第3章進(jìn)程管理

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1、第3章處理器管理進(jìn)程概念進(jìn)程控制塊PCB進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程控制3.1多道程序設(shè)計(jì)多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題存儲(chǔ)保護(hù)程序浮動(dòng)資源的分配和調(diào)度采用多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)的原因提高資源的利用率多道程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)提高了處理器的利用率充分利用外圍設(shè)備資源發(fā)揮了處理器和外圍設(shè)備之間以及外圍設(shè)備之間的并行處理能力多道程序設(shè)計(jì)的問(wèn)題可能延長(zhǎng)程序的執(zhí)行時(shí)間并行工作道數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比并行的道數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)配置的資源和用戶對(duì)資源的要求來(lái)確定主存空間大小外圍設(shè)備數(shù)量多個(gè)程序同時(shí)要求使用同一個(gè)資源合理搭配PUSH（S，TOP，X）POP（S，TOP，X）BEGIN

2、BEGINTOP=TOP+1X=S（TOP）S（TOP）=XTOP=TOP-1ENDEND如果兩個(gè)程序段按如下順序執(zhí)行，結(jié)果如何？T1：PUSH：TOP=TOP+1T2：POP：X=S（TOP）TOP=TOP-1T3：PUSH：S（TOP）=X我們沒(méi)有得到預(yù)期的結(jié)果。結(jié)論：系統(tǒng)中運(yùn)行著的程序之間存在一些約束，破壞了程序的封閉性和可再現(xiàn)性。問(wèn)題：如何解決？進(jìn)程的概念為了描述程序執(zhí)行過(guò)程的“走走停停”，引入了進(jìn)程。一個(gè)程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集上的一次執(zhí)行。進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。進(jìn)程和程序的聯(lián)系和區(qū)別：一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程。程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的?？芍厝氤绦颍兇a）：執(zhí)

3、行過(guò)程中不變的代碼。進(jìn)程的特性并發(fā)性：系統(tǒng)中同時(shí)存在著若干進(jìn)程。動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程狀態(tài)不斷變化。獨(dú)立性：進(jìn)程是分配資源的獨(dú)立單位。交往性：與其它進(jìn)程交換信息。異步性：以不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。結(jié)構(gòu)性：一個(gè)進(jìn)程包括三個(gè)部分：程序，數(shù)據(jù)，進(jìn)程控制塊。進(jìn)程控制塊（PCB）定義：描述進(jìn)程外部特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)容：標(biāo)識(shí)信息：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符；特征；當(dāng)前狀態(tài)。說(shuō)明信息：擁有資源和等待資源。內(nèi)存地址、I/O設(shè)備、外存、數(shù)據(jù)區(qū)等。管理信息：進(jìn)程優(yōu)先數(shù)；隊(duì)列指針?，F(xiàn)場(chǎng)信息：記錄進(jìn)程釋放處理機(jī)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息，PSW、通用寄存器等。作用：PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。進(jìn)程的動(dòng)態(tài)、并發(fā)特性通過(guò)PC

4、B表現(xiàn)出來(lái)。進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換運(yùn)行狀態(tài)：占有處理機(jī)。就緒狀態(tài)：進(jìn)程擁有了除CPU之外的所有資源。等待狀態(tài)：進(jìn)程在等待某事件發(fā)生。如讀磁盤、讀文件等。一個(gè)進(jìn)程在整個(gè)生命周期中，由于所擁有的資源不同，狀態(tài)不斷變化。進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程基本狀態(tài)就緒：擁有了除CPU之外的所有資源。運(yùn)行：進(jìn)程在CPU上運(yùn)行。等待：進(jìn)程等待某事件發(fā)生，如：讀磁盤，打印、讀文件等等。進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)，進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。隨著擁有（或等待）的資源不同，進(jìn)程在不同的狀態(tài)下轉(zhuǎn)換。進(jìn)程的整個(gè)生命周期就是在不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換中。就緒運(yùn)行等待創(chuàng)建撤消進(jìn)程調(diào)度時(shí)間片到；更高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程事件已發(fā)生

5、等待某事件注意1、進(jìn)程的三個(gè)基本狀態(tài)。2、什么事件可以導(dǎo)致進(jìn)程狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。3、一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換可能引起其它進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。例如：一個(gè)進(jìn)程從運(yùn)行?等待，就會(huì)有另一個(gè)進(jìn)程從就緒?運(yùn)行。4、哪些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是可能的，哪些是不可能的。如：等待?運(yùn)行（?）。5、一個(gè)完整的進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)、進(jìn)程控制快組成。進(jìn)程的任何狀態(tài)變化都在PCB之中反映出來(lái)。進(jìn)程隊(duì)列處在就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)的進(jìn)程不止一個(gè)。（但在任一時(shí)刻，處在運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程最多只有一個(gè)）。引起進(jìn)程狀態(tài)變化的原因也很多。如何組織、管理這些進(jìn)程？PCB中有一個(gè)連接指針，用于組織PCB。就緒隊(duì)列和等待隊(duì)列。根據(jù)等待的事

6、件不同，可以組織多個(gè)等待隊(duì)列。進(jìn)程隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式線性方式原理：為PCB預(yù)留一定的空間，即確定了系統(tǒng)中PCB的最大數(shù)目，把所有進(jìn)程的PCB都放在這個(gè)表中。優(yōu)點(diǎn)：最簡(jiǎn)單，最容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：若用戶很多，則無(wú)法創(chuàng)建新的進(jìn)程；查找一個(gè)進(jìn)程的效率很低。鏈接方式：（C語(yǔ)言中的鏈表概念）原理：按進(jìn)程狀態(tài)，放在不同隊(duì)列中。隊(duì)列的組織：按等待原因；按優(yōu)先級(jí)??進(jìn)程隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式索引方式：利用索引表記錄不同狀態(tài)的進(jìn)程。一種狀態(tài)就對(duì)應(yīng)一張索引表。索引表中存放PCB的地址。優(yōu)點(diǎn)：訪問(wèn)速度快，直接訪問(wèn)。缺點(diǎn)：索引表本身要占用存儲(chǔ)空間。就緒索引表問(wèn)題由誰(shuí)來(lái)創(chuàng)建進(jìn)程？誰(shuí)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的轉(zhuǎn)換？誰(shuí)

7、負(fù)責(zé)將進(jìn)程從一個(gè)隊(duì)列轉(zhuǎn)移到另一個(gè)隊(duì)列？進(jìn)程控制1、進(jìn)程控制的內(nèi)容：創(chuàng)建進(jìn)程；撤消進(jìn)程；掛起進(jìn)程；阻塞進(jìn)程；喚醒進(jìn)程等等。2、原語(yǔ)：為完成某些特定的功能而編制的一段系統(tǒng)程序。特點(diǎn)：不可中斷。也稱做“原子操作”。3、用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)：創(chuàng)建原語(yǔ)撤消原語(yǔ)喚醒原語(yǔ)阻塞原語(yǔ)創(chuàng)建原語(yǔ)功能：創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程。流程：申請(qǐng)一個(gè)空PCB為新進(jìn)程分配資源加入就緒隊(duì)列有？Y報(bào)告出錯(cuò)信息撤消原語(yǔ)功能：回收進(jìn)程所占有所有資源。流程：找到要撤消的進(jìn)程收回進(jìn)程所占有資源將PCB加入空PCB隊(duì)列終止其所有子進(jìn)程阻塞原語(yǔ)進(jìn)程由運(yùn)行?等待的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。流程：將進(jìn)程狀態(tài)改變?yōu)榈却龑⑦M(jìn)程PCB加入相應(yīng)的等

8、待隊(duì)列轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度保存現(xiàn)場(chǎng)信息在PCB中喚醒原語(yǔ)功能：