2.进程 原
进程管理
- 进程的基本概念
- 进程与程序的区别
- 进程控制
- 进程同步
- 进程通信
- 线程
进程的基本概念
- 程序在并发环境中的执行过程
- 资源分配和独立运行的基本单位
程序的顺序执行
一个有4条语句的程序段：
S1：a:=x+2;
S2: b:=y+4;
S3: c:=a+b;
S4: d:=c+b;
程序顺序执行的特征
- 顺序性
- 封闭性
- 可再现性
顺序性
处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一个操作必须在下一个操作之前结束。
封闭性
程序在封闭的环境下执行，结果不受外界因素的影响。
可再现性
只要环境和初始条件相同，程序重复执行时总得到相同结果。
程序的并发执行
一个有4条语句的程序段：
S1：a:=x+2;
S2: b:=y+4;
S3: c:=a+b;
S4: d:=c+b;
S1和S2可以同时执行-》S3-》S4
程序并发执行的特征
- 间断性 共享、合作、制约导致，执行->暂停->执行
- 失去封闭性 资源状态由多程序改变
- 不可再现性 相同环境和初始条件， 重复执行，结果不同
程序A
L1:
N:=N+1
goto L1程序B
L2:
PRINT (N)
N:=0
goto L2设共享变量N初始值为5，则会产生3种执行结果：
6,6,0
5,0,1
5,6,0进程的特征
- 结构特征
- 动态性
- 并发性
- 独立性
- 异步性
进程的结构 | 功能描述 |
|---|---|
进程控制块（PCB） | 动态特征的集中反映 |
程序段 | 描述要完成的功能 |
数据段 | 操作对象及工作区 |
动态性
- 进程最基本的特征是动态性
- 进程的生命周期：
进程由创建产生，由调度而执行，由撤销而消亡的过程。
并发性
多个进程同在内存中，且能在一段时间内同时运行。
独立性
进程是一个能独立运行、独立分配资源、独立接受调度的基本单位
异步性
进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进
进程的定义
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基本单位。
进程和程序的关系
（1）进程是一个动态概念，程序是一个静态概念
（2）进程具有并行特征，程序没有
（3）进程是竞争资源的基本单位
（4）一个程序对应多个进程，一个进程为多个程序服务。
进程的三种基本状态
- 就绪状态
- 运行状态
- 阻塞状态
就绪状态
- 进程已经分配了除处理机以外的所有必要资源，只要再获得处理机就能执行的状态
- 这样的进程可以有多个，通常排成一个队列，称就绪队列。
执行状态
- 已经获得CPU，正在运行
- 在单处理机系统中，只有一个进程处于执行状态。多处理机系统则有多个处于执行状态。
阻塞状态
- 正在执行的进程由于发生了某事件而暂时无法继续执行时，放弃处理机而进入的状态，又称等待状态
- 引起阻塞的事件：请求I/O，申请缓存。
挂起状态
- 引入原因
（1）终端用户请求 （2）父进程请求 （3）负荷调节需要（一般在实时操作系统中使用） （4）操作系统的需要
挂起引起的状态转换
静止状态（挂起状态） 活动状态（非挂起状态）
引入挂起概念后，原先的进程的三种状态就变成了5种：
（1）执行 （2）活动就绪 （3）静止就绪 （4）活动阻塞 （5）静止阻塞
进程控制块
Process Control Block
- PCB是OS中最重要的记录型结构
- OS用PCB对并发进程进行管理和控制
- PCB是进程存在的唯一标志
- PCB常驻内存
- PCB专门开辟PCB区将所有的PCB组织成若干个链表或队列
结构体（structure）
- for example:一个学生的自然信息（姓名，性别，年龄，生日……）
PCB中的信息
（1）进程标识符
（2）处理机状态
（3）进程调度信息
（4）进程的控制信息
进程标识符
（1）内部标识符
进程唯一的数字编号，给OS使用
（2）外部标识符
由字母、数字组成，给用户使用
处理机状态
- 处理机中的主要寄存器 （1）通用寄存器8~32个，暂存信息用
（2）指令计数器 要访问的下一条指令的地址
（3）程序状态字PSW 条件码、执行方式、中断屏蔽标志
（4）用户栈指针 用户进程拥有的系统栈，存放过程和系统调用参数及调用地址。
进程调度信息
- 进程状态
- 进程优先级
- 与调度算法有关信息
- 事件 如：阻塞原因
进程控制信息
- 程序和数据地址
- 进程同步和通信机制
- 资源清单：除CPU之外的所需资源与已经分配资源清单
- 链接指针：本进程PCB所在队列的下一个地址
PCB的组织方式
（1）链接方式
把统一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列。如，就绪队列、阻塞队列（根据不同阻塞原因）、空白队列。
（2）索引方式
建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表在内存的首地址放在内存的专用单元中。
链接方式
索引方式
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