进程控制块PCB

3.进程调度信息
在PCB中还存放了一些与进程调度和进程对换有关的 信息。
（1）进程状态。指明进程当前的状态，作为进 程调度和对换时的依据。
（2）进程优先级。用于描述进程使用处理机的 优先级别的一个整数，优先级高的进程优先获得 处理机。
（3）进程调度所需要的其他信息。（进程已等 待CPU的时间总和、进程已执行的时间总和）
挂起原语的执行过程：检查被挂起进程的状态；如果处于活动就 绪状态，就将它改为静止就绪；如果处于活动阻塞，则改为静 止阻塞。
进程的激过程
当发生激活事件后，系统利用激活原语Active()将指定进程激活。 激活原语先将进程从外存调入内存，然后检查进程的状态。
静止就绪 活动就绪
静止阻塞 活动阻塞
1.为使进程由活动就绪转变为静止就绪，应利用__ ⑴__原语；为使进程由执行状态变为阻塞状态， 应利用__⑵__原语；为使进程由静止就绪变为活 动就绪，应利用__⑶__原语；从阻塞状态变为就 绪状态应利用__⑷__原语。
三 进程的创建过程（creat）
1 申请空白的PCB
为新进程分配唯一的数字标识符，并从PCB集合中索取一个 空白的PCB 2 为新建立的进程分配资源 为新进程的程序和数据，以及用户栈分配必要的内存空间。 3 初始化程序控制块
初始化标识符信息。将系统中分配的标识符、父进程标识符填入新 PCB中。初始化处理机状态信息。是程序计数器指向程序的入口地址，栈 指针指向栈顶。
系统往往设置一些具有某特定功能的系统进程，每当这种 进程完成任务以后便把自己阻塞起来等待新任务的到来。 （发送进程）
二 进程阻塞过程
当有阻塞事件发生时，进程便调用阻塞原语block把自己阻 塞。 进入block后，应先立即停止执行，把进程控制块中的执 行状态改为阻塞状态，并把它插入阻塞队列。
三 进程唤醒过程
一、引起进程阻塞和唤醒的事件
1 请求系统服务 正在执行的程序请求操作系统服务，但是由于某种原因操
作系统没有立即满足该进程的要求，该进程只能转变为阻塞 状态来等待。
2 启动某操作 当进程启动某种操作后，如果该进程必须在该操作完成之
后才能继续执行，所有必须先使进程阻塞。
3 新数据尚未到达 4 无新工作可做
一 引起进程终止的事件 1 正常结束：计算机系统中，都有一个表示进程已经运行完成
的指示。（批处理，Holt。分时系统中，Logs Off） 2 异常结束
越界错误、保护错、特权指令错、 非法指令错、 运行超时、 等待超时 算术运算错、 I/O故障
3 外界干预 操作员或操作系统干预 父进程请求 父进程终止
执行指针 就绪队列指针 阻塞队列指针 空闲队列指针
PCB1
4
PCB2
3
PCB3
0
PCB4
8
PCB5
PCB6
7
PCB7
9
PCB8 0
PCB9
1
……
1、索引方式：
系统根据所有进程的状态，建立几张 索引表。例如：就绪索引表、阻塞索引表 的国内。并把各索引表在内存的首地址记 录在内存中的一些专用单元中。每个索引 表的表目中，记录具有相同状态的某个PCB 在PCB表中的地址。
3．3．5进程空间
任何一个进程，都有自己的地址空间，把该空间称为 进程空间或虚空间。
进程空间的大小只与处理机的位数有关。程序的执行 都在进程空间内进行。用户程序、进程的各种控制表格都 按一定的结构排列在进程空间里。
在Unix和Linux系统中，进程空间还被划分为用户空间 和系统空间两大部分
在进程空间被划分为两大部分后，用户程序在用户空 间内执行，操作系统内核程序在进程的系统空间内执行。
二 进程终止过程
1 根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索出该进程的 PCB，从中读出该进程的状态
2 若被终止进程处于执行态，应立即终止该进程的执行，并设 置调度标志为真（用于指示该进程被终止时应重新调度）， 然后再选择一个进程，分配处理机给它。
3 如果该进程还有子孙进程，还应将它的所有子孙进程进行终 止，以防它们称为不可控的。
⑴-⑷：A. create B.suspend C.active D. block E.wakeup
通用寄存器。又称为用户可视寄存器，可被用户程 序访问，用于暂存信息。
指令寄存器。存放要访问的下一条指令的地址。 程序状态字PSW。其中含有状态信息。（条件码、
执行方式、中断屏蔽标志等） 用户栈指针。每个用户进程有一个或若干个与之相
关的系统栈，用于存放过程和系统调 用参数及调用地址。栈指针指向该栈
的栈顶。
OS内核：通常将一些与硬件紧密相关的模块（中断
处理程序），各种常用设备的驱动程序，以及运行 频率较高的模块（时钟管理、进程调度）都安排在 紧靠硬件的软件层次中，使它们常驻内存，以便提 高OS的运行效率，并对它们加以特殊的保护。我
们把这一部分称为OS内核。
3.4.2 OS内核的功能
一 支撑功能：中断处理、时钟管理、原语操作
当阻塞进程所期待的事件出现时。则调用唤醒原语 wakeup（），将等待事件的进程唤醒。
唤醒原语执行的过程是：首先把被阻塞进程从等待该事件的阻 塞队列中移出，将其PCB中的阻塞状态改为就绪状态，然后把 该进程插入到就绪队列中。
Block 和wakeup是一对作用刚好相反的原语。
入口 保存当前进程的CPU现场
后，就把这个作业装入内存，并分配必要的资源， 创建进程，插入就绪队列。 3 提供服务：运行中的用户向系统提出请求后，系统专门建立一 个进程为用户服务。（打印请求） 由操作系统核心（系统程序模块）创建 4 应用请求：应用进程的需要，由它自己创建一个新进程，使新 进程以并发运行方式完成特定任务。（输入数据并 将处理结果输出到表格上） 由父进程创建
一 进程图
进程图是用来描述进程家族关系的有向树。
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
子进程可以继承父进程的所有资源，当子进程被撤消时，应将从父进程 那里获得的资源归还给父进程。 撤消父进程时也必须同时撤消其所有的子进程。
二 引起创建进程的事件 1 用户登录：在分时系统中，用户在终端键入登录命令后，若
是合法用户，系统建立一个进程，并插入就绪队列。 2 作业调度：批处理系统中，作业调度程序调度到某个作业以
1.中断处理：中断处理是内核最基本的功能。操作系统的重要 活动最终都将依赖于中断（系统调用、键盘命令的输入、进 程调度）。通常内核只对中断进行“有限的处理”然后便转 交给有关进程继续处理。
2.时钟管理：OS中的许多活动都需要时钟管理，例如：在时间 片轮转调度中，每当时间片用完时，由时钟管理产生一个中 断信号，促使调度程序重新调度。
内部标识符：为了方便系统使用而设置的。在所有的OS 中，都为每一个进程赋予一个唯一的整数，作为内部标识符。 它通常就是一个进程的符号，为了描述进程的家族关系，还 应该设置父进程标识符以及子进程标识符。还可以设置用户 标识符，来指示该进程由哪个用户拥有。
2、处理机状态信息
处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的 内容所组成。
执行指针
就绪索引表
就绪表指针 阻塞表指针
阻塞索引表
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7
按索引方式组织PCB
3.3.4进程上下文
进程上下文： 是进程执行活动全过程的静态描述。包
括计算机系统中与执行该进程有关的各种 寄存器的值、程序段在经过编译之后形成 的机器指令代码集、数据集及各种堆栈值 和PCB结构。可按一定的执行层次组合，如 用户级上下文、系统级上下文等。
4 将该进程所拥有的全部资源，或者归还给它的父进程，或者 归还给系统。
5 将被终止进程（PCB）从所在队列（链表）中移出，等待其 它程序来搜索信息。
出错处理
入口 查进程链表或进程家族
有此PCB吗？
有
该PCB有子进程吗？
有
无 释放该进程所占有的资源
释放该PCB结构本身
返回
3.4.5 进程的阻塞与唤醒
3.原语操作：
原语：系统状态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。
机器指令级的 执行其间不允许中断
功能级的
作为原语的程序段不允许并发执行
（原语也是由若干条指令构成的，用于完成一定功能的过程）
原子操作：一个操作中的动作要么全做，要么全不做。
二 资源管理功能
1 进程管理：进程管理的全部或大部分功能都放在内核中。主要 因为这些模块的运行频率较高。
2 存储器管理：存储器管理软件的运行频率也较高，通常也将它 放在内核中。（内存分配与回收模块、内存保护与对换功能的 模块）
3 设备管理：各类驱动程序，缓冲管理等也都是存放在内存中的。 在操作系统中，通常把进程控制用程序段做成原语。用于
进程控制的原语有：创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原 语等。
3.4.3进程的创建
3.3.1进程控制块PCB
进程的静态描述：由三部分组成 PCB、有关程序段和该程序段对其进行操作的数
据结构集。 各部分的作用：
1 进程控制块：用于描述进程情况及控制进程运行所 需的全部信息。
2 程序段：是进程中能被进程调度程序在CPU上执行的 程序代码段。
3 数据段：一个进程的数据段，可以是进程对应的程 序加工处理的原始数据，也可以是程序执行后产生 的中间或最终数据。
3.3.2进程控制块中的信息
进程控制块中主要包括四个方面用于描述和控制进程运行 的信息。
1.进程标识符信息
进程标识符用于唯一的标识一个进程。一个进程通常有以 下两种标识符。
外部标识符。由创建者提供，通常是由字母、数字组成， 往往是用户（进程）访问该进程使用。外部标识符便于记忆， 如：计算进程、打印进程、发送进程、接收进程等。