计算机发展史与进程

Posted ghylpb

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了计算机发展史与进程相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1.操作系统发展史

1).穿孔卡片

? 一个机房一次只能使用一个卡片
? CPU使用率极低

技术图片

2).联机批处理系统

? 支持多用户使用一个计算机机房。

3).脱机批处理系统

? 高速磁带提升了读取的速度,提高了CPU的利用率。

4).多道技术

单道:

(单核情况下)多个用户使用CPU时是串行的,一个一个执行,只有一个程序执行完成才能执行下一个程序 。

多道

(基于单核情况下):在程序A,就在内存中加载程序B,当程序A使用完CPU后B就开始使用CPU(也是只有一个CPU)。

技术图片

(1).空间上的复用

? 一个淳朴可以提供给多个用户去使用。

(2).时间上的复用(******)

? 切换+保存状态(切换时保存程序当前的执行状态)

? IO操作:input()、print()、time.sleep().

? 1).若CPU遇到IO操作,会立即切断当前执行的程序CPU的使用权
? 优点:CPU的利用率高

? 2).若一个程序使用CPU的时间过长(有设定的cup最常使用时间),立即将当前程序的CPU使用权断开,交给其他程序使用。
? 缺点:降低了程序的执行率。

并发与并行:

? 并发:看起来像同时在运行。(相当于多个程序来回切换)

? 并行:真实的同时运行,在多核的情况下同时执行多个程序。

2.进程

程序与进程

? 程序:一堆代码
? 进程:一堆代码运行的过程

进程调度:

? 1.先来先服务调度:
? a,b程序,若a程序先来,先占用CPU

? 缺点:程序a先使用,程序b必须一直等待
? 2.短作业优先调度:
? a,b程序,谁的时间短,优先调度谁使用

? 缺点:必须等待所有用时短的程序使用结束才能执行用时长的

? 3.时间片轮转法
? CPU执行的时间1秒钟,加载n个程序,要将1秒等分成n个时间片(n份)
? 4.分级反馈队列
? 将执行优先分为多层级别
? ——1级:优先级最高
? ——2级:次之,以此类推
? ——3级

技术图片

程序运行时的三个状态;

? 就绪态:所有程序创建时都会进入此状态,准备调度。

? 运行态:调度后的进程,进入运行态。

? 阻塞态:凡是遇到IO操作的进程,都会进入阻塞态。若IO结束,必须重新进入就绪态。

技术图片

同步和异步:

? 指的是提交任务的方式。
? 同步: 若有两个任务需要提交,在提交第一个任务时任务时,必须等待该任务执行结束才能执行下一个任务。
? 异步:若有两个任务提交,第二个任务不需要等待,两个任务可以同时进行。

#同步演示程序:程序一直在运行,并未将CPU的运行权限交出去
import time


def test():
    # IO操作
    # time.sleep(3)

    # 计算操作
    num = 1
    for line in range(1000000000000000000000000):
        num += 1


if __name__ == '__main__':
    test()
    print('hello tank')

阻塞与非阻塞:

? 阻塞:阻塞态,遇到IO定会阻塞
? 非阻塞: 就绪态、 运行态

? 面试题:同步异步,阻塞非阻塞是同一个概念吗?
? 等待不一定是阻塞,有可能某个任务占用CPU的时间过长, 所以他们不是同一个概念,不能混为一谈!

? 最大化提高CPU的使用率:尽可能减少不必要的IO操作

创建进程的两种方式

方式一:定义一个任务

在Windows系统下易发生的错误,子进程创建时会调用父进程的程序,父进程执行时又调用子进程,这样一直下去,造成了递归(windows会把复制的代码当做导入文件)。这种问题只有在Windows系统里才会出现(Windows系统执行创建子进程的任务时,会将当前父进程代码重新加载执行一次),在Mac系统和Linux系统里面会将当前子进程代码重新拷贝一份,单独执行。

技术图片

import time
from multiprocessing import Process


def task(name):
    print(f'{name}的任务开始执行')
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束')
#target=执行函数的地址,agrs里面填元组,且元素是task的函数的参数
p = Process(target=task,args=('jason',))
#向操作系统提交创建进程的任务
p.start()
print('主进程')

将子进程写在main函数里面运行程序是就不会先运行父进程,而是从main函数开始运行(main函数里面是子进程),这样就不会出现递归的问题了。

import time
from multiprocessing import Process


def task(name):
    print(f'{name}的任务开始执行')
    time.sleep(1)
    print(f'{name}的任务已经结束')



if __name__ == '__main__':
    #target=执行函数的地址,agrs里面填元组,且元素是task的函数的参数
    p = Process(target=task,args=('jason',))
    #向操作系统提交创建进程的任务
    p.start()
    print('主进程')

方式二:自定义一个类,并继承Process

这里主进程和子进程是并行运行的,他们之间互不影响,各自运行各自的。


from multiprocessing import Process
import time


class MyProcess(Process):

    def run(self):
        print('任务开始执行')
        time.sleep(1)
        print('任务已经结束')

if __name__ == '__main__':
    p = MyProcess()
    p.start()
    print('主进程')

主进程
任务开始执行
任务已经结束

join方法

作用:告诉操作系统,让子进程结束后,父进程在结束。

from multiprocessing import Process
import time


class MyProcess(Process):

    def run(self):
        print('任务开始执行')
        time.sleep(1)
        print('任务已经结束')

if __name__ == '__main__':
    p = MyProcess()
    p.start()#告诉操作系统,开启子进程
    p.join()#告诉操作系统,等子进程结束后,父进程再结束
    print('主进程')

任务开始执行
任务已经结束
主进程

当开启多个子进程时要用多个join

import time
from multiprocessing import Process


def task(name,n):
    print(f'{name}的任务开始执行')
    time.sleep(n)
    print(f'{name}的任务已经结束')



if __name__ == '__main__':
    #target=执行函数的地址,agrs里面填元组,且元素是task的函数的参数
    p1 = Process(target=task,args=('jason',1))
    p2 = Process(target=task, args=('xiaoming',2))
    p3 = Process(target=task, args=('xiaohua',3))
    #向操作系统提交创建进程的任务
    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()

    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()
    print('主进程')
jason的任务开始执行
xiaoming的任务开始执行
xiaohua的任务开始执行
jason的任务已经结束
xiaoming的任务已经结束
xiaohua的任务已经结束
主进程

进程间的数据是相互隔离的,子进程和主进程会产生各自的名称空间,在执行的时候互不影响。

x = 100
def func():
    print('执行func函数。。。')
    global x
    x = 200
    print(f'子程序x:{x}')

if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=func)
    p.start()
    print(f'主程序x{x}')
    
主程序x100
执行func函数。。。
子程序x:200

技术图片

关于进程号

进程号是进程在执行时,操作系统给随机分配的一窜数字,这串数字是有限的,如果操作系统用尽了所有的进程号则系统将不能再有新的进程运行。

courent_process().pid:获取子进程号

os.getpid():获取主进程pid号

os.getppid():获取主进程的父进程(p for parent)

cmd中查看进程号:tasklist|findstr 进程号

进程号回收的两种条件:

1.join,可以回收子进程与主进程。

2.主进程正常结束,子进程与主进程也会被回收。

检查子进程是否存活的方法

子进程.is_alive() 返回的是bool值True or False

终止子进程的方法

子进程.terminate() 让操作系统强行终止子进程

from multiprocessing import Process
import time
from multiprocessing import current_process
def task(name):
    print(f'{name} start...', current_process().pid)
    time.sleep(1)
    print(f'{name} over..', current_process().pid)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('jason', ))
    p.start()  # 告诉操作系统,开启子进程

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    # 直接告诉操作系统,终止 子进程
    #p.terminate()
    time.sleep(0.1)#此处让子进程暂停0.1秒是因为子进程与主进程是并行执行的,而打印操作是在主进程中进行的,如果不暂停的话有可能,主进程执行到最后一步时,子进程还没执行到强制终止的指令,这样就无法得到正确的打印接过了

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    p.join()  # 告诉操作系统,等子进程结束后,父进程再结束。
True
True
jason start... 8988
jason over.. 8988

加入终止子进程程序后

from multiprocessing import Process
import time
from multiprocessing import current_process
def task(name):
    print(f'{name} start...', current_process().pid)
    time.sleep(1)
    print(f'{name} over..', current_process().pid)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('jason', ))
    p.start()  # 告诉操作系统,开启子进程

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    # 直接告诉操作系统,终止 子进程
    p.terminate()
    time.sleep(0.1)#此处让子进程暂停0.1秒是因为子进程与主进程是并行执行的,而打印操作是在主进程中进行的,如果不暂停的话有可能,主进程执行到最后一步时,子进程还没执行到强制终止的指令,这样就无法得到正确的打印接过了

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    p.join()  # 告诉操作系统,等子进程结束后,父进程再结束。

True
False

僵尸进程与孤儿进程(了解):

? 僵尸进程:子进程已经结束,但pid号还存在未销毁,

? 缺点:占用pid号,占用资源。

? 孤儿进程:指的是子进程还在执行但父进程意外结束。

? 操作系统提供一个福利院,帮忙回收没有父进程的子进程,这就是守护进程。

守护进程

指主进程结束后,该主进程产生的所有子进程也跟着结束并回收。

from multiprocessing import Process
import time
from multiprocessing import current_process
def task(name):
    print(f'{name} start...', current_process().pid)
    time.sleep(1)
    print(f'{name} over..', current_process().pid)


if __name__ == '__main__':
    p = Process(target=task, args=('jason', ))
    p.daemon = True# True代表该进程是守护进程
    p.start()  # 告诉操作系统,开启子进程

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    # 直接告诉操作系统,终止 子进程
    p.terminate()
    time.sleep(0.1)#此处让子进程暂停0.1秒是因为子进程与主进程是并行执行的,而打印操作是在主进程中进行的,如果不暂停的话有可能,主进程执行到最后一步时,子进程还没执行到强制终止的指令,这样就无法得到正确的打印接过了

    # 判断子进程是否存活
    print(p.is_alive())

    p.join()  # 告诉操作系统,等子进程结束后,父进程再结束。

?

以上是关于计算机发展史与进程的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

并发编程基础之进程

进程的理论

网编提高 进程阶段

进程与线程的关系

进程线程协程篇

Python 多线程进程