第2章挂起和进程控制课件
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第2章挂起和进程控制
OS
内 核 两 大
O S内核
进程管理
进程的调度、分派、 创建、撤消等。
中断处理
原语 存储器管理 操作
硬件
时钟 管理 设备管理
动如盘程、系命调文统令度件内内虚调输、操存存拟用入设作分保内、、备等配护存键进驱。与与管回对理C收换等资实P设、、。原用程原有源现U支备与语于。子动管设撑驱独I：完操作理备/O动立由成作要分不程性若一：么配匹序等干定一不和配：。条功个做设的时度控缓指能操、备矛间间、制和令的作要的盾控片截、构一中么，制轮止最成个的全等转时长、过所部调间时 完成。
2
进程与程序的区别：
1)进程是一次运行的过程，属于一种动态的概念；而程序是 指令的集合，是一个静态的概念。 2)进程可以并发执行；而程序不能。 3)进程是有生命期的；而程序是永久的。 4)进程是系统资源分配的独立单位，而程序则不行。 5) 一个程序可以对应多个进程。当同一程序同时运行于若干 个不同的数据集合上时，它将属于若干个不同的进程。
紧张时，暂停某些进程，如：CPU繁忙（或实时任务执行）， 内存紧张
(4) 操作系统的需要。
(5) 进程全部阻塞，处理机空闲。
10
第二章 进程的描述与控制 11
第二章 进程的描述与控制
激活（Activate）：把一个进程从外存转到内存； 可能有以下几种情况：
就绪挂起就绪：没有就绪进程或挂起就绪进程优 先级高于就绪进程时，会进行这种转换；
读出进程的状态
三大类在：Running状态：终止执 1、正行常、结设束置；调度状态为真。 2、异常结束： （ （ （135） ） ）越 特 运有界 权 行子错 指 超进误 令 时程； ； ；孙：（（（进246终）））程止非等保。所法待护指超错有令时；的；；子
第2章挂起和进程控制.
第二章
进程的描述与控制
复习
进程是什么？进程实体组成？ 进程的特征？与程序的区别。
进程பைடு நூலகம்状态及转换
1
第二章
进程的描述与控制
进程实体（进程影像）组成：程序、 数据、进程控制块（PCB）。 PCB是系统感知进程存在的唯一标 识。PCB包含进程的描述信息、控 制信息、资源信息等。
进程特征： 动态性、并发性、独立性、异步性
含了资源或进程的标识、描述、状态等信息以及一批指针。
通过这些指针，可以将同类资源或进程的信息表，或者
同一进程所占用的资源信息表分类链接成不同的队列，便于
操作系统进行查找。
17
第二章
进程的描述与控制
OS管理的这些数据结构一般分为以下四类：内存表、
设备表、文件表和用于进程管理的进程表，通常进程表又被 称为进程控制块PCB。
可准备运行；
13
第二章
进程的描述与控制
2. 引入挂起原语操作后三个进程状态的转换
在引入挂起原语Suspend和激活原语Active后，在它们的作 用下，进程将可能发生以下几种状态的转换： (1) 活动就绪→静止就绪。一般，OS挂起阻塞进程，但有时 也会挂起就绪进程，释放足够的内存空间。
(2) 活动阻塞→静止阻塞。OS通常将阻塞进程换出，腾出内
18
第二章
进程的描述与控制
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。唯一标志 (2) 能实现间断性运行方式。 CPU现场保护和恢复
(3) 提供进程管理所需要的信息。
内外存起始地址、资源清单
(4) 提供进程调度所需要的信息。
状态、优先级、执行等待时间
(5) 实现与其它进程的同步与通信。
进程的描述与控制
复习
进程是什么？进程实体组成？ 进程的特征？与程序的区别。
进程பைடு நூலகம்状态及转换
1
第二章
进程的描述与控制
进程实体（进程影像）组成：程序、 数据、进程控制块（PCB）。 PCB是系统感知进程存在的唯一标 识。PCB包含进程的描述信息、控 制信息、资源信息等。
进程特征： 动态性、并发性、独立性、异步性
含了资源或进程的标识、描述、状态等信息以及一批指针。
通过这些指针，可以将同类资源或进程的信息表，或者
同一进程所占用的资源信息表分类链接成不同的队列，便于
操作系统进行查找。
17
第二章
进程的描述与控制
OS管理的这些数据结构一般分为以下四类：内存表、
设备表、文件表和用于进程管理的进程表，通常进程表又被 称为进程控制块PCB。
可准备运行；
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第二章
进程的描述与控制
2. 引入挂起原语操作后三个进程状态的转换
在引入挂起原语Suspend和激活原语Active后，在它们的作 用下，进程将可能发生以下几种状态的转换： (1) 活动就绪→静止就绪。一般，OS挂起阻塞进程，但有时 也会挂起就绪进程，释放足够的内存空间。
(2) 活动阻塞→静止阻塞。OS通常将阻塞进程换出，腾出内
18
第二章
进程的描述与控制
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。唯一标志 (2) 能实现间断性运行方式。 CPU现场保护和恢复
(3) 提供进程管理所需要的信息。
内外存起始地址、资源清单
(4) 提供进程调度所需要的信息。
状态、优先级、执行等待时间
(5) 实现与其它进程的同步与通信。
操作系统第二章PPT课件
-
12
2.1.3 进程挂起
有挂起状态的进程转换图
创建 准许 就绪
激活 事件 发生
挂起
就绪 挂起
分派 超时
运行 准许
等待 事件
消失
(a) 带有一个挂起状态
创建
准许
准许
挂起
就绪， 挂起
事件 发生
阻塞 挂起
激活 挂起
激活
就绪
事件 发生 阻塞
分派 超时
运行
等待 事件
释放
-
消失
(b) 带有两个挂起状态
13
2.1.3 进程挂起
-
38
2.4.1 线程及其管理
2.线程的定义及特征
线程是进程内的一个相对独立的、可独立调度 和指派的执行单元。
线程具有以下性质：
• 线程是进程内的一个相对独立的可执行单元。
• 线程是操作系统中的基本调度单元 。
• 一个进程中至少应有一个线程 。
• 线程并不拥有资源，而是共享和使用包含它的 进程所拥有的所有资源。
• ③当运行中获取用户程序提出的某种请求后，OS可以 代用户程序产生进程以实现某种功能，使用户不必等 待。
• ④基于应用进程的需要，由已存在的进程产生另一个 进程，以便使新程序以并发运行方式完成特定任务。
-
5
2.1.1 进程产生和终止
2.进程终止 导致进程终止的事件大致有14种 ：正常 结束 、超时限制 、内存不足 、超界 、 保护错误 、算术错误 、超越时限 、I/O 失败 、非法指令 、特权指令 、错误使 用数据 、操作员或OS干预 、父进程终 止 、父进程需要 。
-
27
2.3.1 执行模式
大多数处理器都至少支持两种执行模式， 一种是同操作系统有关的模式，另一种则 是同用户程序有关的模式。较低特权模式 称为用户模式。较高特权模式指系统模式、 控制模式或内核模式。内核是操作系统中 最核心功能的集合。
第二章-进程管理 ppt课件
→,记为Pi → Pj，则Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继 把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node)，把没有后继
的结点称为终止结点(Final Node)。 每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点所含有
的程序量或结点的执行时间。
前趋图 P2
P5
P1
P3
第二章-进程管理
第二章 进程管理
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
Contents
1 前趋图和程序执行 2 进程的描述 3 进程控制 4 进程同步 5 经典进程的同步问题 6 进程通信 7 线程的基本概念 8 线程的实现
01
前趋图和程序执行
前趋图
※ 前趋图是一个有向无循环图(DAG)，用于描述进程之间 执行的前后关系
结点：描述一个程序段或进程，或一条语句 有向边：结点之间的偏序或前序关系“→” →={(Pi,Pj) Pi must complete before Pj may start}，若(Pi,Pj)
I1
C1
P1
I2
C1
P2
程序的顺序执行
对于一个程序段中的多条语句来说，也有一个执行顺序的 问题。如果对于下述三条语句的程序段： S1：a = x+y S2：b = a-5 S3：c = b+1
(其中S2必须在a被赋值以后才能执行；同样S3也只能在b被赋值 以后才能执行)
的结点称为终止结点(Final Node)。 每个结点还具有一个重量(Weight)，用于表示该结点所含有
的程序量或结点的执行时间。
前趋图 P2
P5
P1
P3
第二章-进程管理
第二章 进程管理
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
Contents
1 前趋图和程序执行 2 进程的描述 3 进程控制 4 进程同步 5 经典进程的同步问题 6 进程通信 7 线程的基本概念 8 线程的实现
01
前趋图和程序执行
前趋图
※ 前趋图是一个有向无循环图(DAG)，用于描述进程之间 执行的前后关系
结点：描述一个程序段或进程，或一条语句 有向边：结点之间的偏序或前序关系“→” →={(Pi,Pj) Pi must complete before Pj may start}，若(Pi,Pj)
I1
C1
P1
I2
C1
P2
程序的顺序执行
对于一个程序段中的多条语句来说，也有一个执行顺序的 问题。如果对于下述三条语句的程序段： S1：a = x+y S2：b = a-5 S3：c = b+1
(其中S2必须在a被赋值以后才能执行；同样S3也只能在b被赋值 以后才能执行)
第二章 进程的描述与控制PPT课件
进程定义：“可并发执行的程序在一个 数据集合上的运行过程”。
2020/11/29
9
进程的特征
动态性：动态性是进程的最基本特征，它是程序执行 过程，它是有一定的生命期。它由创建而产生、由调 度而执行，因得不到资源而暂仃，并由撤消而死亡。 而程序是静态的，它是存放在介质上一组有序指令的 集合，无运动的含义。
在计算机系统支持并行操作时，如采用 多道程序设计技术，则内存中多道程序处于并 发执行状态。如上述有三个程序段的作业类， 虽然每个作业有前趋关系的各程序段不能在系 统CPU和输入输出各部件并行执行，但一个作 业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段 可以分别在CPU和各输入输出部件上并行执行。
2020/11/29
结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和进程控制 块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。
2020/11/29
11
(1) 进程是程序的一次执行。
(2) 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。
(3) 进程是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。
7
例：观察者/报告者
Байду номын сангаас
观察者：
报告者：
begin
begin
repeat
repeat
wait a car go through
deley a time
N=N+1；
Print N ；
N=0 ；
until
until
end
end
初始N=n时不同执行序列：
N=N+1；
Print N；
Print N ；
Print N ；
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进程的特征
动态性：动态性是进程的最基本特征，它是程序执行 过程，它是有一定的生命期。它由创建而产生、由调 度而执行，因得不到资源而暂仃，并由撤消而死亡。 而程序是静态的，它是存放在介质上一组有序指令的 集合，无运动的含义。
在计算机系统支持并行操作时，如采用 多道程序设计技术，则内存中多道程序处于并 发执行状态。如上述有三个程序段的作业类， 虽然每个作业有前趋关系的各程序段不能在系 统CPU和输入输出各部件并行执行，但一个作 业没有前趋关系的程序段或不同作业的程序段 可以分别在CPU和各输入输出部件上并行执行。
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结构特征：从结构上，进程实体由程序段、数据段和进程控制 块三部分组成，UNIX中称为“进程映象”。
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(1) 进程是程序的一次执行。
(2) 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。
(3) 进程是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。
7
例：观察者/报告者
Байду номын сангаас
观察者：
报告者：
begin
begin
repeat
repeat
wait a car go through
deley a time
N=N+1；
Print N ；
N=0 ；
until
until
end
end
初始N=n时不同执行序列：
N=N+1；
Print N；
Print N ；
Print N ；
计算机操作系统课件02-2进程控制
(4) 将新进程插入就绪队列。如果进程就绪队列能够接纳新 进程，便将新进程插入就绪队列。
2.2.2 进程的终止
1．引起进程终止的事件
1) 正常结束 在任何计算机系统中，都应有一个用于表示 进程已经运行完成的指示。
在批处理系统中，通常在程序的最后安排一条Holt指令或 终止的系统调用。当程序运行到Holt指令时，将产生一个中 断，去通知OS本进程已经完成。 在分时系统中，用户可利用Logs off去表示进程运行完毕， 此时同样可产生一个中断，去通知OS进程已运行完毕。
3．进程的创建(Creation of Process)
一旦操作系统发现了要求创建新进程的事件后，便调用进程 创建原语Create( )按下述步骤创建一个新进程。
(1) 申请空白PCB。为新进程申请获得惟一的数字标识符，并 从PCB集合中索取一个空白PCB。
(2) 为新进程分配资源。
为新进程的程序和数据以及用户栈分配必要的内存空间。
2.2.4 进程的挂起与激活
1．进程的挂起
当出现了引起进程挂起的事件时，比如，用户进程请求将自 己挂起，或父进程请求将自己的某个子进程挂起，系统将利 用挂起原语suspend( )将指定进程或处于阻塞状态的进程挂起。
挂起原语的执行过程是：首先检查被挂起进程的状态，若处 于活动就绪状态，便将其改为静止就绪； 对于活动阻塞状态 的进程，则将之改为静止阻塞。为了方便用户或父进程考查 该进程的运行情况而把该进程的PCB复制到某指定的内存区 域。最后，若被挂起的进程正在执行，则转向调度程序重新 调度。
转调度程序进行重新调度，将处理机分配给另一就绪进程 并进行切换。
保留被阻塞进程的处理机状态(在PCB中) 再按新进程的PCB中的处理机状态设置CPU的环境
2.2.2 进程的终止
1．引起进程终止的事件
1) 正常结束 在任何计算机系统中，都应有一个用于表示 进程已经运行完成的指示。
在批处理系统中，通常在程序的最后安排一条Holt指令或 终止的系统调用。当程序运行到Holt指令时，将产生一个中 断，去通知OS本进程已经完成。 在分时系统中，用户可利用Logs off去表示进程运行完毕， 此时同样可产生一个中断，去通知OS进程已运行完毕。
3．进程的创建(Creation of Process)
一旦操作系统发现了要求创建新进程的事件后，便调用进程 创建原语Create( )按下述步骤创建一个新进程。
(1) 申请空白PCB。为新进程申请获得惟一的数字标识符，并 从PCB集合中索取一个空白PCB。
(2) 为新进程分配资源。
为新进程的程序和数据以及用户栈分配必要的内存空间。
2.2.4 进程的挂起与激活
1．进程的挂起
当出现了引起进程挂起的事件时，比如，用户进程请求将自 己挂起，或父进程请求将自己的某个子进程挂起，系统将利 用挂起原语suspend( )将指定进程或处于阻塞状态的进程挂起。
挂起原语的执行过程是：首先检查被挂起进程的状态，若处 于活动就绪状态，便将其改为静止就绪； 对于活动阻塞状态 的进程，则将之改为静止阻塞。为了方便用户或父进程考查 该进程的运行情况而把该进程的PCB复制到某指定的内存区 域。最后，若被挂起的进程正在执行，则转向调度程序重新 调度。
转调度程序进行重新调度，将处理机分配给另一就绪进程 并进行切换。
保留被阻塞进程的处理机状态(在PCB中) 再按新进程的PCB中的处理机状态设置CPU的环境
计算机操作系统课件第2章 进程管理
进程与程序
在并发环境下，一个正在执行中的程序 称为进程。 内存中的进程（动态）比外存上的程序 （静态）要多很多内容（栈，动态数据， 状态信息等）。 一个进程可对应多个程序（代码覆盖） 一个程序可对应多个进程（例如开两个 WORD窗口）
进程与程序的比较
进程是动态的；程序是静态的 进程具有并发性；程序本身具有顺序 性，程序的并发执行是通过进程实现 的 进程具有独立性，是能独立运行的单 位 程序可作为一种软件资源而长期保存； 进程是程序的一次执行，是动态的， 具有临时有限的生命期 进程具有结构性，从结构上看，进程 是由程序、数据和进程控制块三部分 组成的
同步机制应遵循的机制
空闲让进 忙则等待 有限等待 让权等待
用软件方法解决进程互斥问题
利用软件方法来解决进程互斥问题，可以 在很大程度上体现进程互斥问题的复杂度，现 在已经很少使用软件方法来解决进程互斥了。
算法一
设置一个公用整型变量turn，用于指示被允许进入 临界区的进程编号。 repeat while turn≠i do no_op; critical section turn=j; remainder section until false; 算法1不能保证实现“空闲让进”的准则。
内容提要
进程的概念 进程的状态及其转换 进程控制 进程的同步和互斥 临界资源和临界区 进程同步机制 管程机制 线程
程序的顺序执行
在任何时刻，机器只执行一个操 作，只有在前一个操作执行完后，才 能执行后继操作。如下图：
I1 C1 P1 I2 C2 P2
程序顺序执行的特点
顺序性 封闭性 可再现性
程序的并发执行
图形窗口界面：一个窗口就是一个进程。 打开窗口：建立一个进程；关闭窗口： 一个进程结束。 字符命令界面：一条命令一般就是一个 进程。命令行尾回车：一个进程开始； 命令执行结束(下一命令提示符出现)： 一个进程结束。
操作系统 进程管理PPT课件
第三章 进程的描述与控制
17
PCB的内容
进程描述信息：
进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数 进程名，通常基于可执行文件名（不唯一） 用户标识符(user ID)；进程组关系
进程控制信息：
当前状态 优先级(priority) 代码执行入口地址 程序的外存地址 运行统计信息（执行时间、页面调度） 进程间同步和通信；阻塞原因
一个具有一定功能的程序关于某个数据集合 的一次运行活动。
进程是一个程序与其数据一道通过处理机的 执行所发生的活动
第三章 进程的描述与控制
7
进程同程序的比较
程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态的概念。
程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有 一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。
间断性 失去程序的封闭性 不可再现性
第三章 进程的描述与控制
6
2.1.2 进程的定义
进程的概念是60年代初首先由麻省理工学 院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360 系统引入的。进程有很多各式各样的定义， 如：
行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上 执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra）
第三章 进程的描述与控制
16
2.1.5 进程控制块（Process Control Block）
为了描述一个进程和其它进程以及系统资源 的关系，为了刻画一个进程在各个不同时期 所处的状态，人们采用了一个与进程相联系 的数据块，称为进程控制块（PCB）。
系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB 是系统感知进程存在的唯一标志 进程与PCB是一一对应的
第2章-进程的描述与控制PPT课件
S2
P6
P4
P7
S3
2021/3/12
6
2. 程序顺序执行
一个程序由若干个程序段组成，而这 些程序段必须按照一定的先后顺序执 行，称为程序的顺序执行。
I1
C1
P1
I2
C2
P2
（a）程序的循序执行
S1
S2
S3
（b）三条语句的顺序执行
2021/3/12
7
2. 程序顺序执行
程序顺序执行的三个特征
顺序性 封闭性 可再现性
3
本章内容
前趋图和程序执行 进程的描述（重点） 进程控制（重点） 线程的基本概念（难点） 线程的实现（自学）
2021/3/12
4
2.1 前趋图和程序执行
2021/3/12
5
1.前趋图
定义：
合 法有间向执无行环的图先（后顺DA序G。），用于不描合述进程之
法
P2
S1
P1
P5
P8 P9
P3
1.进程的三种基本状态
就绪（Ready）状态
准备运行，等待分配CPU，多个就绪进程组 成一个就绪队列
执行状态
获得CPU，正在运行，但处理机一个，多处 理机多个
阻塞（Block）状态
发生某事件处理暂停，如申请I/O
2021/3/12
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2.三种基本状态的转换
进程在运行过程中，会经常发生状态 的转换
2021/3/12
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2. 进程的特征
动态性 并发性 独立性 异步性 结构性？
2021/3/12
16
进程与程序的区别与联系
进程是一个动态概念，而程序是一个 静态概念
进程具有并发特性，而程序没有 进程与程序之间存在多对多的联系。
操作系统课件第2章 进程的描述与控制
义，是一个静态概念；而进程是程序在处理 机上的一次执行过程，是一个动态概念。
*程序的存在是永久的；而进程是有生命期
的，它因创建而产生，因调度而执行，因缺 少资源而暂停，因撤消而消亡。
*程序仅是指令的有序集合；而进程则由程
序段、数据段、进程控制块组成。
*进程与程序之间不是一一对应的，即同一
程序可同时运行于若干个不同的数据集合上， 它将属于不同的进程；而一个进程也可以执 行多个程序。
Procedure getaddr(top) Begin Local r r top top top-1 Return(r) End
Procedure reladdr(blk) Begin
top top+1 (top) blk
End
第2章 进程的描述与控制
2.1.3 程序的并发执行
程序并发执行的特征
多道程序的并发执行
某道程序的几个程序段的并发执行
第2章 进程的描述与控制
2.1.3 程序的并发执行
程序并发执行的条件
若两个程序P1和P2能满足下述 条件，它们便能并发执行，且具有 可再现性。
R （P1）∩ W（P2）= { } R （P2）∩ W（P1）= { } W（P1）∩ W （P2 ） = { }
用户态：这是具有较低特权的执行状 态，它只能执行规定的指令，访问指定的 寄存器和存储区。
第2章 进程的描述与控制
2．3 进程控制
二、O操S内作核系功统能内核
* 支撑OS功内能核：是计算机硬*件资的源第管一理功次能扩： 充，* 中由断一管些理与硬件紧密相*关进的程模管块理和 运行频率较高的模块构成。内核常驻 内存* 时，钟受管特理殊保护。 * 存储器管理
第2章 进程的描述与控制
*程序的存在是永久的；而进程是有生命期
的，它因创建而产生，因调度而执行，因缺 少资源而暂停，因撤消而消亡。
*程序仅是指令的有序集合；而进程则由程
序段、数据段、进程控制块组成。
*进程与程序之间不是一一对应的，即同一
程序可同时运行于若干个不同的数据集合上， 它将属于不同的进程；而一个进程也可以执 行多个程序。
Procedure getaddr(top) Begin Local r r top top top-1 Return(r) End
Procedure reladdr(blk) Begin
top top+1 (top) blk
End
第2章 进程的描述与控制
2.1.3 程序的并发执行
程序并发执行的特征
多道程序的并发执行
某道程序的几个程序段的并发执行
第2章 进程的描述与控制
2.1.3 程序的并发执行
程序并发执行的条件
若两个程序P1和P2能满足下述 条件，它们便能并发执行，且具有 可再现性。
R （P1）∩ W（P2）= { } R （P2）∩ W（P1）= { } W（P1）∩ W （P2 ） = { }
用户态：这是具有较低特权的执行状 态，它只能执行规定的指令，访问指定的 寄存器和存储区。
第2章 进程的描述与控制
2．3 进程控制
二、O操S内作核系功统能内核
* 支撑OS功内能核：是计算机硬*件资的源第管一理功次能扩： 充，* 中由断一管些理与硬件紧密相*关进的程模管块理和 运行频率较高的模块构成。内核常驻 内存* 时，钟受管特理殊保护。 * 存储器管理
第2章 进程的描述与控制
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(7) 执行→静止就绪： 第2章挂起和进程控制
为资源信息表或进程信息表，其中包含了 资源或进程的标识、描述、状态等信息以 及一批指针。
通过这些指针，可以将同类资源或进 程的信息表，或者同一进程所占用的资源 信息表分类链接成不同的队列，便于操作
第2章挂起和进程控制
分为以下四类：内存表、设备表、 文件表和用于进程管理的进程表， 通常进程表又被称为进程控制块 PCB。
第2章挂起和进程控制
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。唯一标志 (2) 能实现间断性运行方式。 CPU现场保护和恢复 (3) 提供进程管理所需要的信息。
内外存起始地址、资源清单 (4) 提供进程调度所需要的信息。
状态、优先级、执行等待时间 (5) 实现与其它进程的同步与通信。
(1) 活动就绪→静止就绪。一般， OS挂起阻塞进程，但有时也会挂起 就绪进程，释放足够的内存空间。
(2) 活动阻塞→静止阻塞。OS 通常将阻塞进程换出，腾出内存空 间。
(3) 静止就绪→活动就绪。OS
Байду номын сангаас第2章挂起和进程控制
3. 引入挂起操作进程状态的转换
进程调度
终止
执行
等待某事件发生
终止
而阻塞
许可
第2章挂起和进程控制
索引表，例如，就绪索引表、阻 塞索引表等，并把各索引表在内 存的首地址记录在内存的一些专 用单元中。在每个索引表的表目 中，记录具有相应状态的某个 PCB在PCB表中的地址。
(1) 线性方式， 即将系统中所有的 PCB都组织在一张 线性表中，将该表 的首址存放在内存 的一个专用区域中。 该方式实现简单、
第2章挂起和进程控制
(2) 链接方式，即把具有相 同状态进程的PCB分别通过PCB 中的链接字链接成一个队列。这 样，可以形成就绪队列、若干个 阻塞队列和空白队列等。
4种状态组合： 就绪：进程在内存，准备执行 阻塞：进程在内存，等待事件 就绪挂起：进程在外存，需调入内存，准备执行 阻塞挂起：进程在外存，等待事件
阻塞对应唤醒，挂起对应激活
第2章挂起和进程控制
于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。为运
行进程提供足够内存：资源紧张 时，暂停某些进程，如：CPU繁 忙（或实时任务执行），内存紧
它们与所采用的进程调度算法有
关，比如，进程已等待CPU的时
间总和、进程已执行的时间总和
等；4) ④进程控事制信件息，是指进程由执行状
是指用于进程控制所必须的信息，它包括：① 程序和
态数据转的变地址为；②阻进塞程同状步和态通信所机制等；③待资发源清生单；的④ 链
接指针
事件，即阻塞原因。
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
活动就绪状态(Readya)：进程在内存，准备进入运行状态； 活动阻塞状态(Blockeda)：进程在内存并等待某事件的出现； 静止阻塞状态（Blockeds）：进程在外存并等待某事件的出现； 静止就绪状态（Readys）：进程在外存，但只要进入内存，即
可准备运行；
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
• 激活（Activate）：把一个进程从外存转到内存； • 可能有以下几种情况：
• 就绪挂起就绪：没有就绪进程或挂起就绪进程 优先级高于就绪进程时，会进行这种转换；
• 阻塞挂起阻塞：当一个进程释放足够内存时， 系统会把一个高优先级阻塞挂起（系统认为会很 快出现所等待的事件）进程激活；
复习
进程是什么？进程实体组成？ 进程的特征？与程序的区别。 进程的状态及转换
第2章挂起和进程控制
进程实体（进程影像）组成：程序、 数据、进程控制块（PCB）。
PCB是系统感知进程存在的唯一标 识。PCB包含进程的描述信息、控 制信息、资源信息等。
进程特征： 动态性、并发性、独立性、异步性
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
3. 进程控制块中的信息 在进程控制块中，主要包括： 1) 进程标识符
(1) 外部标识符。(2) 内部标识符。
2) 处理机状态 处理机状态信息也称为处理机的上下文，主要
是由处理机的各种寄存器中的内容组成的。 通用寄 存器、指令计数器、程序状态字、用户栈指针
第2章挂起和进程控制
级，③ 进程调度所需的其它信息，
阻塞队列 2 …...
阻塞队列 3
等待事件1 等待事件2
…
等待事件n
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
交换技术
将内存中暂时不能运行的进程，或 暂时不用的数据和程序，换出到外存， 以腾出足够的内存空间，把已具备运行 条件的进程，或进程所需要的数据和程 序，换入内存。
PCB能换出到外存？ 换出到外存的进程现在是什么状态？
编译程序
user1.c
user2.c
第2章挂起和进程控制
3
进程状态及转换
创建
就绪
调度
执行 结束 终止
因等待事件 1.时间片到 发生而唤醒 2.高优先级 等待
阻塞
等待某事 件而睡眠
第2章挂起和进程控制
创建 进程 事件1出现
事件2出现 …
事件n出现
时间片完、高优先级
就绪队列
进程 调度
完成 CPU
阻塞队列 1
进程与程序的区别：
1)进程是一次运行的过程，属于一种动态的概念；而程序是 指令的集合，是一个静态的概念。 2)进程可以并发执行；而程序不能。 3)进程是有生命期的；而程序是永久的。 4)进程是系统资源分配的独立单位，而程序则不行。 5) 一个程序可以对应多个进程。当同一程序同时运行于若干 个不同的数据集合上时，它将属于若干个不同的进程。
第2章挂起和进程控制
• 挂起（Suspend）操作：把一个进程从内存转到外存；
• 可能有以下几种情况： • 阻塞 (活动阻塞) 阻塞挂起 (静止阻塞) • 就绪 (活动就绪) 就绪挂起 (静止就绪) • 执行 就绪挂起 (静止就绪)
第2章挂起和进程控制
挂起与阻塞
阻塞与否：是否等待事件 挂起与否：是否被换出内存
创建
许可
时间片到
就绪
所等待的事件发生
换进 而唤醒
阻塞
换进
内存
换出
挂起
换出
外存
静止 就绪
所等待的事件发生
静止 阻塞
而唤醒
进程状态的扩展及其转换
第2章挂起和进程控制
(2) 静止阻塞→活动阻塞； (3) 活动就绪→静止就绪； (4) 静止就绪→活动就绪； (5) 静止阻塞→静止就绪 (6) 创建→静止就绪：如果内 存空间不足。
为资源信息表或进程信息表，其中包含了 资源或进程的标识、描述、状态等信息以 及一批指针。
通过这些指针，可以将同类资源或进 程的信息表，或者同一进程所占用的资源 信息表分类链接成不同的队列，便于操作
第2章挂起和进程控制
分为以下四类：内存表、设备表、 文件表和用于进程管理的进程表， 通常进程表又被称为进程控制块 PCB。
第2章挂起和进程控制
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。唯一标志 (2) 能实现间断性运行方式。 CPU现场保护和恢复 (3) 提供进程管理所需要的信息。
内外存起始地址、资源清单 (4) 提供进程调度所需要的信息。
状态、优先级、执行等待时间 (5) 实现与其它进程的同步与通信。
(1) 活动就绪→静止就绪。一般， OS挂起阻塞进程，但有时也会挂起 就绪进程，释放足够的内存空间。
(2) 活动阻塞→静止阻塞。OS 通常将阻塞进程换出，腾出内存空 间。
(3) 静止就绪→活动就绪。OS
Байду номын сангаас第2章挂起和进程控制
3. 引入挂起操作进程状态的转换
进程调度
终止
执行
等待某事件发生
终止
而阻塞
许可
第2章挂起和进程控制
索引表，例如，就绪索引表、阻 塞索引表等，并把各索引表在内 存的首地址记录在内存的一些专 用单元中。在每个索引表的表目 中，记录具有相应状态的某个 PCB在PCB表中的地址。
(1) 线性方式， 即将系统中所有的 PCB都组织在一张 线性表中，将该表 的首址存放在内存 的一个专用区域中。 该方式实现简单、
第2章挂起和进程控制
(2) 链接方式，即把具有相 同状态进程的PCB分别通过PCB 中的链接字链接成一个队列。这 样，可以形成就绪队列、若干个 阻塞队列和空白队列等。
4种状态组合： 就绪：进程在内存，准备执行 阻塞：进程在内存，等待事件 就绪挂起：进程在外存，需调入内存，准备执行 阻塞挂起：进程在外存，等待事件
阻塞对应唤醒，挂起对应激活
第2章挂起和进程控制
于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。为运
行进程提供足够内存：资源紧张 时，暂停某些进程，如：CPU繁 忙（或实时任务执行），内存紧
它们与所采用的进程调度算法有
关，比如，进程已等待CPU的时
间总和、进程已执行的时间总和
等；4) ④进程控事制信件息，是指进程由执行状
是指用于进程控制所必须的信息，它包括：① 程序和
态数据转的变地址为；②阻进塞程同状步和态通信所机制等；③待资发源清生单；的④ 链
接指针
事件，即阻塞原因。
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
活动就绪状态(Readya)：进程在内存，准备进入运行状态； 活动阻塞状态(Blockeda)：进程在内存并等待某事件的出现； 静止阻塞状态（Blockeds）：进程在外存并等待某事件的出现； 静止就绪状态（Readys）：进程在外存，但只要进入内存，即
可准备运行；
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
• 激活（Activate）：把一个进程从外存转到内存； • 可能有以下几种情况：
• 就绪挂起就绪：没有就绪进程或挂起就绪进程 优先级高于就绪进程时，会进行这种转换；
• 阻塞挂起阻塞：当一个进程释放足够内存时， 系统会把一个高优先级阻塞挂起（系统认为会很 快出现所等待的事件）进程激活；
复习
进程是什么？进程实体组成？ 进程的特征？与程序的区别。 进程的状态及转换
第2章挂起和进程控制
进程实体（进程影像）组成：程序、 数据、进程控制块（PCB）。
PCB是系统感知进程存在的唯一标 识。PCB包含进程的描述信息、控 制信息、资源信息等。
进程特征： 动态性、并发性、独立性、异步性
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
3. 进程控制块中的信息 在进程控制块中，主要包括： 1) 进程标识符
(1) 外部标识符。(2) 内部标识符。
2) 处理机状态 处理机状态信息也称为处理机的上下文，主要
是由处理机的各种寄存器中的内容组成的。 通用寄 存器、指令计数器、程序状态字、用户栈指针
第2章挂起和进程控制
级，③ 进程调度所需的其它信息，
阻塞队列 2 …...
阻塞队列 3
等待事件1 等待事件2
…
等待事件n
第2章挂起和进程控制
第2章挂起和进程控制
交换技术
将内存中暂时不能运行的进程，或 暂时不用的数据和程序，换出到外存， 以腾出足够的内存空间，把已具备运行 条件的进程，或进程所需要的数据和程 序，换入内存。
PCB能换出到外存？ 换出到外存的进程现在是什么状态？
编译程序
user1.c
user2.c
第2章挂起和进程控制
3
进程状态及转换
创建
就绪
调度
执行 结束 终止
因等待事件 1.时间片到 发生而唤醒 2.高优先级 等待
阻塞
等待某事 件而睡眠
第2章挂起和进程控制
创建 进程 事件1出现
事件2出现 …
事件n出现
时间片完、高优先级
就绪队列
进程 调度
完成 CPU
阻塞队列 1
进程与程序的区别：
1)进程是一次运行的过程，属于一种动态的概念；而程序是 指令的集合，是一个静态的概念。 2)进程可以并发执行；而程序不能。 3)进程是有生命期的；而程序是永久的。 4)进程是系统资源分配的独立单位，而程序则不行。 5) 一个程序可以对应多个进程。当同一程序同时运行于若干 个不同的数据集合上时，它将属于若干个不同的进程。
第2章挂起和进程控制
• 挂起（Suspend）操作：把一个进程从内存转到外存；
• 可能有以下几种情况： • 阻塞 (活动阻塞) 阻塞挂起 (静止阻塞) • 就绪 (活动就绪) 就绪挂起 (静止就绪) • 执行 就绪挂起 (静止就绪)
第2章挂起和进程控制
挂起与阻塞
阻塞与否：是否等待事件 挂起与否：是否被换出内存
创建
许可
时间片到
就绪
所等待的事件发生
换进 而唤醒
阻塞
换进
内存
换出
挂起
换出
外存
静止 就绪
所等待的事件发生
静止 阻塞
而唤醒
进程状态的扩展及其转换
第2章挂起和进程控制
(2) 静止阻塞→活动阻塞； (3) 活动就绪→静止就绪； (4) 静止就绪→活动就绪； (5) 静止阻塞→静止就绪 (6) 创建→静止就绪：如果内 存空间不足。