操作系统-进程的描述与控制

操作系统

Posted by MetaNetworks on September 30, 2019
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前趋图

  • 不允许有循环

程序顺序执行

特征:

  • 顺序性
    • 严格按照程序所规定的顺序执行
  • 封闭性
    • 在封闭的环境下执行,运行时独占全机资源,资源状态只有本程序能够改变他们,执行结果不受外界的影响
  • 可再现性
    • 只要程序执行时的环境和初始条件相同,当程序重复执行时,不管怎么执行,执行完后的结果都是相同的

程序并发执行

  • 间断性
    • 执行—暂停—执行
  • 失去封闭性
    • 各种资源共享,资源的状态必然会受到其他程序的影响
  • 不可再现性
    • 由于失去了封闭性,其计算结果与并发程序的执行速度有关,从而使程序的执行失去了可再现性

进程的描述

  • 进程控制块Process Control Block来描述进程的基本情况和活动过程,进而控制和管理进程

    • 作用

      • 独立运行基本单位
      • 间断性运行方式
      • 进程管理所需要的信息
      • 进程调度所需要的信息
      • 实现与其他进程的同步和通信
    • 其中的信息

      • 进程标识符

        唯一的标识一个进程

        • 外部标识符(方便用户或进程对进程的访问)
        • 内部标识符(方便系统对进程的使用)
      • 处理机状态

        • 通用寄存器
        • 指令计数器
        • 程序状态字PSW
          • 条件码
          • 执行方式
          • 中断屏蔽标志
      • 进程调度信息

        • 进程状态
        • 进程优先级
        • 进程调度所需的其他信息
        • 事件(由执行状态变为阻塞状态的事件原因)
      • 进程控制信息

        • 程序和数据的地址
        • 进程同步和通信的机制
        • 资源清单(除CPU外其他全部资源)
        • 链接指针(给出了本进程所在队列的下一个进程的PCB首地址)
    • 组织方式

      • 线性方法
      • 链接方式
      • 索引方式

进程的定义

  • 进程是程序的一次执行
  • 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动
  • 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程,它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

进程的特征

  • 动态性
    • 进程的本质是进程实体的执行过程,由创建而产生,由调度而执行,由撤销而消亡
  • 并发性
    • 多个进程实体同时存在于内存中,且能在一段时间内同时运行
  • 独立性
    • 进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位
  • 异步性
    • 进程是按异步方式运行的,即按各自独立的、不可预知的速度向前推进(产生不可再现性的原因)

进程的基本状态以及转换

就绪状态 描述
就绪状态 除下CPU外,其他资源准备完成,只需要CPU执行即可
执行状态 已获得CPU,其程序正在执行的状态
阻塞状态 无法继续执行,引起进程调度,把处理机分配给另一个就绪进程,而让受阻进程处于暂停状态。暂停状态即为~

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其中:时间片完指的是分配给程序单个时间片已经结束。

除此之外还有创建状态和终止状态

状态 描述
创建状态 申请空白PCB,填写管理控制进程的信息,分配资源,这段过程叫做创建状态(之后转入就绪状态并插入就绪队列中。)
终止状态 操作系统对其进行善后处理,把PCB清零,资源返还系统,这段过程称作终止状态。

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挂起操作和进程状态的转换

挂起操作:

  • 终端用户的需要(shell命令挂起)
  • 父进程的请求(发现自己创建线程执行不动,主动挂起)
  • 操作系统的需要(挂起一些进程,进行资源的检查、记账)

加入挂起后加入的装换:

  • 活动就绪(readya) -> 静止就绪(readys)
    • 执行suspend
  • 活动阻塞(blockeda)->静止阻塞(blockeds)
    • 执行suspend
  • 静止就绪 -> 活动就绪
    • 执行active
  • 静止阻塞 -> 活动阻塞
    • 执行active

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A就绪能转入A阻塞和B就绪

执行的时候,I/O请求进入活动阻塞,挂起进行静止就绪,时间消耗完进行活动就绪