【操作系统课件】进程管理.ppt

第二章 进程管理 2.1 进程 2.1.1进程的引入和定义 程序的并发执行： 1、程序 2、程序的顺序执行 顺序性 封闭性：最终结果由初始条件决定 可再现性 3、多道程序设计技术的引入 独立性：每道程序逻辑上相互独立。 随机性 资源共享性 4、并发执行 并发执行的条件 程序的并发执行特点： 具有制约性 失去封闭性 不可再现性 2、 进程的定义 进程（Process）是具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次运行活动，是系统进行调度和资源分配的基本单位。 进程主要由三部分组成： n??????进程所执行的程序（进程所要完成的功能） n????进程所使用的数据集合(程序执行时所需的数据和工作区) n?????进程控制块（记录进程的外部特征，描述进程的状态变化） 进程具有以下基本特征： 动态性：进程的动态性一方面表现在“程序执行过程”，另一方面表现在它的动态产生和消亡。 并发性：进程的并发性表现为多个进程实体同时在系统中运行，它们轮流占用CPU和各种资源，从宏观上看各进程在同一时间内并发执行着。 制约性：并发执行的各个进程必然会相互制约。在对有限资源的共享和竞争中，这种制约关系表现为相互排斥。由于进程之间需要相互传递数据信息，这时的制约表现为相互合作关系。 进程和程序的的区别 1、进程是动态概念，程序是静态概念。 2、进程具有并发性 3、进程是资源分配和调度的基本单位 4、多个进程可以同时执行一个程序 1、进程控制块 进程的实体由程序、数据和进程控制块PCB组成。PCB随着进程的创建而建立，随着进程的撤消而消亡。因此，系统通过PCB来“感知”进程，PCB是进程存在的唯一标志。 PCB是记录进程各种状态的数据体。随操作系统的不同，PCB的格式、大小以及内容也不尽相同，但可以按照功能大概分成四个组成部分：进程描述信息、进程控制信息、进程资源信息和CPU现场信息。 (1)描述信息：用来惟一地标识一个进程（进程名、进程标识号、用户名、 用户标识号、家族关系） (2)控制信息：操作系统对进程进行调度管理时用到的信息 状态信息：记录进程当前所处的状态，是进程调度的主要依据。 调度信息：标识进程的优先级，进程正在等待的事件等。 数据结构信息：标识进程间的联系，如指向该进程的父进程控制块的指针，指向该进程的子进程列表的指针等。 队列指针：在该单元存放下一个进程的PCB的块首址，将处于同一状态的进程链接成一个队列，便于对进程实施管理。 位置信息：记录进程在内存中的位置和大小信息，如程序段指针，数据段指针。 通信信息：指进程相互通信时所需的信息，如消息队列(记录可消费资源的列表)指针，进程间的互斥和同步机制。 (3) 资源信息：记录进程对资源的需求、分配和控制信息 特权信息：记录进程访问内存的权限。 存储信息：记录进程在辅存中的位置及大小。 资源占有使用信息：进程的可重用资源和可消费资源，是对进程占有和使用CPU及I/O设备的情况记录。 (4) 现场信息：记录进程使用处理器时的各种现场信息，主要有CPU通用寄存器的内容，CPU状态寄存器的内容以及栈指针等。 进程上下文 进程上下文是个抽象的概念，它包含每个进程执行过的、执行时的以及待执行的指令和数据，在指令寄存器、堆栈、状态字寄存器中的内容。 上文：已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的 内容。 正文：正在执行的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容。 下文：待执行的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容。 进程上下文切换 保存被切换进程的正文部分到相关存储区 根据资源分配和调度算法选取新的进程 将被选中进程原来被保存的正文部分从相关存储区中取出，并送到相关寄存器及堆栈中，激活被选中进程 2、进程的状态 进程的基本状态分为以下五种： ⑴????就绪状态：处于就绪状态的进程已获得除处理机以外的 所有资源，一旦分配到了处理机即可立即执行。 ⑵????运行状态：又称执行状态。当一个进程正在占用处理机 （在处理机上运行）时，处于执行状态。 (3)等待状态(或阻塞状态)：进程在执行过程中提出了I/O请求，或进程所需要的由其它进程发来的消息还未到来而暂时无法执行下去时，处于阻塞状态。 ⑷ 初始态：进程刚创建时所处状态。 ⑸ 终止态：进程执行结束后，将退出执行而被终止。释放除进程控制块外的所有资源。 3、进程的队列 （1）就绪队列：整个系统处于就绪状态的进程按照某种原则排在就绪队列中，进程入队和出队的次序与调度算法有关，有的系统会设置多个就绪队列。 （2）等待队列：系统通常会设置多个等待队列，当进程等待某一事件时，进入与该事件相对应的等