操作系统(2.2)--进程的描述与控制

简介: 由程序段、相关的数据段和进程控制块(PCB) 三部分便构成了进程的实体( 简称进程)。

目录


二、进程的描述


1.进程的定义和特征


1.1进程的定义


1.2进程的特征


2.进程的基本状态及转换


2.1进程的三种基本状态


2.2 三种基本状态的转换


2.3创建状态和中止状态


3.挂起操作和进程状态的转换


3.1 挂起状态的引入


3.2 引入挂起操作后三个进程状态的转换


3.3 引入挂起操作后五个进程状态的转换


4.进程管理中的数据结构


4.1操作系统中用于管理控制的


4.2 进程控制块PCB的作用


4.3 进程控制块中的信息


4.进程控制块的组织模块



二、进程的描述

1.进程的定义和特征

1.1进程的定义

由程序段、相关的数据段和进程控制块(PCB) 三部分便构成了进程的实体( 简称进程)。


为了使参与并发执行的每个程序(含数据)都能独立地运行,在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构,称为进程控制块(Process Control Block,PCB)。 系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程,进而控制和管理进程。

所谓创建进程,实质上是创建进程实体中的PCB;而撤消进程,实质上是撤消进程的PCB。

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。

其中较典型的进程定义有:


(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。

1.2进程的特征

进程和程序是两个截然不同的概念,除了进程具有程序所没有的PCB结构外,还具有

下面一些特征:


(1)动态性。进程的实质是进程实体的执行过程,动态性就是进程的最基本的特征。

(2) 并发性。是指多个进程实体同存于内存中,且能在一段时间内同时运行。

(3)独立性。在传统的OS中,独立性是指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。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。

(4)异步性,是指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。

2.进程的基本状态及转换

2.1进程的三种基本状态

(1)就绪(Ready)状态。这是指进程已处于准备好运行的状态,即进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后,只要再获得CPU,便可立即执行。

(2)执行(Running)状态。这是指进程已获得CPU,其程序正在执行的状态。

(3)阻塞(Block)状态。这是指正在执行的进程由于发生某事件(如I/O请求、申请缓冲区失败等)暂时无法继续执行时的状态,亦即进程的执行受到阻塞。

2.2 三种基本状态的转换

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2.3创建状态和中止状态

1)创建状态。一般而言,进程已拥有了自己的PCB,但进程自身还未进入主存,即创建工作尚未完成,进程还不能被调度运行,其所处的状态就是创建状态。

2)终止状态。进程的终止也要通过两个步骤:首先等待操作系统进行善后处理,然后将其PCB清零,并将PCB空间返还系统。当一个进程到达了自然结束点,或是出现了无法克服的错误,或是被操作系统所终结,或是被其他有终止。权的进程所终结,它将进入终止状态。

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3.挂起操作和进程状态的转换

3.1 挂起状态的引入

引入挂起状态的原因有:

(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


3.2 引入挂起操作后三个进程状态的转换

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3.3 引入挂起操作后五个进程状态的转换

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4.进程管理中的数据结构

4.1操作系统中用于管理控制的

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。

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4.2 进程控制块PCB的作用

(1)作为独立运行基本单位的标志(PCB是进程存在的惟一标志)。

(2)能实现间断性运行方式

(3)提供进程管理所需要的信息

(4)提供进程调度所需要的信息

(5)实现与其它进程的同步与通信


4.3 进程控制块中的信息

1)进程标识符

进程标识符用于惟一地标识一个进程。一个进程通常有两种标识符:

①内部标识符。在所有的操作系统中,都为每一个进程赋予了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。

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。


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。这些寄存器包括:

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;

②指令计数器,其中存放了要访问的下--条指令的地址;

③程序状态字PSW,其中含有状态信息,如条件码、中断屏蔽标志等;

④用户栈指针,指每个用户进程都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。


3)进程调度信息

在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息,包括:

①进程状态,指明进程的当前状态,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,优先级高的进程应优先获得处理机;

③进程调度所需的其它信息,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事件,指进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件,即阻塞原因。


4)进程控制信息

进程控制信息包括:

①程序和数据的地址,指进程的程序和数据所在的内存或外存地(首)址,以便再调度到该进程执行时,能从PCB中找到其程序和数据;

②进程同步和通信机制,指实现进程同步和进程通信时必需的机制,如消息队列指针、信号量等,它们可能全部或部分地放在PCB中;

③资源清单,即一张列出了除CPU以外的、进程所需的全部资源及已经分配到该进程的资源的清单;

④链接指针,它给出了本进程(PCB)所在队列中的下一个进程的PCB的首地址。


4.进程控制块的组织模块

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