进程控制块的作用及定义
操作系统创建进程的流程
操作系统创建进程的流程一、引言在计算机科学中，进程是指计算机中正在运行的一个程序实例。
操作系统负责管理和控制进程的创建、执行和终止。
进程的创建是操作系统的重要功能之一，本文将详细介绍操作系统创建进程的流程。
二、进程的定义进程是指在计算机系统中正在运行的一个程序实例，它具有独立的内存空间和执行环境。
每个进程都有自己的标识符（PID）和状态，可以并发地执行不同的任务。
三、进程的创建流程操作系统创建进程的流程大致可以分为以下几个步骤：1. 程序加载：首先，操作系统需要将要执行的程序从存储介质（如硬盘）加载到内存中。
这涉及到磁盘读取和内存分配等操作。
2. 内存分配：在将程序加载到内存中后，操作系统需要为新进程分配一块独立的内存空间。
这样，进程就可以在自己的地址空间中执行，而不会与其他进程相互干扰。
3. 上下文切换：在为新进程分配内存空间后，操作系统需要保存当前进程的上下文信息，包括程序计数器、寄存器等。
然后，操作系统将控制权转移到新进程，开始执行它的代码。
4. 初始化：新进程开始执行后，操作系统需要对其进行初始化。
这包括设置进程的状态、打开文件描述符、建立与其他进程的通信等。
5. 执行程序：一旦新进程被初始化，操作系统就会开始执行该进程的代码。
进程可以执行一系列指令，访问内存和设备资源，并进行各种计算和操作。
6. 进程调度：在多任务环境下，操作系统需要合理地调度进程的执行顺序。
进程调度算法可以根据不同的策略来选择下一个要执行的进程，如时间片轮转、优先级调度等。
7. 进程终止：当进程完成其任务或发生错误时，操作系统会终止该进程的执行。
在终止进程之前，操作系统会释放进程占用的内存和资源，并通知其他相关进程。
四、进程控制块（PCB）操作系统创建进程时，会为每个进程分配一个进程控制块（PCB），用于保存进程的相关信息。
PCB包括进程的标识符、状态、优先级、程序计数器、寄存器、内存分配信息等。
PCB的存在使得操作系统能够有效地管理和控制进程的创建、执行和终止。
第二讲 进程管理(1)--进程控制
N=account;
N=N+200; account=N;
建立一个能够描述程序的执行过程并且能用来共享资 源的基本单位。
2.1.5 进程的定义和特征
一、进程（Process) 进程是程序在一个数据集上的运行过程，是系统 进行资源分配和调度的一个独立单位。
其它定义：
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”。
2.2 进程的描述
系统中需要有描述进程存在和能够反映其变化的物理实体，即进程的静态 描述。进程的静态描述由三部分组成：进程控制块PCB，有关程序段和该 程序段对其进行操作的数据结构集。
进程控制块PCB包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是 进程动态特征的集中反映。 系统根据PCB感知进程的存在和通过PCB中所包含的各项变量的变化，掌 握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的。
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2.2.1 进程控制块
4）进程控制信息：
程序和数据的地址——指程序和数据所在的内存或外存首地址； 进程同步和通信机制——如信号量、消息队列指针等，它们可能全 部或部分地存放在PCB中； 资源清单——是一张列出了除CPU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； 链接指针——它给出本进程（PCB）所在队列中下一个进程的PCB的 首址。
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2.3.1 进程的基本状态
进程的挂起/解挂状态
一、设臵原因
1、用户需要 ：中间结果与预期不符； 2、操作系统需要：系统某些功能故障； 3、系统负荷过重 4、父进程需要 5、对换的需要
二、设臵挂起状态后进程状态的转换
操作系统课后部分习题及答案
第2章操作系统的运行环境2.2 现代计算机为什么设置目态/管态这两种不同的机器状态？现在的lntel80386设置了四级不同的机器状态（把管态又分为三个特权级），你能说出自己的理解吗？答：现在的Intel 80386把执行全部指令的管态分为三个特权级，再加之只能执行非特权指令的目态，这四级不同的机器状态，按照系统处理器工作状态这四级不同的机器状态也被划分管态和目态，这也完全符合处理器的工作状态。
2.6 什么是程序状态字？主要包括什么内容？答：如何知道处理器当前处于什么工作状态，它能否执行特权指令，以及处理器何以知道它下次要执行哪条指令呢？为了解决这些问题，所有的计算机都有若干的特殊寄存器，如用一个专门的寄存器来指示一条要执行的指令称程序计数器PC，同时还有一个专门的寄存器用来指示处理器状态的，称为程序状态字PSW。
主要内容包括所谓处理器的状态通常包括条件码--反映指令执行后的结果特征；中断屏蔽码--指出是否允许中断，有些机器如PDP-11使用中断优先级；CPU的工作状态--管态还是目态，用来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一般用户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其它的特殊权力。
2.11 CPU如何发现中断事件？发现中断事件后应做什么工作？答：处理器的控制部件中增设一个能检测中断的机构，称为中断扫描机构。
通常在每条指令执行周期内的最后时刻中扫描中断寄存器，询为是否有中断信号到来。
若无中断信号，就继续执行下一条指令。
若有中断到来，则中断硬件将该中断触发器内容按规定的编码送入程序状态字PSW的相应位（IBM-PC中是第16~31位），称为中断码。
发现中断事件后应执行相中断处理程序，先由硬件进行如下操作：1、将处理器的程序状态字PSW压入堆栈2、将指令指针IP（相当于程序代码段落的段内相对地址）和程序代码段基地址寄存器CS的内容压入堆栈，以保存被子中断程序的返回地址。
3、取来被接受的中断请求的中断向量地址（其中包含有中断处理程序的IP，CS的内容），以便转入中断处理程序。
第二章、进程的描述与控制
第⼆章、进程的描述与控制第⼆章、进程的描述与控制2.1 前趋图和程序执⾏2.1.1 前趋图概念：所谓前趋图：指⼀个有向⽆循环图（DAG）,它⽤于描述进程之间执⾏的先后顺序。
2.1.2 程序顺序执⾏特征：顺序性封闭性：指程序在封闭的环境中运⾏，程序运⾏时独占全机资源，资源的状态只有本程序才能改变，程序⼀旦开始执⾏，其执⾏结果不受外界因素影响可再现性：只要条件相同还会得到相同的执⾏结果。
2.1.3 程序并发执⾏特征：间断性失去封闭性不可在现性2.2进程的描述2.2.1 进程的定义和特征定义为了使程序并发执⾏，并且可以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。
为了使参与并发执⾏的每个程序都能独⽴运⾏，在操作系统中必须为之分配⼀个专门的数据结构，称为进程控制块（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。
因此进程的定义为：由程序段、相关的数据段和由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成的进程实体。
⽐较典型的定义有：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结合上运⾏的过程，它是系统进⾏资源分配和调度的⼀个独⽴单位。
进程的特征动态性并发性独⽴性异步性2.2.2 进程的基本状态以及转换进程三种基本状态由于多个进程在并发执⾏时共享系统资源，致使他们在运⾏过程中呈现间断性的运⾏规律，所以进程在⽣命周期内可能具有不同状态。
⼀般⽽⾔，每个进程⾄少应处于以下三种基本状态：就绪（Ready）状态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就可以⽴即执⾏。
如果有多个就绪状态的进程。
就绪队列通常按照⼀定的策略排成⼀个队列，称该队列为就绪队列执⾏(Running)状态指进程已经获得CPU，其程序正在执⾏的状态。
在单处理机系统中，只有⼀个进程处于执⾏状态，⽽多处理机系统则有多个进程处于阻塞（Block）状态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，即进程的执⾏受到了阻塞。
计算机操作系统-汤小丹第4版复习讲义教程第2章进程
对于进程的定义，从不同的角度可以有不同的定义，其 中较典型的定义有：
(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。
进程与程序的主要区别
1）程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态概念。
图2-6 进程的五种基本状态及转换
2.2.3 挂起操作和进程状态的转换 1. 挂起操作的引入：使正在执行的进程暂停执行； 引入挂起操作的原因，是基于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
与挂起原语Suspend相应的是激活原语Active
如图2-9所示，OS管理的这些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，通 常进程表又被称为进程控制块PCB。
图2-9 操作系统控制表的一般结构
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。 (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。
图2-5 进程的三种基本状态及其转换
3. 创建状态和终止状态 1) 创建状态 如前所述，进程是由创建而产生。创建一个进程是个很 复杂的过程，一般要通过多个步骤才能完成：如首先由进程 申请一个空白PCB，并向PCB中填写用于控制和管理进程的 信息；然后为该进程分配运行时所必须的资源；最后，把该 进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。但如果进程所需的 资源尚不能得到满足，比如系统尚无足够的内存使进程无法 装入其中，此时创建工作尚未完成，进程不能被调度运行， 于是把此时进程所处的状态称为创建状态。
操作系统重点概念
1.CPU的两种运行模式：内核态（又称核心态、系统态、管态）与用户态（又称目态）。
2.指令是控制计算机执行某种操作的命令。
3.特权指令：是一类具有特殊权限的指令，只用于操作系统或其他系统软件，普通用户不能直接使用4.非特权指令：也称为用户指令或普通指令，是普通用户能够直接使用的指令。
这是指令集中除特权指令外的所有指令。
5.操作系统的用户观点与系统观点:用户观点：为用户提供使用计算机系统的接口与各种资源管理服务（从系统外部看）系统观点：管理与分配计算机系统硬件及软件资源。
因此，操作系统是计算机资源的管理者（从系统内部看6.操作系统：是控制与管理计算机系统内各种硬件与软件资源、有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口7.多道程序设计的基本思想：在内存中同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替地执行。
这些作业共享CPU与系统中的其他资源。
8.多道批处理系统优缺点：优点:系统资源利用率高；系统吞吐量大。
缺点:用户作业等待时间长；无交互性，用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力9.多道：系统在内存中存放多个作业，并且在外存上还保存大量的后备作业。
10.成批：系统按批次调度作业，而在系统运行过程中不允许用户与机器之间发生交互作用。
11.分时：对时间的共享。
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享12.Linux系统特点:与UNIX兼容；自由软件，源码公开；性能高，安全性强；便于定制与再开发；互操作性高；全面的多任务与真正的32位操作系统13.进程概念：程序在并发环境中的执行过程进程最根本的属性：是动态性与并发性进程的特征：动态性并发性独立性异步性批处理系统的特征：脱机多道成批处理分时系统的特征：多路性独立性及时性交互性14.进程间的相互关系主要分为如下三种形式：1.互斥——竞争同一资源而发生相互制约2. 同步——协同完成一项任务3. 通信——交换信息，合作完成一项工作15.进程与程序的区别与联系：（1）进程是动态概念，程序是静态概念（2）进程有并发性，程序没有（3）一个程序对应多个进程（4）进程有三个基本状态进程的三种状态及其转换16.进程控制块的作用：每个进程有唯一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制与管理；进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标识17.临界资源：一次仅允许一个进程访问的资源18.临界区：简称CS区进程中访问临界资源的那段程序代码19.原语是为完成某些特定的功能而编制的一段系统程序。
(完整版)计算机操作系统复习知识点汇总
《计算机操作系统》复习大纲第一章绪论1.掌握操作系统的基本概念、主要功能、基本特征、主要类型；2.理解分时、实时系统的原理；第二章进程管理1.掌握进程与程序的区别和关系；2.掌握进程的基本状态及其变化；3.掌握进程控制块的作用；4.掌握进程的同步与互斥；5.掌握多道程序设计概念；6.掌握临界资源、临界区；7.掌握信号量，PV操作的动作，8.掌握进程间简单同步与互斥的实现。
第三章处理机调度1.掌握作业调度和进程调度的功能；2.掌握简单的调度算法：先来先服务法、时间片轮转法、优先级法；3.掌握评价调度算法的指标：吞吐量、周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间；4.掌握死锁；产生死锁的必要条件；死锁预防的基本思想和可行的解决办法；5.掌握进程的安全序列，死锁与安全序列的关系；第四章存储器管理1.掌握用户程序的主要处理阶段；2.掌握存储器管理的功能；有关地址、重定位、虚拟存储器、分页、分段等概念；3.掌握分页存储管理技术的实现思想；4.掌握分段存储管理技术的实现思想；5.掌握页面置换算法。
第五章设备管理1.掌握设备管理功能；2.掌握常用设备分配技术；3.掌握使用缓冲技术的目的；第六章文件管理1.掌握文件、文件系统的概念、文件的逻辑组织和物理组织的概念；2.掌握目录和目录结构；路径名和文件链接；3.掌握文件的存取控制；对文件和目录的主要操作第七章操作系统接口1.掌握操作系统接口的种类；2.掌握系统调用的概念、类型和实施过程。
计算机操作系统复习知识点汇总第一章1、操作系统的定义、目标、作用操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。
设计现代OS的主要目标是：方便性，有效性，可扩充性和开放性.OS的作用可表现为：a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口；（一般用户的观点）b. OS作为计算机系统资源的管理者；（资源管理的观点）c. OS实现了对计算机资源的抽象.2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统（假脱机或联机输入输出方式）的联系和区别脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O 设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间，提高了I/O速度.由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的，或者说，它们是在脱离主机的情况下进行的，故称为脱机输入输出方式；反之，在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机（SPOOLing）输入输出方式假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度，同时还将独占设备改造为共享设备，实现了虚拟设备功能。
os02_2010
2.2.9 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 程序静态， – 程序可长期保存，进程有生存期 程序可长期保存， – 一个程序可对应多个进程，一个进程只能执行一 一个程序可对应多个进程，
个程序
2.3 线程与轻进程
P1:
send
P2:
sync
receive
2. 间接相互作用：发生在任何进程之间 间接相互作用：
P1
wait
P2
R
hold
２．２．８
进程控制
进程控制：指系统使用一些具有特定功 进程控制 指系统使用一些具有特定功 能的程序段来创建 创建、 能的程序段来创建、撤消进程以及完成 进程各状态间转换的一系列有效管理。 进程各状态间转换的一系列有效管理。 原语：是原子操作。 原语：是原子操作。一个操作中的所有 动作，要么全做，要么全不做， 动作，要么全做，要么全不做，不允许 中断。不可分割的操作。 中断。不可分割的操作。用于进程控制 的程序段。 的程序段。 用于进程控制的原语有：创建原语 创建原语； 用于进程控制的原语有 创建原语；撤 消原语；阻塞原语；唤醒原语等。 消原语；阻塞原语；唤醒原语
2.2 进程的引入(Cont.)
多道系统中的程序： 推进，暂停，推进，暂停，……. 推进，暂停，推进，暂停，……. 暂停：保存现场(断点，寄存器） 推进：恢复现场 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
2.2.1 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。