进程表示与进程状态变化
2.2 进程的状态及转换
2.2 进程的状态及转换进程是操作系统中的基本执行单元，它的状态及其转换对于系统的正常运行具有重要的意义。
在本文中，我们将讨论进程的状态及各种状态之间的转换，以便更好地理解进程的运行机制。
进程的状态一般分为五种：（1）创建态（new）：当进程被创建但还未被执行时，它处于创建态。
此时，操作系统会为进程分配必要的资源，比如代码段、数据段、堆栈等，以便其能够执行。
（2）就绪态（ready）：当进程已经准备好执行时，但由于当前处理机正忙于执行其他进程，导致该进程无法执行时，它处于就绪态。
此时进程已经将所有必要的资源准备好，只需要分配到CPU才能运行。
（3）运行态（running）：当进程获得处理器时间并开始执行指令时，它处于运行态。
此时，进程会按照指令进行操作。
（4）阻塞态（blocked）：当进程由于某些原因无法继续执行时，它进入阻塞态。
比如，进程需要等待某个资源（如读取磁盘数据），或者它正在等待输入输出操作的结果。
（5）终止态（terminated）：当进程执行完毕或被强制终止时，它进入终止态。
此时，操作系统会释放进程所持有的资源，以便其他进程使用。
进程的状态之间可以相互转换。
在操作系统中，许多事件都可能导致进程状态的转换，比如中断请求、操作系统的调度、进程自身的请求等等。
下面我们来看几个具体的转换：（1）创建态-->就绪态：当操作系统为进程分配到必要的资源之后，进程会从创建态转换到就绪态。
此时进程已经准备好执行，只是没有获取到CPU的时间片。
（3）运行态-->就绪态：当进程执行完毕所有指令并主动释放CPU时间片时，它会从运行态转换到就绪态，等待下一次操作系统调度。
（4）运行态-->阻塞态：当进程需要等待某个事件发生时，它会从运行态转换到阻塞态。
比如，读取磁盘数据时就需要等待磁盘完成读取操作。
（5）阻塞态-->就绪态：当进程等待的事件已经发生或操作系统主动为其分配资源时，它会从阻塞态返回到就绪态，等待下一次操作系统调度。
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
简述进程的状态及其转换。
简述进程的状态及其转换。
由于程序的复杂性，操作系统会维护程序的许多状态，例如：运行、暂停、就绪、等待等，从而实现对程序的控制。
其中，每一个进程都有一个状态，可以通过状态转换将进程从一个状态转变到另一个状态，以实现对进程的控制。
一般而言，进程的状态包括几种：运行态、就绪态、挂起态、等待态、中断态等。
每一种状态都表示一个进程正在进行的活动，以及它的状态变化。
1、运行态：运行态是进程执行的主要状态，表示进程正在执行服务或任务。
运行态也可以理解为进程正在使用处理器资源。
2、就绪态：在就绪态中，进程已调度，但尚未分配处理器资源，此时，进程处于就绪状态，等待处理器资源，以便继续执行。
3、挂起态：挂起态表示进程正在等待某个条件，不能立即执行服务或任务，因此，进程处于挂起状态，被迫挂起，等待特定的条件，或某个确定的时间，以便继续执行。
4、等待态：等待态表示进程正在等待另一个进程，或者受阻，而不能继续执行，一旦满足了满足条件，进程可以继续执行。
5、中断态：中断态表示进程正在中断状态，它引发了操作系统的一些响应，比如：对中断信号的响应，而当进程处于中断态时，它只能等待操作系统的响应。
除了上述状态，还有一种特殊的状态终止状态。
它表示一个进程执行完毕，不再被操作系统使用或控制，因此，操作系统可以将它从内存中清除，节省内存资源。
当进程执行不同的服务和任务时，它会不断地变化，从一个状态转换到另一个状态。
这种变化由状态转换图示出。
常用的状态转换有三种：运行到就绪、运行到等待和就绪到运行。
(1)行到就绪：当进程完成一段时间的运行，或者运行到一定的时间，则它将会从运行状态转换到就绪状态，以等待下次运行；(2)行到等待：当进程需要等待某个条件时，或者某个外部设备的响应，则进程将会从运行状态转换到等待状态，以等待某个条件；(3)绪到运行：当处理器资源变得可用，待执行的服务完成，则处于就绪状态的进程就会由就绪状态转换为运行状态，以便继续执行服务或任务。
进程的三个基本状态及其转换
进程的三个基本状态及其转换
摘要：
1.进程基本状态的定义
2.进程状态的转换
3.进程状态转换的实际应用
正文：
1.进程基本状态的定义
在计算机科学中，进程是指正在运行的程序的实例。
进程具有一定的基本状态，这些状态可以反映进程的运行情况。
进程的三个基本状态是：运行（Running）、就绪（Ready）和等待（Waiting）。
- 运行状态：进程正在执行，计算机资源被占用。
- 就绪状态：进程已经准备好执行，但计算机资源尚未分配。
- 等待状态：进程因为等待某项操作完成而暂停执行，如等待输入输出操作完成。
2.进程状态的转换
进程在运行过程中，会根据其所处的环境和操作完成情况，在三个基本状态之间进行转换。
以下是进程状态转换的一些常见情况：
- 就绪状态转运行状态：当进程分配到计算机资源时，它将从就绪状态转换为运行状态，开始执行。
- 运行状态转就绪状态：当进程执行完毕或者遇到等待操作时，它会从运行状态转换为就绪状态，等待下一次执行。
- 等待状态转就绪状态：当进程等待的操作完成时，它会从等待状态转换为就绪状态，等待执行。
- 运行状态转等待状态：当进程需要执行某项操作（如输入输出）时，它会从运行状态转换为等待状态，等待操作完成。
3.进程状态转换的实际应用
了解进程状态转换对于编写高效的程序具有重要意义。
例如，在编写操作系统的调度算法时，需要考虑进程状态转换的规律，以便合理分配计算机资源，提高系统性能。
此外，在编写并发程序时，了解进程状态转换也有助于避免死锁等错误，保证程序正确运行。
第三章 操作系统进程管理(张尧学)
第24页
3.1.2 进程概念
操作系统的特性之一是并发与共享，即在系统中 （内存）同时存在几个相互独立的程序，这些程序在 系统中既交叉地运行，又要共享系统中的资源，这就 会引起一系列的问题，包括：对资源的竞争、运行程 序之间的通信、程序之间的合作与协同等等。
第23页
3.程序并发执行的相互制约 在多道程序设计的环境下，程序是并发执行的。即
系统中有多道程序在“同时”执行，这些程序之间要 共享系统的资源，程序之间有共享资源（通信）的关 系。共享与竞争产生一系列的矛盾，这些矛盾实际上 是一种相互制约，有直接的，也有间接。
（1）资源共享 （间接制约关系） （2）进程合作 （直接制约关系）
要解决这些问题，用程序的概念已经不能描述程序 在内存中运行的状态，必须引人新的概念－－进程。
第25页
一. 进程的定义
1. 定义 • 行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发
生的活动称为进程（Dijkstra)。 • 进程是这样的计算部分，它是可以和其它计算并行的一
个计算。(Donovan) • 进程（有时称为任务）是一个程序与其数据一道通过处
操作系统的重要任务之一是使用户充分、有效地利用系统资源。 如何描述计算机程序的执行过程和作为资源分配的基本单位才
能充分反映操作系统的执行并发、资源共享及用户随机的特点 呢？这个概念就是进程。
第3页
进程管理就是针对CPU的管理（即处理机管理）；处理机管理 是操作系统的基本管理功能之一，它所关心的是处理机的分配 问题。也就是说把CPU（中央处理机）的使用权分给某个程序， 通常把这个正准备进入内存的程序称为作业，当这个作业进入 内存后我们把它称为进程。处理机管理分为作业管理和进程管 理两个阶段去实现处理机的分配，常常又把直接实行处理机时 间分配的进程调度工作作为处理机管理的主要内容。
头歌进程描述与状态
头歌进程描述与状态一、进程标识每个进程都有一个唯一的标识，称为进程ID（PID）。
它是操作系统分配给每个进程的唯一代码，用于在系统内唯一标识该进程。
二、父进程标识每个进程都有一个父进程，父进程负责创建并启动子进程。
父进程的标识称为父进程ID（PPID）。
它标识了创建当前进程的父进程。
三、进程状态进程状态表示进程的当前运行状态，常见的进程状态有：1.运行状态（Running）：进程正在运行或在运行队列中等待运行。
2.阻塞状态（Blocked）：进程在等待某个事件（如I/O操作）完成而暂时停止运行。
3.就绪状态（Ready）：进程已经准备好运行，但因为其他进程正在运行而暂时无法获得CPU。
4.终止状态（Terminated）：进程已经结束运行。
四、进程优先级进程优先级是操作系统用于决定哪个进程先获得CPU资源的依据。
优先级高的进程更容易获得CPU资源。
五、CPU使用时间CPU使用时间表示进程在运行过程中占用的CPU时间总和。
它可以帮助我们了解进程的资源占用情况和性能表现。
六、内存使用情况内存使用情况表示进程在运行过程中占用的内存空间大小，包括代码、数据和堆栈等区域。
了解内存使用情况可以帮助我们优化程序或调整系统资源分配。
七、进程通信信息进程通信信息表示进程之间的通信方式和数据交换情况。
这涉及到信号传递、管道通信、共享内存等机制。
八、打开文件描述符列表打开文件描述符列表表示进程当前打开的所有文件和网络连接等信息。
这些文件描述符用于进程与外部资源交互。
九、进程间关系进程间关系表示进程之间的父子关系、同步关系等。
了解这些关系有助于更好地理解进程的运行情况和系统资源的使用情况。
进程的三个基本状态及其转换
进程的三个基本状态及其转换1. 什么是进程在计算机科学中，进程是指正在运行的程序的实例。
每个进程都有自己的内存空间、数据和执行状态。
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
2. 进程的三个基本状态进程的状态可以分为三个基本状态：运行状态、就绪状态和阻塞状态。
2.1 运行状态运行状态是指进程正在执行指令的状态。
当一个进程被CPU调度执行时，它就处于运行状态。
在运行状态下，进程会占用CPU资源，执行程序的指令。
2.2 就绪状态就绪状态是指进程已经具备运行的条件，正在等待CPU调度的状态。
当一个进程被创建或者等待某个事件发生时，它就处于就绪状态。
在就绪状态下，进程等待CPU的分配，一旦得到CPU资源，就可以进入运行状态。
2.3 阻塞状态阻塞状态是指进程由于某些原因无法继续执行，需要等待某个事件发生才能继续执行的状态。
当一个进程需要等待某个事件完成，比如等待用户输入或者等待某个资源就绪时，它就处于阻塞状态。
在阻塞状态下，进程不会占用CPU资源，处于等待状态。
3. 进程状态的转换进程的状态可以相互转换，主要有以下几种方式：3.1 进程创建当一个进程被创建时，它会进入就绪状态。
进程创建可以由操作系统或者其他进程触发。
在进程创建的过程中，操作系统会为进程分配资源，比如内存空间、文件描述符等。
一旦进程创建完成，它就可以被调度执行，进入运行状态。
3.2 进程调度进程调度是指操作系统根据一定的调度算法，从就绪状态中选择一个进程分配CPU资源，使其进入运行状态。
进程调度可以根据不同的策略进行，比如先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
进程调度的目的是提高系统的资源利用率和响应速度。
3.3 进程阻塞当一个进程需要等待某个事件发生时，它会进入阻塞状态。
比如等待用户输入、等待磁盘IO等。
在阻塞状态下，进程会释放CPU资源，等待事件发生。
一旦事件发生，进程就可以从阻塞状态转换为就绪状态，等待CPU调度执行。
3.4 进程唤醒当一个进程处于阻塞状态时，一旦等待的事件发生，它就可以被唤醒，进入就绪状态。
Linux进程状态解析之R、S、D、T、Z、X
很多操作系统教科书将正在CPU上执行的进程定义为RUNNING状态、而将可执行但是尚未被调度执行的进程定义为READY状态，这两种状态在linux下统一为 TASK_RUNNING状态。
进程从非TASK_RUNNING状态变为TASK_RUNNING状态，是由别的进程（也可能是中断处理程序）执行唤醒操作来实现的。执行唤醒的进程设置被唤醒进程的状态为TASK_RUNNING，然后将其task_struct结构加入到某个CPU的可执行队列中。于是被唤醒的进程将有机会被调度执行。
而进程从TASK_RUNNING状态变为非TASK_RUNNING状态，则有两种途径：1、响应信号而进入TASK_STOPED状态、或TASK_DEAD状态；2、执行系统调用主动进入TASK_INTERRUPTIBLE状态（如nanosleep系统调用）、或TASK_DEAD状态（如exit系统调用）；或由于执行系统调用需要的资源得不到满足，而进入TASK_INTERRUPTIBLE状态或TASK_UNINTERRUPTIBLE状态（如select系统调用）。显然，这两种情况都只能发生在进程正在CPU上执行的情况下。
进程状态变迁
进程自创建以后，状态可能发生一系列的变化，直到进程退出。而尽管进程状态有好几种，但是进程状态的变迁却只有两个方向——从TASK_RUNNING状态变为非TASK_RUNNING状态、或者从非TASK_RUNNING状态变为TASK_RUNNING状态。也就是说，如果给一个TASK_INTERRUPTIBLE状态的进程发送SIGKILL信号，这个进程将先被唤醒（进入TASK_RUNNING状态），然后再响应SIGKILL信号而退出（变为TASK_DEAD状态）。并不会从TASK_INTERRUPTIBLE状态直接退出。
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2. 进程控制结构
进程映像：进程执行程序、数据、栈。进程 映像如何存放在内存取决于存储管理机制 进程控制块PCB：系统管理控制进程运行用 的信息集合*
PCB含有以下三大类信息： • 进程标识信息。如本进程的标识；本进程
的产生者标识(父进程标识)；进程所属用 户标识 • 处理机状态信息保存区(栈式结构)。保存 进程的运行现场信息： 1. 用户可用寄存器。这是指用户程序可
运行→阻塞：当进程请求某样东西且必须 等待时，例如，当进程请求操作系统服务， 而操作系统得不到所需的资源，或进程请 求尚未完成，或进程要与其 它进程通讯，要接收对方还未发出的信件 时进程都会被阻塞。
阻塞→就绪：当进程要等待事件到来时， 它从阻塞变到就绪。*
状态变化图
New 被调度
进入就绪队列
Running
结束
Exit
等待事件 时间片完
Ready
Blocked 事件发生
可能的状态变化如下： 空→创建：一个新进程被产生来执行 一个程序 创建→就绪：当进程被创建完成，初 始化后，一切就绪，准备运行时变到 就绪态。（为了限制系统资源不过份 分散，也可以限制从New进入Ready状 态的进程数，这样做可以使系统内存， 内核用户页表空间等系统资源集中给 有限的进程使用。因此可能进程进入 创建状态但很长时间不能挂入就绪队 列，等操作系统把它调入时才可以分 配好所有资源，变为就绪状态）*
5.用进程运行现场初始值设置处理机 现场保护区。造一个进程运行栈帧
6.将进程置成就绪状态 7.置好父进程等关系域 8.将PCB表挂入就绪队列，等待时机
被调度运行 *
二.进程结束大致处理过程如下： 1.将进程状态改到结束状态 2.关闭所有打开文件，设备 3.释放用户进程程序文件映射和其他资源 4.进行相关信息统计 5.清理其相关进程的链接关系，如在UNIX 中，将该结束进程的所有子进程链到1 号进程，作为1号进程的子进程，并通 知父进程自己已结束 6.释放进程映像空间（对于虚存来说如： 交换区，所占物理页，将页表所占空间 返还系统） 7.释放进程控制块(PCB) 8.调用进程调度与切换程序 *
以使用的数据、地址寄存器 2. 控制和状态寄存器。如程序计数器
(PC)；程序状态字(PS) 3. 栈指针。过程调用/系统调用/中断处
理和返回时需要用到它*
• 进程控制信息 1. 调度和状态信息，用于操作系统调度进
程占用处理机 2. 进程间通信信息，与支持进程间通信相
关的各种标识、信号、信件等，这些信 息存在接收方的进程控制块中 3. 存储管理信息。包含有指向本进程映像 存储空间的数据结构 4. 进程所用资源。说明由进程打开、使用 的系统资源，如打开的文件等 5. 有关数据结构链接信息，进程可以链接 到一个进程队列中，或链接到相关的其 它进程PCB *
就绪→运行：处于就绪状态的进程被进程 调度程序选中后，就分配到处理机上来运 行.
运行→结束：当进程指示它已经完成或者 因错流产，当前运行进程会由操作系统作 结束处理
运行→就绪：处于运行状态的进程在其运 行过程中，分给它的处理机时间片用完而 让出处理机;在可剥夺的操作系统中，当有 更高优先级的进程就绪时，操作系统调度 程序可以将正运行进程从运行状态改变为 就绪状态，让更高优先级进程运行.*
进程状态变迁的一种实现方法:
就绪队列1
就绪队列2
...
就绪队列n
接收进程
超时
事件1发生
事件2发生 事件m发生
...
处理机 等事件1 等事件2 等事件m
1. 进程定义 进程：是一个有独立功能的程序关于某个数
据集合的一次运行活动。 特点：
• 动态性:可动态创建,结束,也可是精灵进程 • 并发性:可以被独立调度,占用处理机运行 • 独立性:尽量把并发事务安排到不同的进程 • 制约性:因访问共享数据或进程间同步而产
生制约 组成：操作系统表示/管理进程的PCB表以及 • 执行程序及处理数据 • 一片存放程序和数据的地址空间 • 一个栈区(一个用户栈,一个核心栈) • 进程使用的其他系统资源*
3.2 进程状态 3.2.1 进程的创建与结束等系统调用
一.进程创建处理过程大致为： 1. 接收进程运行现场初始值、初始优 先级、初始执行程序描述、其它资 源等参数 2. 请求分配进程描述块PCB空间，得到 一个内部数字进程标识 3. 用从父进程传来的参数初始化PCB表 4. 产生描述进程空间的数据结构，用 初始执行文件初始化进程空间，建 立程序段，数据段、栈段等 *
三. 进程等待系统调用
如 waitpid(pid,&statloc,opts) 系统调用， 进程发出此系统调用后，阻塞于内核、等待 pid所指进程运行结束 *
3.2.2 进程状态及变化 运行状态(Running)：当一个进程正在处理 机上运行时。 就绪状态(Ready)：一个进程获得了除处理 机之外的一切所需资源，一旦得到处理机 即可运行. 阻塞状态又称等待状态(Blocked)：一个进 程正在等待某一事件而暂 停运行时，如等 待某资源成为可用，等待输入 /输出完成。 创建状态(New)：一个进程正在被创建，还 没到转到就绪状态之前的状态。 结束状态(Exit)：一个进程正在从系统中消 失时的状态，这是因为进程结束或其它原 因流产所导致。*
第五讲 进程表示与进程状态变化
目的与要求：理解进程概念，掌握进程在系 统中的表示方法，理解进程的创建及其状态 变化。
重点与难点：进程表示与进程创建，状态转 换
习题:1, 2, 4, 5
第三章 进程与处理机管理
3.1 进程描述
进程：是系统中占用处理机及争夺其它系统 资源的实体。用户程序必须在进程中运行。 进程的引入： •为了能在作业内某作业步等I/O时,另一逻 辑上可并行作业步能使用CPU。引入进程 后,逻辑上可并行的作业步可在不同进程 中运行。处理机能在进程间切换。 •引入进程后原多道程序设计系统中的作业 可看成是只有一个进程的作业，作业间可 以并发，而作业内作业步间不能并发。而 新的作业则可包含多个进程。*