进程描述与控制概要

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进程的三种状态及其转换
就 绪 时 间片 完 I/O完 成 进 程调 度
阻 塞
I/O请 求
执 行
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进程的另一个状态—— 挂起状态

尽管引入了多道程序设计，在内存中有多道程序 在共享处理机和外围设备，使得处理机利用率提 高，但由于其运行速度的悬殊，还可能出现在内 存中的所有进程都在等待CPU的情形。为了充分利 用CPU的宝贵资源，又引入了“挂起”状态。

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进程的三种基本状态


1）就绪(Ready)状态 2) 3) 阻塞状态
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1）就绪(Ready)状态

当进程已分配到除CPU以外的的所有必要资源后， 只要再获得CPU就可以立即执行，这时的进程状态 称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程 可能有多个，通常将他们排成一个队列，称为就绪 队列
起 ）
(2) 活动阻塞→静止阻塞。 (3) 静止就绪→活动就绪。（用激活原语将静止状态
变为活动状态）
(4) 静止阻塞→活动阻塞。
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进程控制块

进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不 能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行 的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。 或者说，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控 制和管理的。
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进程的特征和定义


1）结构特征 2) 动态性 3) 并发性 4) 5) 异步性
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1）结构特征

程序不能并发执行，为了使程序（含数据）能独立 运行，应为之配置一个进程控制块，即PCB；而由 程序段、相关的数据段和PCB三部分便构成了进程 实体，在早期的UNIX版本中把这三部分称为“进程 映像”。
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2）执行状态

进程已获得CPU，其程序正在执行。在单处理机系 统中，只有一个进程处于执行状态；在多处理器系 统中，则有多个进程处于执行状态。
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3）阻塞状态
正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执 行时，便放弃处理机而处于暂停状态，即进程的执 行受到阻塞，这种暂停的状态成为阻塞状态。 致使进程阻塞的典型事件有：请求 I/O，申请缓冲 空间等。通常将阻塞进程也排成队列，有的系统根 据阻塞的原因不同，而把处于阻塞状态的进程拍成 多个队列。
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2) 动态性
动态性是进程最基本的特征。它由创建而产生， 由调度而执行，由撤销而消亡，因而具有一定的 生命期。 而程序是静态的，它是一组有序指令的集合，并 存放于某种介质上，其本身并不具有运动的含义。

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3) 并发性

指多个进程共存于内存中，且能在一段时间内同时 运行。并发性是进程的重要特征，也成为OS的重要 特征。引入进程的目的也就是为了使多个进程能够 并发执行；而程序（没有建立PCB）是不能并发执 行的。
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1. 进程控制块中的信息（续）
2) 处理机状态 处理机状态信息主要是由处理机的各种寄存器中 的内容组成的。 ① 通用寄存器，又称为用户可视寄存器，它们是用 户程序可以访问的，用于暂存信息， 在大多数处 理机中，有 8~32 个通用寄存器，在RISC结构的计 算机中可超过 100 个；

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② 指令计数器，其中存放了要访问的下一条指令的地址；
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进程控制块中的信息
1)
进程标识符用于惟一地标识一个进程。一个进
(1) 内部标识符。在所有的操作系统中，都为每一 个进程赋予一个惟一的数字标识符，它通常是一个 进程的序号。 设置内部标识符主要是为了方便系 统使用。
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(2) 外部标识符。它由创建者提供，通常是由字母、 数字组成，往往是由用户(进程)在访问该进程时使 用。为了描述进程的家族关系， 还应设置父进程 标识及子进程标识。此外，还可设置用户标识，以 指示拥有该进程的用户
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引入挂起状态的其它原因
（1）终端用户的请求。
(2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要
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引入挂起状态后进程状态的转换

引入挂起状态后，又会增加从挂起状态（静止状态） 到非挂起状态（活动状态）的转换；或者相反。可 以有以下几种情况：
(1) 活动就绪→静止就绪。（通过挂起原语将其挂
第2章 进程描述与控制
进程的特征和定义 进程的三种基本状态 进程控制块 进程控制 线程和SMP 线程及其管理
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进程的引入
进程是现代操作系统中最重要的构件。操作
系统的重要功能就是创建、管理和终止进程。 为什么要在操作系统中引入进程这样一个概 念？
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进程的引入（续）

在多道程序环境下，程序的执行属于并发执行，这 时，程序将失去其封闭性，并具有间断性及不可再 现性的特征。这决定了通常的程序是不能参与并发 执行的，因为程序执行的结果是不可再现的。这样 程序的执行也就失去了意义
3
进程的引入（续）

为了使程序能并发执行，且为了使对并发执行的 程序加以描述和控制，人们引入了“进程”的概 念。为了能比较深刻地了解什么是进程，先对进 程的特征加以描述。
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1. 进程挂起的状态
由于I/O操作比CPU计算慢得多，故常会 出现内存中所有进程都等待I/O的现象。即使 运行多个程序，处理器在大多数时间仍处于 空闲状态。为此可采用交换方法，将内存中 的一部分进程转移到磁盘中。
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那么需要在进程行为模式中需增加一个新 的挂起状态，当内存所有进程阻塞时，操作 系统可将一进程置为挂起状态并交换到磁盘， 再调入另一进程执行。挂起状态与原有的阻 塞和就绪状态结合为阻塞挂起状态和就绪挂 起状态。
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4) 独立性

指进程实体是一个能独立运行，独立分配资源和 独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序 都不能作为一个独立的单位参与运行。
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5) 异步性

指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进， 或者说进程实体按异步方式运行。
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进程的定义
进程的定义有多种，比较典型的有： 1）进程是程序在处理器上的一次执行过程。 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的运行的过程，是 系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 通常人们定义进程为：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一个独立单位。