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第五讲 进程表示与进行状态变化 目的与要求:理解进程概念,掌握进程在系统中的表示方法,理解进程的创建及其状态变化. 重点与难点:进程表示与进程创建,状态转换. 习题:2、4,第三章 进程与处理机管理 3.1进程描述,进程：是系统中占用处理机及争夺其它系统资源的实体。程序必须在进程中运行。,进程的引入： 为了能使某作业步等I/O时,另一逻辑上可并行作业步能使用CPU。引入进程后,逻辑上可并行的作业步可在不同进程中运行。利用进程现场保护机制，处理机能在进程间切换。*,并发与共享的问题：并行程序访问共享数据问题举例:(count为共享变量初值=300),Program A: N=count N=N+100 count=N ,Program B: M=count M=M+200 count=M ,如果按以下次序占处理机运行:,N=count,N=N+100; M=count,M=M+200,count=M; count=N. 结果count=400(应为600)*,1.进程定义,进程:是有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 特点: 动态性:可动态创建,结束,也可是精灵进程 并发性:可以被独立调度，占用处理机运行 独立性:通常有各自的空间 制约性:因访问共享数据或进程间同步而产生制约. 组成:操作系统表示/管理进程的PCB表以及 执行程序及处理数据; 一片存放程序和数据的空间; 一个栈区(一个用户栈,一个核心栈); 进程使用的其他系统资源.*,程序与进程的关系举例(计算机系统与洗熨店对比): 实用程序:洗衣程序(检查口袋,调洗涤,调烘干,调熨烫,折叠),熨衣程序(检查口袋,调熨烫,折叠) 处理机:服务小姐. 共享外设资源:洗涤机,烘干机,熨烫机 终端设备:顾客窗口 系统调用:洗涤,烘干,熨烫,业务登记(进程创建） 程序:洗涤、烘干、熨烫函数(核心态运行);洗衣程序;熨衣程序;接受窗口用户请求并产生进程执行请求程序(类比命令解释程序). 进程:为窗口建一个进程,负责接受并分派用户请求,为每个用户请求建一个进程负责处理请求(运行洗衣/熨衣程序).*,2.进程控制结构 进程映像:进程执行程序,数据,栈。进程映像如何存放在内存取决于存储管理机制. 进程控制块PCB:系统管理控制进程运行用的信息集合.*,PCB含有以下三大类信息： 进程标识信息。如本进程的标识；本进程的产生者标识(父进程标识)；进程所属用户标识。 处理机状态信息保存区(栈式结构)。实质就是核心栈。保存进程的运行现场信息： 用户可用寄存器。这是指用户程序可以使用的数据、地址寄存器。 控制和状态寄存器。如程序计数器(PC)；处理机状态字(PS)*,进程控制信息 调度和状态信息，如进程优先级，用于操作系统调度进程占用处理机。 进程间通讯信息，为支持进程间的通讯相关的各种信号，信件队列头等，这些信息存在接收方的进程控制块中。 存储管理信息。包含有指向本进程映像存储空间的数据结构。 进程所用资源。说明由进程打开，使用的系统资源，如打开的文件等。 有关数据结构链接信息，进程可以链接到一个进程队列中，或链接到相关的其它进程PCB. *,3.2进程状态 3.2.1.进程的创建与结束等系统调用,一.进程创建处理过程大致为： 接收进程运行初始执行程序描述，其它参数。 请求分配进程描述块PCB空间，得到一个内部数字进程标识。 用从发系统调用的进程传来的参数初始化PCB表。 产生描述进程空间的数据结构，用初始执行文件初始化进程空间，建立程序段，数据段、栈段等。*,5.将PCB表挂入就绪队列，等待时机被调度运行。*,二.进程结束大致处理过程如下： 1.将进程状态改到结束状态 2.关闭所有打开文件，设备 3.解除用户进程与程序文件的映射关系 4.释放进程映像空间 5.释放进程控制块(PCB)。 6.调用进程调度与切换程序。*,三、进程等待系统调用,如waitpid(pid,&statloc,opts)系统调用. 进程发出此系统调用阻塞于内核等待pid所指进程运行结束.*,3.2.2进程状态及变化,运行状态(Running)：当一个进程正在处理机上运行时。 就绪状态(Ready)：一个进程获得了除处理机之外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行. 阻塞状态又称等待状态(Blocked)：一个进程正在等待某一事件而暂 停运行时，如等待某资源成为可用，等待输入 /输出完成。 创建状态(New)：一个进程正在被创建，还没到转到就绪状态之前的状态。 结束状态(Exit)：一个进程正在从系统中消失时的状态，这是因为进程结束或其它原因流产所导致。*,状态变化图,New,Running,Exit,Ready,Blocked,被调度,时间片完,事件发生,等待事件,结束,进入就绪队列,可能的状态变化如下： 空创建：一个新进程被产生来执行一个程序， 创建就绪：当进程被创建完成，初始化后，一切就绪准备运行时变到就绪态。（为了限制系统资源不过份分散，也可以限制从New进入Ready状态的进程数，这样做可以使系统内存，内核用户页表空间等系统资源集中给有限的进程使用。因此可能进程进入创建状态但很长时间不能挂入就绪队列，等操作系统把它调入时才可以分配好所有资源，变为就绪状态。）*,就绪运行：处于就绪状态的进程被进程调度程序选中后，就分配到处理机上来运行. 运行结束：当进程指示它已经完成或者因错流产，当前运行进程会由操作系统作结束处理。 运行就绪：处于运行状态的进程在其运行过程中，分给它的处理机时间片用完而让出处理机;或当有更高优先级的进程就绪时，操作系统调度程序可以将正运行进程从运行状态改变为就绪状态，让更高优先级进程运行.*,运行阻塞：当进程请求某样东西且必须等待时，例如，当进程请求操作系统服务，而操作系统得不到所需的资源，或进程请求一个输入/输出操作，操作系统已启动外设，但输入/输出尚未完成，或进程要与其它进程通讯，要接收对方还未发出的信件时进程都会被阻塞。 阻塞就绪：当进程要等待事件到来时，它从阻塞变到就绪。*,接收进程,就绪队列1,就绪队列2,.,就绪队列n,超时,事件1发生,事件2发生,等事件1,等事件2,.,处理机,终止进程,事件m发生,等事件m,状态表示方法:,3.2.3进程挂起 进程在挂起（Suspend）状态意味着进程没有占用内存空间，处在挂起状态的进程映像在磁盘上。,New,Ready,Suspend,B