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第三章 进程管理 sh_licsy@163.com 3.1 进程概念 程序的顺序执行 程序：源代码程序、目标程序和可执行程序 程序执行：编辑、编译、链接、执行 程序的结构：顺序结构、分支结构和循环结构 程序的顺序执行 程序顺序执行的特征： 顺序性、封闭性、可再现性 程序顺序执行流程图 程序的顺序执行 顺序执行－例1 输入I，计算C，打印P 程序并发执行 多道程序设计技术：多个程序并发执行 程序并发执行时的特征：间断性、非封闭性、不可再现性 程序并发执行引发的问题 协调各程序的执行顺序 多个执行程序共享系统资源，程序之间可能会相互影响，甚至影响输出结果 选择哪些、多少个程序进入内存执行？ 内存中的执行程序谁先执行？ 内存如何有效分配？ 3.1.2 进程的定义 定义： 可并发执行的程序，在一个数据集合上的运行过程 申请/拥有资源 程序：静态概念，是指令和数据的集合，可长期存储 进程与程序的对应关系： 一个程序可以对应一个进程或多个进程 一个进程可以对应一个程序，或者一段程序 进程的特征 动态性 并发性 独立性 异步性 引入进程带来的问题 PCB 进程标识信息：进程的内部和外部标识符 处理机状态信息：通用寄存器值、指令计数器值、程序状态字PSW值、用户栈指针值 进程调度信息：进程状态、进程优先权、进程调度的其他信息 其它信息：程序及数据地址、进程同步和通讯机制、资源清单、链接指针 进程上下文 概念： 进程物理实体和支持进程运行的环境合称为进程上下文(Context)。 进程上下文 进程上下文包括： ①程序段在经过编译之后形成的机器指令代码集（或称正文段）； ②数据集； ③PCB结构； ④与执行该进程有关的各种寄存器的值（例如通用寄存器、程序计数器PC、程序状态字寄存器PS等）; ⑤各种堆栈值。 进程上下文 进程上下文 在UNIX系统中，进程的上下文由3部分组成：用户级上下文，系统级上下文，寄存器上下文。?(1)用户级上下文? ? (2)系统级上下文? (3)寄存器上下文? 进程上下文 关于进程上下文需注意如下两点： 1、进程上下文可按一定的执行层次进行组合，例如可分为用户级上下文、系统级上下文等。 2、一个进程的执行是在该进程的上下文中进行，而当系统调度新进程占有处理机时，新老进程的上下文发生转换。 3.3 进程状态及其转换 为了刻画整个进程，可将一个进程的生命周期划分为一组状态： 1、进程的5种状态（三种基本状态） new新建/创建(初始态):进程正在创建中的状态 ready就绪: 进程已获得了除处理机以外的所有资源，等待分配处理机执行的等待状态。 running运行/执行: 当一个进程获得必要的资源并正在处理机上执行的状态。 waiting等待/阻塞: 正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法执行下去，此时进程所处的状态。 terminated终止/撤消/退出：进程执行完毕，释放所占资源的状态。 3.3 进程状态及其转换 3.3 进程状态及其转换 3.3 进程状态及其转换 3.3 进程状态及其转换 3.3 进程状态及其转换 挂起状态：进程被交换到外存 产生原因： 终端用户的请求 父进程请求 负荷调节的需要 操作系统的需要 被挂起进程的特征 不能立即执行 可能是等待某事件发生，若是，则阻塞条件独立于挂起条件，即使阻塞事件发生，该进程也不能执行 使之挂起的进程：自身、其父进程、OS 只有挂起它的进程才能使之由挂起状态转换为其他状态 挂起与阻塞 区分两个概念： 进程是否等待事件：阻塞与否 进程是否被换出内存：挂起与否 4种状态组合： 就绪：进程在内存，准备执行（活动就绪） 阻塞：进程在内存，等待事件（活动阻塞） 就绪/挂起：进程在外存，只要调入内存即可执行（静止就绪） 阻塞/挂起：进程在外存，等待事件（静止阻塞） 3.3 进程状态及其转换 活动状态与静止状态 活动就绪 → 静止就绪 活动阻塞 → 静止阻塞 静止就绪 → 活动就绪 静止阻塞 → 活动阻塞 3.4 进程控制 进程控制原语： 1.创建与撤销 2.阻塞与唤醒 3.挂起与激活 进程创建：原因 提交新的批处理作业 交互式用户注册 操作系统提供服务 父进程创建子进程 进程创建：步骤 1.为进程分配一个唯一标识号ID：主进程表中增加一个新的表项 2.为进程分配空间：用户地址空间、用户栈空间、PCB空间。若共享已有空间，则应建立相应的链接 3.初始化PCB：进程标识、处理机状态信息、进程状态 3.建立链接：若调度队列是链表，则将新进程插入到就绪或就绪/挂起链表 5.建立或扩展其他数据结构 进程终止：原因 批处理作业执行