进程基本概念PPT演示文稿

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4) 进程控制信息 进程控制信息包括：① 程序和数据的地址，指进程的程 序和数据所在的内存或外存地(首)址，以便再调度到该进程执 行时，能从PCB中找到其程序和数据；② 进程同步和通信机 制，指实现进程同步和进程通信时必需的机制，如消息队列 指针、信号量等，它们可能全部或部分地放在PCB中；③ 资 源清单，即一张列出了除CPU以外的、进程所需的全部资源 及已经分配到该进程的资源的清单；④ 链接指针，它给出了 本进程(PCB)所在队列中的下一个进程的PCB的首地址。
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2) 处理机状态
处理机状态信息主要是由处理机的各种寄存器中的内容
组成的。处理机在运行时，许多信息都放在寄存器中。当处
理机被中断时，所有这些信息都必须保存在PCB中，以便在该
进程重新执行时，能从断点继续执行。这些寄存器包括：①
通用寄存器，又称为用户可视寄存器，它们是用户程序可以
访问的，用于暂存信息，在大多数处理机中，有 8～32个通用
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5、进程的分类
系统进程 系统进程起着资源管理和控制的作用。或者：
执行操作系统核心代码的进程。
用户进程：执行用户程序的进程。 （系统进程优先于用户进程）
另一种分类：计算进程，I/O进程等。
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系统进程与用户进程的区别
1、系统进程被分配一个初始的资源集合，这些资源可 以为它独占，也能以最高优先权的资格使用。用户进 程通过系统服务请求的手段竞争使用系统资源； 2、用户进程不能直接做I/O操作，而系统进程可以做 显式的、直接的I/O操作。 3、系统进程在系统态（管态）下活动，而用户进程则 在用户态（目态）下活动。（当中央处理器处于管态 时，可以执行包括特权指令在内的一切面器指令，而 在目态下工作时不允许执行特权指令。）
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进程状态转换：
在进程运行过 程中，由于进程自 身进展情况及外界 环境的变化，这三 种基本状态可以依 据一定的条件相互 转换
就绪—运行
运行—就绪
运行—等待
等待—就绪
运行
就绪
等待
进程的状态及其转换
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就绪 --> 运行 调度程序选择一个新的进程运行
运行 --> 就绪 运行进程用完了时间片 运行进程被中断，因为一高优先级进程处于就绪状态
寄存器，在RISC结构的计算机中可超过100个；② 指令计数
器，其中存放了要访问的下一条指令的地址；③ 程序状态字
PSW，其中含有状态信息，如条件码、执行方式、中断屏蔽
标志等；④ 用户栈指针，指每个用户进程都有一个或若干个
与之相关的系统栈，用于存放过程和系统调用参数及调用地
址，栈指针指向该栈的栈顶。
阻塞挂起状态（Blocked suspend）：进程 在外存并等待某事件的出现
就绪挂起状态（Ready suspend）：进程在 外存，但只要进入内存，即可运行
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七状态进程模型图
活动
挂起 事件 发生
活动
挂起 调度
超时
事件 发生
等待 事件
释放
挂起
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新状态转换 (中期调度)
1)挂起（Suspend）：把进程从内存转到外存， 可能有以下几种情况： 阻塞到阻塞挂起：释放内存； 就绪到就绪挂起：释放内存； 运行到就绪挂起：对抢先式分时系统，当有高 优先级阻塞挂起进程因事件完成而进入就绪时， 系统可能会把运行进程转到就绪挂起状态；
（调节负载，父进程，操作系统，终端用 户）
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2、五状态模型
引入了创建状态与终止状态 ✓创建( 新new)状态
OS 已完成为创建一进程所必要的工作(包括已构 造了进程标识符，已创建了管理进程所需的表 格），但还没有允许执行该进程 (尚未同意)， 因为资源有限 ✓终止（退出exit)状态 进程已结束运行，回收除PCB之外的其他资源， 并让其他进程从PCB中收集有关信息 例: 为处理用 户帐单而累计资源使用情况的财务程序,当数据不再 需要后，进程(和它的表格)被删除
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3、七状态模型（引入挂起状态）
该模型的出现是由于某些原因导致进程 被对换至外存，成为挂起状态。包括：
终端用户的需要：调试 父进程请求： 负荷调节的需要：内存等资源紧张 OS的需要：检查资源使用情况等（如银 行家算法）
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状态：
就绪状态(Ready)：进程在内存且可立即进 入运行态；
阻塞状态(Blocked)：进程在内存等待某事 件出现
空 PCB 运行态 就绪态 等待 1 等待 2
PCB1
6
PCB2
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ห้องสมุดไป่ตู้
PCB3
10
PCB4
PCB5
PCB6
5
PCB7
......
PCBn
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索引表（常用方式）：建立几个索引表（index table），记载相应状态进程的PCB，将状态相同的 进程的PCB组织在同一表中，每个索引表的表目中存 放该PCB的地址。各索引表在内存中的起始地址放在 专用的指针单元中。CPU的调度根据相应的索引表进 行的。
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二、进程的状态及其转换
不同系统设置的进程状态数目不同 1、三状态模型：
进程的三种基本状态：运行状态、 就绪状态、等待（阻塞）状态。
进程在生命消亡前总是处于且仅 处于三种基本状态之一。
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运行态（Running）：
当进程由调度/分派程序(Dispatcher)分派后，进程 占有CPU，并在CPU上运行。（注意：在系统中，总只有 一个进程处于此状态）
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3) 进程调度信息 在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息， 包括：① 进程状态，指明进程的当前状态，作为进程调度和 对换时的依据；② 进程优先级，用于描述进程使用处理机的 优先级别的一个整数，优先级高的进程应优先获得处理机； ③ 进程调度所需的其它信息，它们与所采用的进程调度算法 有关，比如，进程已等待CPU的时间总和、进程已执行的时 间总和等；④ 事件，指进程由执行状态转变为阻塞状态所等 待发生的事件，即阻塞原因。
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三、进程控制块 Process Control Block，PCB
1、def： 存放进程的管理和控制信息的数据结
构称为进程控制块。 ➢ 它是进程管理和控制的最重要的数据结构，
在创建时，建立PCB，并伴随进程运行的全 过程，直到进程撤消而撤消； ➢ PCB就象我们的户口；系统用它来记录进程 的外部特征，描述进程的运动变化过程； ➢ 进程控制块是由OS维护的用来记录进程相关 信息的一块内存。
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2）激活（Activate）：把进程从外存转到内 存，可能有以下几种情况：
就绪挂起到就绪：没有就绪进程或挂起就 绪进程优先级高于就绪进程时，会进行这种 转换；
阻塞挂起到阻塞：当Blocked Suspend队列 中有一个进程的阻塞事件可能会很快发生， 则可将一个Blocked/Suspend进程换入内存， 变为Blocked
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2、作用
系统利用PCB来控制和管理进程，所以 PCB是系统感知进程存在的唯一标志。
进程的状态转换、进程的推进也是以 PCB体现出来的。
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注意：
•进程与PCB是一一对应的
•是每个进程在OS中的登记表项（可能有总数 目限制），OS据此对进程进行控制和管理 （PCB中的内容会动态改变），不同OS则不同
第二节 进程基本概念
上面所列的多道系统中的程序并发运
行的新特点，程序本身是无法描述的，为
此，当一个程序在并发系统中执行时，需 引进一个新的数据结构来记录和描述这些 特征。这样，新引进的数据结构与它所描 述的程序便形成了一个有机体。这个有机 体就是进程。
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进程模型的提出：MIT（麻省理工学院）， 60年代初期 进程的概念 进程的状态及其转换 进程控制块（Process Control Block）
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4、PCB表
系统把所有PCB组织在一起，并把它们放在内 存的固定区域，就构成了PCB表 PCB表的大小决定了系统中最多可同时存在的 进程个数，称为系统的并发度 （注：多道程序中的多道与系统并发度的区 别） PCB的组织方式：链表方式；索引表方式
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链表方式：同一状态的进程其PCB成一链表， 多个状态对应多个不同的链表：就绪链表、阻 塞链表
就绪态（Ready）：
一个进程已经具备运行条件，但由于无CPU暂时不 能运行的状态（当调度给其CPU时，立即可以运行）
等待态（Blocked）：阻塞态、挂起态、封锁态
冻结态、睡眠态
指进程因等待某种事件的发生（请求I/O、申请缓 冲空间等）而暂时不能运行的状态（注意：即使CPU空 闲，该进程也不可运行）
(1) 内部标识符。在所有的操作系统中，都为每一个 进程赋予了一个惟一的数字标识符，它通常是一个进 程的序号。设置内部标识符主要是为了方便系统使用。 (2) 外部标识符。它由创建者提供，通常是由字母、 数字组成，往往是由用户(进程)在访问该进程时使用。 为了描述进程的家族关系，还应设置父进程标识及子 进程标识。此外，还可设置用户标识，以指示拥有该 进程的用户。
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一、进程的概念
1、进程定义：Process 进程是具有独立功能的程序在某
个数据集合上的一次运行活动，是系统 进行资源分配和调度的独立单位。
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对进程定义的进一步分析
此定义包含有如下的含义： （1）进程是一个动态的概念，而程序是静态的； （2）进程包含了一个数据集合和运行其上的程序； （3）同一程序运行于若干不同的数据集合上时，它将 属于若干个不同的进程，或者说，两个不同的进程可包 含相同的程序； （4）系统分配资源是以进程为单位的，所以只有进程 才可能在不同的时刻处于几种不同的状态，即等待、就 绪、运行。 （5）从微观上看，进程是轮换地占有处理机而运行的， 从宏观上看，进程是并发地运行的。