
  2.用户级线程