进程控制结构
进程语句的语法结构及解释
进程语句的语法结构及解释
进程语句是一种编程语言中用于描述并发执行的程序的语法结构。
它通常用于并发编程或多线程编程中，用于创建、管理和控制多个并发执行的进程或线程。
进程语句的语法结构可以根据具体的编程语言而有所不同，但通常包括以下几个关键部分：
1. 进程声明，用于声明一个进程或线程，通常包括进程名、参数列表等信息。
2. 进程体，进程体是进程语句的主体部分，用于描述进程的具体执行过程。
它可以包含一系列的语句、表达式和控制结构，用于实现进程的功能。
3. 进程调用，进程调用用于启动或执行一个进程。
在进程语句中，可以通过调用进程的名称和传递参数来启动一个进程。
4. 进程同步，进程同步用于控制多个进程之间的执行顺序和互斥访问共享资源。
常见的进程同步机制包括互斥锁、信号量、条件
变量等。
进程语句的解释可以根据具体的编程语言而有所不同。
在并发编程中，进程语句可以用于实现并发执行的程序，将任务分解为多个独立的进程或线程，从而提高程序的执行效率和资源利用率。
通过合理的进程调度和进程同步机制，可以实现并发执行的程序的正确性和稳定性。
总之，进程语句是一种用于描述并发执行的程序的语法结构，它包括进程声明、进程体、进程调用和进程同步等关键部分。
它在并发编程中起着重要的作用，可以提高程序的执行效率和资源利用率。
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
程序的三种基本控制结构
程序的三种基本控制结构顺序结构选择结构循环结构一、顺序结构：顺序语句由语句序列组成，程序执行时，按照语句的顺序，从上而下，一条一条地顺序执行如：store 'Visual FoxPro' to nameAge = 4'My name is ' + name + ', I am ' ;+ str(Age) + ' years old'二、选择结构：分支语句根据一定的条件决定执行哪一部分的语句序列。
1、单分支结构格式：if<条件><语句序列>endif例程1：clearuse sbwait ‘是否打印？（y/n）’to aif upper(a)=’Y’wait ‘请接好打印机！按任意键后打印’list to printendif2、双分支选择格式：if<条件><语句序列1>else<语句序列2>endif例程2：clearset talk offaccept ‘请输入密码：’ to mmif mm<>’abc’’你无权使用本系统’quitelse’欢迎使用本系统’endifset talk onif语句的嵌套：在一个if语句中包含另一个语句的程序结构例程3：根据输入的x值，计算下面分段函数的值，并显示结果。
2x-5 (x<1)Y=2x (1<=x<10)2x+5 (x>=10)input ‘请输入x的值：’to xif x<1y=2*x-5elseif x<10y=2*xelsey=2*x+5endifendif?’分段函数的值为’+str(y)3、多分支结构格式：DO CASECASE 〈逻辑表达式1〉〈语句组1〉CASE 〈逻辑表达式2〉〈语句组2〉…CASE 〈逻辑表达式n〉〈语句组n〉[OTHERWISE]〈语句组〉ENDCASE3 / 35例程4：输入某学生成绩，并判断其成绩等级：100-90分为优秀，89-80分为良好，79-70分为中等，69-60分为差，60分以下为不及格。
第4章 进程控制
通信信息
进程间进行通信时所记录的有关信息
家族联系
指明本进程与家族的联系 占有资源清单
进程的特征
结构特征：进程除了程序段、数据段还 包括PCB 动态性：进程是一个程序的执行，是动 态的，是有生命周期的。 并发性：多个进程实体能同存于内存中， 且在一段时间内同时运行。 独立性：独立运行，独立申请资源，独 立接受调度。 异步性：进程按各自独立的、不可预知 的速度向前前进。 动态性和并发性是进程的最基本特征。
进程等待原语的实现
入口
保护进程的CPU现场到PCB结构中
置该进程为”等待”状态
将该进程PCB结构插入到等待队列中
转进程调度
5. 进程唤醒 进程唤醒原语的形式 当处于等待状态的进程所期待的事件来到时， 由发现者进程使用唤醒原语叫唤醒它。 wakeup(chan) 入口参数chan：进程等待的原因。 进程唤醒原语的功能 当进程等待的事件发生时，唤醒等待该事件的 进程。
响了程序速度。
程序的并发执行使得程序失去了顺序 性，封闭性和可再现性，用“程序” 无法描述这些特征，因此引入了“进 程这个概念”。
4.2 进程的概念 4.2.1进程的定义
1. 进程定义
什么是进程 所谓进程，就是一个程序在给定活动空间和初始环 境下， 在一个处理机上的执行过程。
进程与程序的区别
程序是静态的概念；进程是动态的概念
进程是一个独立运行的活动单位
进程是竞争系统资源的基本单位
一个程序可以对应多个进程；一个进程至少包含一
个程序。
2. 进程的状态
进程的基本状态
运行状态(running)
该进程已获得运行所必需的资源，它的程序正在处理机 上执行。
等待状态(wait)
操作系统的进程管理机制
操作系统的进程管理机制
操作系统的进程管理机制是指操作系统对进程的创建、调度、同步、通信和终
止等各种操作的管理方式。
进程是程序的执行实例，每个进程都有自己的地址空间、数据和代码段，以及执行时的状态信息。
首先，操作系统的进程管理机制包括进程的创建。
当用户启动程序时，操作系
统会创建一个新的进程来执行这个程序。
进程的创建包括为进程分配资源、初始化进程控制块等步骤。
其次，操作系统的进程管理机制涉及进程的调度。
进程调度是指操作系统根据
一定的策略从就绪队列中选择一个进程来执行。
常见的调度算法包括先来先服务、短作业优先、优先级调度、时间片轮转等。
此外，操作系统的进程管理机制还包括进程的同步与互斥。
在多进程环境下，
进程之间需要进行同步和互斥操作，以确保数据的一致性和正确性。
常用的同步机制有信号量、互斥锁、条件变量等。
进程的通信也是操作系统的进程管理机制的重要部分。
进程之间需要进行信息
交换和共享数据，常用的通信方式包括管道、消息队列、共享内存和信号量等。
通过这些通信方式，进程可以实现协作工作和数据传输。
最后，操作系统的进程管理机制也包括进程的终止。
当进程完成任务或发生错
误时，操作系统会终止该进程，并释放其占用的资源。
进程终止时，操作系统会清理进程控制块、关闭文件描述符和释放内存等。
总的来说，操作系统的进程管理机制是确保多个进程能够有序地执行、协作工
作和共享资源的重要手段。
通过合理的进程管理机制，操作系统可以提高系统的性能和可靠性，提升用户体验。
进 程 控 制
（3）算法特点
多级反馈轮转算法主要有以下几个方面的特点： 1） 较快的响应速度和短作业优先。 2） 输入/输出进程优先。 3）运算型进程有较长的时间片。 4）采用了动态优先级，使那些较多占用珍贵资源CPU的进程优
先级不断降低；采用了可变时间片，以适应不同进程对时间 的要求，使运算型进程能获得较长的时间片。 总之，多级反馈轮转算法不仅体现了进程之间的公平性、进程 的优先程度，又兼顾了用户对响应时间的要求，还考虑到了 系统资源的均衡和高效率使用，提高了系统的吞吐能力。
（1）该进程已完成所要求的功能而正常终止； （2）由于某种错误导致该进程非正常终止； （3）祖先进程要求撤消某个子进程。
无论哪一种情况导致进程被撤消，进程必须释放它占 用的各种资源和PCB本身，以利于资源回收利用。
进程撤消由两部分构成，如下图所示。
子进程入口
释放资源
清除PCB除进 程ID外的内 容 通知父进程
（1）多级反馈队列
多级反馈轮转算法的核心是就绪进程的组 织采用了多级反馈队列。
多级反馈队列是将就绪进程按不同的时 间片长度（即进程的不同类型）和不同 的优先级排成多个队列，如图 (a)所示。 而且一个进程在其生存期内，将随着运 行情况而不断地改变其优先级和能分配 到的时间片长度，即调整该进程所处的 队列。
（1）机器指令级原语。这类原语的特点 是执行期间不允许中断，在操作系统中它
是个不可分割的基本单位。例如
“X=X+1”，其实是由以下汇编语句组成：
LOAD ADDI STORE
A，X A，1 A，X
（2）功能级原语。其特点是作为原语的 程序段不允许并发执行。
返回
进程控制原语就是操作系统中用于创建、撤 消进程以及完成进程各状态间转换的特殊程 序。
程序设计语言中常见的三种控制结构
程序设计语言中常见的三种控制结构在程序设计语言中，控制结构是指用于控制程序执行流程的语句或语法。
常见的控制结构有三种，分别是顺序结构、选择结构和循环结构。
一、顺序结构顺序结构是指程序按照代码的书写顺序依次执行，没有任何跳转或分支。
这种结构是最简单的结构，也是程序中最基本的结构。
在顺序结构中，每一条语句都会被依次执行，直到程序结束。
例如，下面的代码就是一个简单的顺序结构：```a = 1b = 2c = a + bprint(c)```这段代码中，首先给变量a赋值为1，然后给变量b赋值为2，接着将a和b相加并将结果赋值给变量c，最后输出变量c的值。
这些语句按照书写顺序依次执行，没有任何跳转或分支。
二、选择结构选择结构是指程序根据条件的不同而选择不同的执行路径。
在选择结构中，程序会根据条件的真假来决定执行哪一条语句或语句块。
常见的选择结构有if语句和switch语句。
1. if语句if语句是最常见的选择结构，它的语法如下：```if 条件:语句块1else:语句块2```其中，条件是一个表达式，如果表达式的值为True，则执行语句块1；否则执行语句块2。
if语句可以嵌套使用，例如：```if 条件1:语句块1elif 条件2:语句块2else:语句块3```这段代码中，如果条件1为True，则执行语句块1；如果条件1为False，但条件2为True，则执行语句块2；否则执行语句块3。
2. switch语句switch语句是一种多分支选择结构，它的语法如下：```switch 表达式:case 值1:语句块1breakcase 值2:语句块2break...default:语句块n```其中，表达式是一个值，case后面跟着的是一个常量或表达式，如果表达式的值等于case后面的值，则执行对应的语句块。
如果没有任何一个case的值与表达式的值相等，则执行default后面的语句块。
break语句用于跳出switch语句。
第3章 进程控制
UNIX 进 程 描 述
§5 什么是进程(Process、Task)
四 、
例2：当进行中断处理和系统调用时，都将涉及进程上下 文的保存和恢复，此时系统所保存和恢复的是 的上 下文。 A.系统进程 C.不同进程 B.同一个进程 D.其它进程 。
UNIX 进 程 描 述
例3：进程上下文包括如下各项，除了 A.用户打开文件表 C.中断向量 B.PCB D.核心栈
§4 Bernstein条件
例2：已知求值公式(A2+3B)/(B+5A)，若A、B已赋值，试画出 该公式求值过程的前趋图。 分析： S1: x1=A*A S2: x2=3*B S3: x3=5*A S4: x4=x1+x2
S5: x5=B+x3 S6: x6=x4/x5
§5 什么是进程(Process、Task)
PCB
§5 什么是进程(Process、Task)
三 、 进 程 控 制 块
例1：在操作系统中， 位。 A. 程序 B.进程 是竞争和分配资源的基本单 C.作业 D.用户 的，
例2(大连理工）进程与程序的主要区别在于进程是 而程序是 的。一个程序可对应 个进程。
进程是动态的概念，而程序是静态的概念。 进程可执行一或多个程序，程序可为多个进程并发执行。 进程是暂存的，而程序可作为资料长期保存。
§2 前趋图
前趋图是描述并发序列时序关系的有向无循环图。 二、前驱(偏序)关系→ 3.前趋图中，没有前趋的结点称作初始结点，没 有后继的结点称作终止结点。
§3 程序并发执行
eg:有一组计算程序。
多道并行
§3 程序并发执行
一、失去连续性，呈现间断性。
多道并行
§3 程序并发执行
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进程控制结构
操作系统管理和控制一个进程需要什么信息呢？操作系统必须建立一个表格描述该进程的存在及状态。
这个表格被称为进程控制块。
它描述了进程标识空间、状态、控制等信息。
1.进程映像
首先论述除了操作系统管理的进程标识空间、状态、控制等信息外，进程还包含些什么内容。
一个进程至少执行一个或一系列可执行程序，这些程序往往以文件形式存放于外存中，程序文件中还包含局部变量、全局变量数据以及常数定义。
因此，一个进程将包含足够的存储空间来存放进程的程序和数据以便执行。
为了执行程序，操作系统还必须为进程分配一个栈区，用来保存过程调用时的现场。
如果进程要执行多个程序文件中的程序，操作系统则提供相应的系统调用来支持新程序及数据对老程序数据在座空间的覆盖。
同一个程序可以由多个进程分别执行，当然，不同的进程虽然执行的是相同的程序，但是处理不同的数据，这个程序称为共享程序。
编制共享的技术是研制软件（包括操作系统）的重要技术。
可共享的程序必须是纯代码（Pure Code），或者称为可再入（Re-entry）的代码。
所谓纯代码是指在其执行过程中不改变自身的代码，通常它只能由指令和常数组成。
任何一个程序逻辑上都可以将其分为两部分：执行过程中不改变自身的不变部分和可变的工作区、变量部分。
程序内的指令、常量本身不会因程序的执行发生不同的变化。
显然，纯代码中若仅包含指令和常量，则不会因为被多个进程以交替方式执行而发生执行错误。
为了使程序能成为纯代码，有效的方法是高潮将其中的可变部分从程序体内移出作为进程相关的环境信息。
类似于C语言的存储分配方法，程序内的变量被定义在“运行栈”上存储。
由于“运行栈”作为各进程自身内部的环境信息，每个进程均单独有一个“运行栈”，因此不会发生执行时的中间结果相互覆盖。
由操作系统管理控制进程用的标识和特性信息集合称为进程控制块。
（Process Control Block），程序、数据，栈的集合称为进程映像（Process Image）。
没有进程映像，进程就不知道运行什么程序。
进程映像的定位取决于存储管理机制，在以前的实存系统中，进程运行时进程映像都存在于主存中，现在操作系统几乎都采用了页式虚存管理机制，操作系统为进程独立的虚空间，在进程创建时会分配并初始化进程的虚空间，进程执行新的程序时也会用新的进程映像初始化进程虚空间。
初始化进程虚空间是指建立外在中的可执行程序文件与虚空间程序区的映射关系，并依照外在挂靠程序文件中局部变量，全局变量数据说明分配虚空间的并对其初始化，不要分配好栈区。
对数据区的栈区还需要在外在分配相应的页交换空间，以便将数据和栈页交换出内在时保存页面内容。
操作系统为了定位这些虚空间区域，为了管理这些虚空间区域内外存的交换，设计了页表数据结构，该数据结构说明了进程虚空间的占用情况。
页面在外在中的位置、内在中有无副本、内外存的一致性状态等。
2.进程控制块
操作系统管理着大量的进程，进程管理信息可以被认为存放于进程控制块中。
各操作系统的实现方式不同，信息的组织方法也不一样。
下面先介绍操作系统管理进程用到的数据。
进程控制块包含有下述三大类信息。
1）进程标识信息
在进程控制块中存放的标识信息主要有本进程的产生者标识（父进程标识）、进程所属的用户标识。
2）处理机状态信息
这指进程的运行现场信息，主要包括：
（1）用户可用的寄存器或通用寄存器。
这是指用户程序可以使用的数据或地址寄存器，一般有几十个，甚至上百个。
（2）控制和状态寄存器有许多用于控制处理机执行的寄存器，如包含下一执行指令地址的程序计数器（PC）、条件码寄存器，（条件码是指当前逻辑或数学去处后导致进位或符号变化、溢出、全0或相等情况发生。
条件码寄存器指那些反映这种变化的寄存器。
）有中断开放否、程序执行模式等状态信息寄存器，通常称为处理机状态字或程序状态字（PS）。
（3）栈指针。
栈中保存了过程调用、系统调用、中断时的现场信息。
处理机有专门的栈指针寄存器，或约定某通用寄存器作为栈指针寄存器。
3）进程控制信息
（1）调度和状态信息。