【操作系统】进程的描述与控制

【操作系统】进程的描述与控制

• 1. 前驱图和程序执行
  • 1.1 前驱图
  • 1.2 程序顺序执行
  • 1.3 程序并发执行
• 2. 进程的描述
  • 2.1 进程的定义
    • 2.1.1 进程控制块(PCB)
    • 2.1.2 进程的特征
  • 2.2 进程的基本状态及转换
    • 2.2.1 进程的三种基本状态
    • 2.2.2 创建状态和终止状态
  • 2.3 挂起操作和进程状态的转换
    • 2.3.1 挂起操作
    • 2.3.2 挂起操作的引入原因
    • 2.3.3 引入挂起后的进程状态转换
  • 2.4 进程管理中的数据结构
    • 2.4.1 操作系统中用于管理控制的数据结构
    • 2.4.2 进程控制块PCB的作用
    • 2.4.3 进程控制块中的信息
    • 2.4.4 进程控制块的组织方式
  • 2.5 进程控制【进程管理最基本功能】
    • 2.5.1 操作系统内核
    • 2.5.2 用户态以及系统态
    • 2.5.3 OS内核的功能
  • 2.6 进程的创建
    • 2.6.1 创建进程【引起其的事件】
    • 2.6.2 进程的创建【步骤】
  • 2.7 进程的终止
    • 2.7.1 进程终止【引起其的事件】
    • 2.7.2 进程终止【步骤】
  • 2.8 进程的阻塞与唤醒
    • 2.8.1进程的阻塞与唤醒【引起其的事件】
    • 2.8.2进程的阻塞与唤醒【步骤】
  • 2.9进程的挂起与激活
• 3. 进程同步
  • 3.1 进程同步的概念
    • 3.1.1 临界资源
    • 3.1.2 临界区
    • 3.1.3 同步机制应遵循的规则
  • 3.2 硬件同步机制
  • 3.3 信号量机制
  • 3.4信号量的应用
  • 3.5 管程机制
• 4. 经典进程的同步问题

1. 前驱图和程序执行

1.1 前驱图

1.2 程序顺序执行

程序顺序执行时的特征👇

• 顺序性
• 封闭性
• 可再现性

1.3 程序并发执行

程序并发执行时的特征👇

• 间断性
• 失去封闭性
• 不可再现性

2. 进程的描述

2.1 进程的定义

2.1.1 进程控制块(PCB)

为了使参与并发执行的每个程序都能独立地运行，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

• 系统利用PCB描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程
• 进程(又称进程实体、进程映像)【 由程序段、相关的数据段、PCB构成】
• 进程是程序的一次执行
• 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
• 进程是具有独立功能的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
• 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

2.1.2 进程的特征

• 动态性
• 并发性
• 独立性
• 异步性

2.2 进程的基本状态及转换

2.2.1 进程的三种基本状态

2.2.2 创建状态和终止状态

2.3 挂起操作和进程状态的转换

2.3.1 挂起操作

当挂起操作作用于某个进程时，该进程将被挂起，意味着此时该进程处于静止状态

• 如果进程正在执行->暂停执行
• 如果原本处于就绪状态->该进程暂不接受调度 与挂起操作对应的操作是激活操作

2.3.2 挂起操作的引入原因

2.3.3 引入挂起后的进程状态转换

2.4 进程管理中的数据结构

2.4.1 操作系统中用于管理控制的数据结构

进程表又称为进程控制块PCB

2.4.2 进程控制块PCB的作用

PCB用于描述进程的当前情况、管理进程运行的全部信息，是操作系统中最重要的记录型数据结构

2.4.3 进程控制块中的信息

• 进程标识符【包含外部标识符、内部标识符】
• 处理机状态
• 进程调度信息
• 进程控制信息

2.4.4 进程控制块的组织方式

• 线性方式
• 链接方式
• 索引方式

2.5 进程控制【进程管理最基本功能】

进程控制 主要包括【创建新进程、终止已完成进程、将因发生异常情况而无法继续运行的进程置于阻塞状态、负责进程运行中的状态转换】等功能

• 进程控制一般是由OS中的内核中的原语实现

2.5.1 操作系统内核

内核是一个操作系统的核心。它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统等等，决定着系统的性能和稳定性。是连接应用程序和硬件的桥梁。内核就是操作系统背后黑盒的核心。

2.5.2 用户态以及系统态

2.5.3 OS内核的功能

大多数OS内核都包括两大方面功能👇 支撑功能【中断处理、时钟处理、原语操作】 资源管理功能【进程管理、存储器管理、设备管理】

2.6 进程的创建

2.6.1 创建进程【引起其的事件】

2.6.2 进程的创建【步骤】

2.7 进程的终止

2.7.1 进程终止【引起其的事件】

2.7.2 进程终止【步骤】

2.8 进程的阻塞与唤醒

2.8.1进程的阻塞与唤醒【引起其的事件】

2.8.2进程的阻塞与唤醒【步骤】

2.9进程的挂起与激活

3. 进程同步

3.1 进程同步的概念

3.1.1 临界资源

3.1.2 临界区

3.1.3 同步机制应遵循的规则

• 空闲让进
• 忙则等待
• 有限等待
• 让权等待

3.2 硬件同步机制

1. 关中断

1. 利用Test-and-Set指令实现互斥
2. 利用Swap指令实现进程互斥

3.3 信号量机制

1. 整型信号量

3.4信号量的应用

3.5 管程机制

4. 经典进程的同步问题