3 进程和线程

第三章處理程序與執行緒的描述和排程

這個章節將詳細介紹Windows CE 系統中的處理程序(process) 和執行緒(thread)，並對Windows CE作業系統所使用的排程策略進行分析。處理程序是資源分配的基本單位，而執行緒是排程的基本單位。這一章的程式碼主要節選於[CEROOT]PRIVATE\WINCEOS\COREOS\NK\KERNEL\ 目錄的schedule.c、intrapi.c 以及[CEROOT]PRIVA TE\WINCEOS\COREOS\NK\INC 目錄的schedule.c、kernel.h的幾個檔案，其目的在於了解程式在開發執行時，對系統資源的共享以及程式的排程。

3.1 處理程序的定義和描述

3.1.1 處理程序概述

處理程序是一個具有一定獨立功能之程式的動態執行過程。處理程序由正文段(text)、用戶資料段(user segment) 以及系統資料段(system segment) 共同組成一個執行環境，負責處理器、記憶體和週邊等資源的分配和回收。處理程序是電腦系統資源的使用主體，是作業系統分配資源的基本單位。

處理程序具有動態性、獨立性、並行性和結構化等特徵。動態性是指處理程序具有動態的位址空間，位址空間的大小和內容都是動態變化的。位址空間的內容包括程式碼(指令執行和處理器狀態的改變)、資料(變數的生成和初始化) 和系統控制資訊(PCB (Process Control Block) 的生成和刪除)。獨立性是指各個處理程序的位址空間相互獨立，除非採用處理程序間通信服務，否則不能相互影響。並行性也稱為非同步性，是指從宏觀上來看，各個處理程序是同時獨立運行的。結構化是指處理程序對於位址空間的結構劃分，如程式碼段、資料段和核心段劃分。

我們必頇瞭解處理程序和程式的區別，程式是一個普通檔案，是一個程式碼指令和資料的集合，這些指令和程式碼儲存在磁片上成為可執行映射(Executable Image)，是一個靜態的實體。我們可以用下面簡單的方式了解處理程序和程式的關係：

1.處理程序和程式的關係

程式是處理程序的兩個重要組成之一。處理程序的主要目的是執行它所對應的程式。

2.處理程序和程式的區別

主要有以下三種：

●程式是靜態的，處理程序是動態的；

●程式可以在儲存設備(如：磁片) 上長期保存，而處理程序則是在

建立處理程序後產生，結束處理程序後消失。

●一個程式可以對應多個處理程序，但是一個處理程序只能對應一個程

式。例如：打開Word的兩個視窗，編輯兩個不同的文字檔，就對應到

兩個不同的處理程序。

3.1.2 Windows CE處理程序的描述

Windows CE的處理程序不同於Windows 98或Windows NT，最大差別在於Windows CE最多只可以支援32個處理程序在系統中同時運行，系統啟動的時候，將至少自動啟動四個處理程序，一個是NK.exe，用來提供作業系統中kernel 的服務，第二個是FILESYS.EXE，它用來提供相關檔案系統的服務，第三個是GWES.EXE，它用來提供對GUI系統的支援，第四個是DEVICE.EXE，它用來載入和管理週邊的驅動程式。他們佔據虛擬位址的前四個slots，一個slot有32MB 空間，詳見資料儲存部分的介紹，目前執行的處理程序將會對應到第一個slot (slot 0)。大部分的Windows CE系統，也會同時建立EXEPLORER.EXE處理程序﹔如果Windows CE系統正在與個人電腦相連，則會啟動REPLLOG.EXE和PAPISRV.EXE，他們用來管理個人電腦和Windows CE系統之間的連接服務。所以使用者可以啟動的處理程序最多大概有24個，或稍微多一點，但是對一般的使用來說，這是足夠的。

不同於Windows 98或Windows NT系統，Windows CE系統不支援一些功能，例如Windows CE系統不支援許多處理程序和與執行緒相關的函數。Windows CE系統不支援環境(environment)，所有與處理環境有關的Win32函數在Windows CE系統中並不存在。

3.1.3 Windows CE處理程序結構分析

在Windows CE中，每一個處理程序由一個程序結構來描述。也就是我們平時說的PCB。它定義於NK/INC/kernel.h。處理程序的所有資訊都保存在這個結構中，當系統建立一個處理程序時，將分配一個新的程序結構，處理程序結束時，這個結構將被回收。

與Windows 98或Windows NT的處理程序相比較，Windows CE處理程序包含比較少的狀態資訊。由於Windows CE不支援驅動程式及工作目錄(Working Directory) 的概念，所以每個處理程序不需要保存這些資訊。Windows CE也不需要保存一系列的環境變數，所以PCB中不需要有關於環境變數的部分。Windows CE不支援控制碼繼承，所以也不需要告訴處理程序這些相關的資訊。

由於以上種種原因，Windows CE處理程序的結構相對地簡單很多。

處理程序是系統資源分配的基本單位，為方便管理，在Windows CE中把處理程序當作物件(HANDLE hProc)。下面將簡單介紹一個程序結構的主要部分：●procnum：BYTE類別，目前處理程序的識別號碼(ID)，用來辨識不同的處

理程序。

●pProxList：存放proxy的佇列，LPPROXY結構的鏈結。

●hProc：這是此處理程序的控制碼，在呼叫SC_GetProcFromPtr時使用。●dwVMBase：DWORD類別，記錄處理程序在記憶體所占區域中的基底位址。

●pTh：一個處理程序可能擁有多個執行緒(詳見執行緒介紹部分)，pTh表示

當前處理程序中的第一個執行緒。

●BasePtr：LPVOID類別，指向載入.EXE可執行檔的基底指標。

●lpszProcName：LPWSTR類別，記錄處理程序的名稱。

●PfnEH：處理程序例外處理器，PEXCEPTION_ROUTINE類別。

●pMainTh：此處理程序所擁有的主執行緒，當主執行緒結束後，處理程序

也隨之結束。

●pmodResource：PMODULE類別，MODULE結構在NK/INC/kernel.h中所

定義。包含資源的模組指標，其中的資源可以被目前的處理程序用到。

●oe：openexe_t類別。指向可執行檔控制碼的指標。

為了讓讀者容易理解，下面列出Windows CE中所定義的程序結構。

程序的結構如下：