操作系统第二章 ---- 处理机管理 知识点整理及梳理

1. 单道程序系统与多道程序系统

1.1单道程序系统

单道程序系统在内存中每次仅存在一个程序，该程序运行时独占整个系统的资源，实际上它只会顺序的使用其中的一部分。因此在某一时刻，系统的各个部分只有一部分在工作，这造成了资源浪费从而利用率低。

1.1.1程序顺序执行的特征：

• 顺序性： 由图可知，在程序内部I、C、P操作的顺序是不可颠倒的，各程序之间的顺序也不可以颠倒，需严格按照程序所规定的顺序执行。
• 封闭性：程序在运行时，独占全部系统资源，只有程序本身才能改变系统资源的状态。
• 可再现性： 由于程序不受外部影响，只要初始条件相同，运行的结果就一定相同。

1.2多道程序系统

为了减少单道程序系统的利用率低的情况，引入了多道程序设计技术。多道程序设计指允许多道程序同时进入内存，并允许它们共享资源、并发执行的程序设计技术。采用这一技术的系统称为多道程序系统。 多道程序系统是现代操作系统所采用的最基本、最重要的技术。
在多道程序系统中，程序是并发执行的。

由图可见，各程序的内部操作I、C、P操作未颠倒，但程序之间不再是严格的串行次序。如，当程序1在进行运算操作时，很明显程序2的输入操作不会影响程序之间的关系。因此I、C、P操作在时间上可以重叠。 显然，并发执行的程序失去了封闭性和可再现性。 举个例子，I1与I2都取的同一地址的数值，本意是想让I2是取的程序1运行结束后的。而当C1正在进行运算时还未来得及将运算结果写回，I2却已将还未处理的数据取出进行计算造成了结果的错误。

1.2.1程序并发执行的条件

假设有以下几条语句

语句	读集	写集
P1:a = x + y;	R(P1) = {x,y}	W(P1) = {a}
P2: b = z + 1;	R(P1) = {z}	W(P2) = {b}
P3: c = a + b;	R(P3) = {a,b}	W(P3) = {c}
P4:d = c -2;	R(P4) = {c}	W(P4) = {d}

如果两个程序P1,P2满足Bernstein条件，它们便能并发执行，否则不能：
$（R(p1)\cap W(p2)）\cup （R(p2)\cap W(p1)）\cup （W(p1)\cap W(p2)）$