进程的引入（操作系统）

冷不防 2024-03-16 20:12 14阅读 0赞

**目录**

1、进程的概念

2、进程状态及状态转换

（1）进程的状态

（2）状态的转换

3、进程控制块（PCB）

4、进程的组成和上下文

5、进程的队列

6、进程的类型和特征

7、进程间相互联系与相互作用

8、进程的创建与撤销

9、进程与程序的联系与差别

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多道系统中的程序的活动规律：

推进=>暂停=>推进=>暂停=>…….

（获得资源=>失去资源=>获得资源=>失去资源=>……）

**暂停**：保存现场(PSW+PC=>寄存器）

**推进**：恢复现场(寄存器=>PSW+PC)

**暂停原因**：(1) 自身原因：等待资源，启动IO

(2) 剥夺CPU—给其它程序运行机会

## **1、进程的概念** ##

定义： 可参与并发执行的程序称为进程。 进程是具有一定独立功能的程序关于一个数据集合的一次运行活动。

定义强调两个方面：

*  动态：执行中的程序;
 *  并发：可与其他进程同时执行。

## 2、进程状态及状态转换 ##

### （1）进程的状态 ###

运行态(RUN): 占有CPU正在向前推进（在单处理器系统中任一时刻只能有一个进程处于运行态）

就绪态(READY): 可以运行，但未得到CPU

等待态(WAIT):也称为挂起态、阻塞态、睡眠态，进程本身不具备运行条件， 等待某一事件发生。

### （2）状态的转换 ###

就绪=>运行：获得处理机

运行=>就绪：剥夺处理机

运行=>等待：申请资源未得到，启动IO

等待=>就绪：得到资源，IO中断

![a5de724dc76248e99795db82efdb5986.png][]

![7473763b95c54c288dc9b50f548eb4f5.png][]

## 3、进程控制块（PCB） ##

标志进程存在的数据结构，其中保存系统管理进程所需的全部信息

**PCB内容：**(不同系统不尽相同)

进程标识(pid) 家族联系

进程状态 地址信息

现场信息 打开文件

调度参数 消息指针

所属用户(uid) 队列指针

## 4、进程的组成和上下文 ##

**进程的组成：**

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="6" style="text-align:center;">进程的组成</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="2" style="text-align:center;">进程控制块(process control block)</td> 
   <td colspan="4" style="text-align:center;">程序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="text-align:center;">建立进程=&gt;建立PCB</td> 
   <td style="text-align:center;">撤销PCB=&gt;撤销进程</td> 
   <td style="text-align:center;">代码(code)</td> 
   <td style="text-align:center;">数据(data)</td> 
   <td colspan="2" style="text-align:center;">堆栈(stack+heap)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="4" style="text-align:center;"></td> 
   <td style="text-align:center;">栈：保存返回点、参数、返回值、局部变量</td> 
   <td style="text-align:center;">堆：动态变量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**进程的表记：**进程（程序）开始运行时，由Linux系统调用自己的系统函数，在内存中开辟task\_struct结构体，又叫进程表。

![bd0a8a1c32a04f6ea1604755526d2662.png][]

**进程上下文（process context)** ：进程的物理实体与支持进程运行的物理环境统称为进程上下文 PCB+程序

**系统环境**：地址空间，系统栈，打开文件表，…

**上下文切换（context switch)：** 由一个进程的上下文转到另外一个进程的上下文

**系统开销（system overhead) ：**运行操作系统程序完成系统管理工作所花费的时间和空间

## 5、进程的队列 ##

PCB构成的队列：（不一定FIFO，单向或双向）

![cd81c00003cc49d2977513c9a9bc0491.png][]

1. 就绪队列：系统一个或若干个（根据调度算法确定）

2. 等待队列：每个等待事件一个

3. 运行指示字：每个处理机一个

![7a4182edb2104e5b974ae3f8a6880187.png][] 进程队列的模型

## 6、进程的类型和特征 ##

**进程类型**

*  系统进程：运行操作系统程序，完成系统管理(服务)功能. 例如：UNIX \#0 -- sched, \#1 -- init
 *  用户进程：运行用户(应用)程序，为用户服务。 例如：UNIX vi, shell, cc

**进程的特征**

并发性：可以与其它进程一道向前推进；

动态性：动态产生、消亡，生存期内状态动态变化；

独立性：一个进程是可以调度的基本单位；

交往性：同时运行的进程可能发生相互作用；

异步性：进程以各自独立，不可预知的速度向前推进；

结构性：每个进程有一个PCB。

## 7、进程间相互联系与相互作用 ##

**相互联系**

*  相关进程 ：同一家族的进程 可以共享文件，需要相互通讯，协调推进速度… 父进程可以监视子进程，子进程完成父进程交给的任务。
 *  无关进程 ：没有逻辑关系、同时执行的进程。 有资源竞争关系，互斥、死锁、饿死。

**相互作用**

1. 直接相互作用：发生在相关进程之间

![6c0938b2fb654b6dbabb8acb8d69e121.png][]

2. 间接相互作用：发生在任何进程之间

![a93c41ba4a504f44ae2eda1cda43248f.png][]

## 8、进程的创建与撤销 ##

**进程的创建**

建立PCB，分配内存，加载程序，入就绪链

UNIX：pid=fork()，exec(prog,args)

**进程的撤销**

去配资源，撤销PCB，通知父进程

UNIX：exit() vs. kill 除初始进程外，其它进程由(父)进程创建，并形成进程家族。

## 9、进程与程序的联系与差别 ##

进程与程序的联系

*  进程包括一个程序
 *  进程存在的目的就是执行这个程序

进程与程序的差别

*  程序静态，进程动态
 *  程序可长期保存，进程有生存期
 *  一个程序可对应多个进程，一个进程只能执行一个程序

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