嵌入式实时操作系统第2章进程管理-wax

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嵌入式操作系统概述

进程管理

同步与互斥调度SmallRTOS——任务管理SmallRTOS——同步与互斥SmallRTOS——时间管理SmallRTOS应用进程管理进程的基本概念进程与程序的区别进程控制进程的基本概念1）进程是程序的一次执行。2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。3）进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序的顺序执行一个有四条语句的程序段：S1:a:=x+2;S2: b:=y+4;S3: c:=a+b;S4:d:=c+b;程序的顺序执行s1s2s3s4程序顺序执行的特征顺序性封闭性可再现性顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一个操作必须在下一操作之前结束。封闭性：程序在封闭环境下执行，结果不受外界因素影响。可再现性：只要环境和初始条件相同，程序重复执行时总得到相同结果。程序并发执行一个有四条语句的程序段：S1:a:=x+2;S2: b:=y+4;S3: c:=a+b;S4:d:=c+b;程序的并发执行s1s2s3s4程序并发执行的特征间断性：共享、合作、制约导致：执行—暂停—执行失去封闭性：资源状态由多程序改变不可再现性：相同环境和初始条件，重复执行结果不同。

程序AM1：N:=N+1gotoM1程序BM2：PRINT（N）；N:=0；gotoM2设共享变量N初值为8，则会产生三种执行结果：9，9，08，0，18，9，0进程的特征结构特征动态性并发性独立性异步性结构特征进程结构PCB进程控制块程序段数据段动态特征的集中反映描述要完成的功能操作对象及工作区动态性进程最基本的特征是动态性进程的生命周期：进程由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡的过程。并发性：多个进程同在内存中，且能在一段时间内同时运行。独立性：进程是一个能独立运行、独立分配资源、独立接受调度的基本单位。异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。进程与程序的主要区别1）程序是指令的有序集合，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态概念。2）进程具有并行特征，程序没有。3）程序的存在是永久的。而进程则是有生命期的。4）程序仅是指令的有序集合。而进程则由程序段、相关数据段进程控制块（PCB）组成。5）进程与程序之间不是一一对应。程序进程概念静态动态所在存储器外存内存存在时间永久有生命期组成有序指令程序段,数据段,PCB对应关系一个程序可对应多个进程一个进程可对应多个程序进程与程序的主要区别进程的三种基本状态就绪状态执行状态阻塞状态就绪状态进程已经分配了除处理机以外的所有必要资源，只要再获得处理机就能够执行的状态。这样的进程可能有多个，通常排成一个队列，称就绪队列。执行状态已经获得CPU，正在运行。在单处理机系统只有一个进程处于执行状态。多处理机系统则有多个处于执行状态。阻塞状态正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，放弃处理机而进入的状态，又称等待状态。引起阻塞的事件：请求I/O,申请缓存。进程的基本状态转换就绪阻塞执行I/O请求I/O完成时间片完进程调度进程控制块进程结构PCB进程控制块程序段数据段进程控制块PCB是OS中最重要的记录型结构。OS用PCB对并发进程进行管理和控制。PCB是进程存在的唯一标志。PCB常驻内存。OS专门开辟PCB区将所有的PCB组织成若干个链表或队列。PCB中的信息（1）进程标志符：由系统创建进程时分配给进程的唯一标识号，通常为一整数，称为进程号，用于区分不同的进程。其所属用户通常也为一整数，称为用户号。（2）处理机状态（断点信息）：即处理机中各种寄存器（通用寄存器、PC、PSW，用户栈指针等）的内容（3）进程调度信息：记录了进程调度的相关信息（状态、优先级、事件等）。（4）进程控制信息：记录了系统对进程控制的信息（程序和数据的地址、同步机制、资源清单、链接指针）PCB的组织方式（1）链接方式把同一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列。如：就绪队列、阻塞队列（根据不同阻塞原因）、空白队列。（2）索引方式建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表在内存的首地址放在内存的专用单元中。链接方式执行指针

就绪队列指针阻塞队列指针空闲队列指针PCB14PCB23PCB30PCB48PCB5PCB67PCB79PCB80PCB911索引方式执行指针

就绪表指针阻塞表指针PCB1PCB2PCB3PCB4PCB5PCB6PCB7进程管理中最基本功能是进程控制进程控制任务：进程的创建、终止、进程状态的转变等进程控制一般由OS内核来实现。进程的控制进程创建DBCAEFGH祖先进程父进程子进程进程图引起创建进程的事件用户登录：在分时OS中，用户在终端键入登录命令后，如是合法用户，则系统为该终端创建一进程，并插入就绪队列。

作业调度：在批处理OS中，当按某算法调度一作业从外存进内存，系统为之分配必要资源，同时为该作业创建一进程，并插入就绪队列。提供服务：在程序运行中，若用户需某种服务，则系统创建一进程为用户提供服务，并插入就绪队列。

应用请求：在运行中，由于应用进程本身的需求，自己创建一进程，并插入就绪队列。由系统内核创建由自己创建进程的创建操作系统一旦发现了要求创建进程的事件后，便调用进程创建原语create()按以下过程创建一新进程：申请一个空闲的PCB为新进程分配资源对PCB初始化将PCB插入就绪队列返回一个进程标识号引起进程终止的事件正常结束

异常结束

外界干预

①越界错误。②保护错。③非法指令。④特权指令错。⑤运行超时。⑥等待超时。⑦算术运算错。⑧I/O故障。

①操作员或os干预。②被父进程终止

③父进程终止

进程的撤消进程撤消的过程在运行？NYNY由标识符在PCB集中找PCB并读状态归还占有资源从所在队列(索引表)撤消PCB中止运行重置调度标志终止所有子孙进程有子孙进程？引起阻塞和唤醒的事件请求系统服务启动某种操作新数据尚未到无新工作可做进程的阻塞与唤醒进程阻塞过程入口保存当前进程的CPU现场置该进程状态（执行-阻塞）进入等待队列转进程调度由阻塞原语BLOCK

完成进程唤醒过程入口从等待队列中摘下被唤醒进程修改PCB中的状态（阻塞-就绪）进入就绪队列转进程调度或返回由唤醒原语WAKEUP

完成注意BLOCK和WAKEUP是一队作用相反的原语。如果在某进程中调用了阻塞原语，则必须在与之相合作的另一进程中或其他相关的进程中，安排唤醒原语，以能唤醒阻塞进程；否则，被阻塞进程将会因不能被唤醒而长久地处于阻塞状态，从而再无机会继续运行。习题在操作系统中为什么要引入进程概念?PCB的作用是什么?它是怎样描述进程的动态性质的?3.进程的基本状态有哪几种?试描绘进程状态转换图。4.试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。

Q&A