進(jìn)程管理課件精講

第三章進(jìn)程管理3.1進(jìn)程的概念(PROCESS)3.2進(jìn)程的描述3.3進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換3.4進(jìn)程控制3.5進(jìn)程互斥3.6進(jìn)程同步3.7進(jìn)程間通信(IPC,INTER-PROCESSCOMMUNICATION)3.8

線程(THREAD)

3.9死鎖問題(DEADLOCK)為了描述程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)資源的共享，需要描述程序執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)特征的概念，這就是進(jìn)程。在本章中，將討論進(jìn)程概念、進(jìn)程控制和進(jìn)程間關(guān)系。第三章進(jìn)程管理3.1進(jìn)程的概念(PROCESS)13.1進(jìn)程(PROCESS)3.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行3.1.2進(jìn)程的定義和描述返回3.1進(jìn)程(PROCESS)3.1.1程序的順序執(zhí)行和并23.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行程序的執(zhí)行有兩種方式：順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行。順序執(zhí)行是單道批處理系統(tǒng)的執(zhí)行方式，也用于簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)；現(xiàn)在的操作系統(tǒng)多為并發(fā)執(zhí)行，具有許多新的特征。引入并發(fā)執(zhí)行的目的是為了提高資源利用率。3.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行程序的執(zhí)行有兩種方式：順3IlClPlIiCiPiInCnPn作業(yè)l作業(yè)i作業(yè)n作業(yè)執(zhí)行順序早期的作業(yè)執(zhí)行順序,是按照每個(gè)作業(yè)ICP的順序執(zhí)行,前一個(gè)作業(yè)執(zhí)行完,再執(zhí)行下一個(gè)作業(yè)。順序執(zhí)行情況：前趨圖IlClPlIiCiPiInCnPn作業(yè)l作業(yè)i作業(yè)n作業(yè)執(zhí)4前趨圖（precedencegraph)P={p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9}→={（p1,p2),(p1,p3),(p1,p4),(p2,p5),(p3,p5),(p4,p6),(p4,p7),(p5,p8),(p6,p8),(p7,p9),(p8,p9)}123546789前趨圖（precedencegraph)P={p1,p2,5順序執(zhí)行的特征順序性：按照程序結(jié)構(gòu)所指定的次序（可能有分支或循環(huán)）封閉性：獨(dú)占全部資源，計(jì)算機(jī)的狀態(tài)只由于該程序的控制邏輯所決定可再現(xiàn)性：初始條件相同則結(jié)果相同。如：可通過空指令控制時(shí)間關(guān)系。順序執(zhí)行的特征6程序的并發(fā)執(zhí)行I1I2C3C1C2P1P2P3I3I4C4P4在該例中：I1先于C1和I2，C1先于P1和C2。P1先于P2，I2先于C2和I3。I2和C1I3和C2和P1I4,C3,P2是重疊的。程序的并發(fā)執(zhí)行I1I2C3C1C2P1P2P3I3I4C4P7并發(fā)執(zhí)行的特征間斷(異步)性："走走停停"，一個(gè)程序可能走到中途停下來，失去原有的時(shí)序關(guān)系；失去封閉性：共享資源，受其他程序的控制邏輯的影響。如：一個(gè)程序?qū)懙酱鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)可能被另一個(gè)程序修改，失去原有的不變特征。失去可再現(xiàn)性：失去封閉性－>失去可再現(xiàn)性；外界環(huán)境在程序的兩次執(zhí)行期間發(fā)生變化，失去原有的可重復(fù)特征。進(jìn)程管理課件精講8并發(fā)執(zhí)行的條件：達(dá)到封閉性和可再現(xiàn)性程序P(i)針對(duì)共享變量的讀集和寫集R(i)和W(i)條件：任意兩個(gè)程序P(i)和P(j)，有：R(i)∩W(j)=;W(i)∩R(j)=;W(i)∩W(j)=;同時(shí)成立，P(i)和P(j)可并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)執(zhí)行失去封閉性的原因是共享資源的影響，去掉這種影響就行了。1966年，由Bernstein給出并發(fā)執(zhí)行的條件。（這里沒有考慮執(zhí)行速度的影響。）前兩條保證一個(gè)程序的兩次讀之間數(shù)據(jù)不變化；最后一條保證寫的結(jié)果不丟掉?；?qū)懗蒖(i)∩W(j)∪W(i)∩R(j)∪W(i)∩W(j)={}并發(fā)執(zhí)行的條件：達(dá)到封閉性和可再現(xiàn)性程序P(i)針對(duì)共享9例如，有四條語句：S1:a:=x+yS2:b:=z+1S3:c:=a-bS4:w:=c+1現(xiàn)在的問題是實(shí)際中這個(gè)條件不好檢查。它們的讀集和寫集分別為r(s1)={x,y}r(s2)={z}r(s3)={a,b}r(s4)={c}W(r1)={a}W(r2)=W(r3)={c}W(r4)={w}可見，s1和s2兩條語句可以并發(fā)執(zhí)行，滿足Bernstein，s1和s3不能，其它請(qǐng)同學(xué)自己觀察驗(yàn)證。例如，有四條語句：現(xiàn)在的問題是實(shí)際中這個(gè)條件不好檢查。它們的103.1.2進(jìn)程的定義和描述程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)稱為進(jìn)程；進(jìn)程可以與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行；一個(gè)進(jìn)程是虛擬機(jī)執(zhí)行的一個(gè)程序；1.進(jìn)程的定義一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程。3.1.2進(jìn)程的定義和描述程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)112.進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和內(nèi)容），地址空間上包括：代碼（指令執(zhí)行和CPU狀態(tài)的改變）數(shù)據(jù)（變量的生成和賦值）系統(tǒng)控制信息（進(jìn)程控制塊的生成和刪除）獨(dú)立性：各進(jìn)程的地址空間相互獨(dú)立，除非采用進(jìn)程間通信手段；并發(fā)性、異步性："虛擬"結(jié)構(gòu)化：代碼段、數(shù)據(jù)段和核心段（在地址空間中）；程序文件中通常也劃分了代碼段和數(shù)據(jù)段，而核心段通常就是OS核心（由各個(gè)進(jìn)程共享，包括各進(jìn)程的PCB）2.進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和內(nèi)容）123.進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進(jìn)程是程序的執(zhí)行。通常進(jìn)程不可在計(jì)算機(jī)之間遷移；而程序通常對(duì)應(yīng)著文件、靜態(tài)和可以復(fù)制。進(jìn)程是暫時(shí)的，程序是永久的：進(jìn)程是一個(gè)狀態(tài)變化的過程，程序可長久保存。進(jìn)程與程序的組成不同：進(jìn)程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（即進(jìn)程狀態(tài)信息）。進(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；通過調(diào)用關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程可包括多個(gè)程序。3.進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序134.作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系一個(gè)作業(yè)要進(jìn)行提交、收容、執(zhí)行、完成四個(gè)步驟。進(jìn)程是作業(yè)執(zhí)行過程的描述。作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交的任務(wù)實(shí)體，進(jìn)程則是完成用戶任務(wù)的執(zhí)行實(shí)體，是向系統(tǒng)申請(qǐng)分配資源的基本單位。一個(gè)作業(yè)由多個(gè)進(jìn)程組成4.作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系一個(gè)作業(yè)要進(jìn)行提交、收容、執(zhí)行、完成四個(gè)143.2進(jìn)程的描述3.2.1進(jìn)程控制塊PCB3.2.2進(jìn)程的上下文3.2.3進(jìn)程空間返回3.2進(jìn)程的描述3.2.1進(jìn)程控制塊PCB返回153.2.1進(jìn)程控制塊

(PCB,processcontrolblock)每個(gè)進(jìn)程在OS中的登記表項(xiàng)（可能有總數(shù)目限制），OS據(jù)此對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制和管理（PCB中的內(nèi)容會(huì)動(dòng)態(tài)改變），不同OS則不同處于核心段，通常不能由應(yīng)用程序自身的代碼來直接訪問，而要通過系統(tǒng)調(diào)用，或通過UNIX中的進(jìn)程文件系統(tǒng)(/proc)直接訪問進(jìn)程映象(image)。文件名為進(jìn)程標(biāo)識(shí)（如：00316），權(quán)限為創(chuàng)建者可讀寫。進(jìn)程控制塊是由OS維護(hù)的用來記錄進(jìn)程相關(guān)信息的一塊內(nèi)存。3.2.1進(jìn)程控制塊

(PCB,processcont16進(jìn)程控制塊的內(nèi)容進(jìn)程描述信息：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符(processID)，唯一，通常是一個(gè)整數(shù)；進(jìn)程名，通?；诳蓤?zhí)行文件名（不唯一）；用戶標(biāo)識(shí)符(userID)；進(jìn)程組關(guān)系(processgroup)進(jìn)程控制信息：當(dāng)前狀態(tài)；優(yōu)先級(jí)(priority)；代碼執(zhí)行入口地址；程序的外存地址；運(yùn)行統(tǒng)計(jì)信息（執(zhí)行時(shí)間、頁面調(diào)度）；進(jìn)程間同步和通信；阻塞原因資源占用信息：虛擬地址空間的現(xiàn)狀、打開文件列表CPU現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)：寄存器值（通用、程序計(jì)數(shù)器PC、狀態(tài)PSW，地址包括棧指針）進(jìn)程控制塊的內(nèi)容進(jìn)程描述信息：17

PCB的組織方式鏈表：同一狀態(tài)的進(jìn)程其PCB成一鏈表，多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的鏈表各狀態(tài)的進(jìn)程形成不同的鏈表：就緒鏈表、阻塞鏈表索引表：同一狀態(tài)的進(jìn)程歸入一個(gè)index表（由index指向PCB），多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的index表各狀態(tài)的進(jìn)行形成不同的索引表：就緒索引表、阻塞索引表PCB的組織方式鏈表：同一狀態(tài)的進(jìn)程其PCB成一鏈表，多個(gè)183.2.2進(jìn)程上下文用戶級(jí)上下文：進(jìn)程的用戶地址空間（包括用戶棧各層次），包括用戶正文段、用戶數(shù)據(jù)段和用戶棧；寄存器級(jí)上下文：程序寄存器、處理機(jī)狀態(tài)寄存器、棧指針、通用寄存器的值；系統(tǒng)級(jí)上下文：靜態(tài)部分（PCB和資源表格）動(dòng)態(tài)部分：核心棧（核心過程的棧結(jié)構(gòu)，不同進(jìn)程在調(diào)用相同核心過程時(shí)有不同核心棧）進(jìn)程上下文是對(duì)進(jìn)程執(zhí)行活動(dòng)全過程的靜態(tài)描述。進(jìn)程上下文由進(jìn)程的用戶地址空間內(nèi)容、硬件寄存器內(nèi)容及與該進(jìn)程相關(guān)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。3.2.2進(jìn)程上下文用戶級(jí)上下文：進(jìn)程的用戶地址空間（包括193.2.3進(jìn)程空間進(jìn)程空間被劃分成兩大部分：用戶空間：用戶執(zhí)行的程序空間系統(tǒng)空間：操作系統(tǒng)內(nèi)核執(zhí)行的空間為了防止用戶訪問錯(cuò)誤，由程序狀態(tài)字寄存器設(shè)置不同的執(zhí)行模式，用戶執(zhí)行模式：用戶態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行模式：系統(tǒng)態(tài)3.2.3進(jìn)程空間進(jìn)程空間被劃分成兩大部分：203.3進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3.1進(jìn)程狀態(tài)3.3.2進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3.1進(jìn)程狀態(tài)213.3.1狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(Running)：占用處理機(jī)資源；處于此狀態(tài)的進(jìn)程的數(shù)目小于等于CPU的數(shù)目。在沒有其他進(jìn)程可以執(zhí)行時(shí)（如所有進(jìn)程都在阻塞狀態(tài)），通常會(huì)自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的idle進(jìn)程（相當(dāng)于空操作）。就緒狀態(tài)(Ready)：進(jìn)程已獲得除處理機(jī)外的所需資源，等待分配處理機(jī)資源；只要分配CPU就可執(zhí)行。可以按多個(gè)優(yōu)先級(jí)來劃分隊(duì)列，如：時(shí)間片用完－>低優(yōu)，I/O完成－>中優(yōu)，頁面調(diào)入完成－>高優(yōu)阻塞狀態(tài)(Blocked)：由于進(jìn)程等待某種條件（如I/O操作或進(jìn)程同步），在條件滿足之前無法繼續(xù)執(zhí)行。該事件發(fā)生前即使把處理機(jī)分配給該進(jìn)程，也無法運(yùn)行。如：等待I/O操作的完成。3.3.1狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(Running)：占用處理機(jī)資源；22進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖RunningReadyBlockedDispatchEventWaitEventOccursPCB閑逛PCBTimeout睡眠掛起喚醒恢復(fù)進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖RunningReadyBlockedDisp233.3.2.轉(zhuǎn)換進(jìn)程創(chuàng)建(Enter)：系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程，形成PCB，分配所需資源，排入暫停進(jìn)程表(可為一個(gè)隊(duì)列)；調(diào)度運(yùn)行(Dispatch)：從暫停進(jìn)程表中選擇一個(gè)進(jìn)程(要求已完成I/O操作)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；暫停運(yùn)行(Pause)：用完時(shí)間片或啟動(dòng)I/O操作后，放棄處理機(jī)，進(jìn)入暫停進(jìn)程表；進(jìn)程結(jié)束(Exit)：進(jìn)程運(yùn)行中止；3.3.2.轉(zhuǎn)換進(jìn)程創(chuàng)建(Enter)：系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程，形成243.4進(jìn)程控制3.4.1進(jìn)程控制的功能3.4.2進(jìn)程的創(chuàng)建和退出返回3.4進(jìn)程控制3.4.1進(jìn)程控制的功能返回253.4.1進(jìn)程控制的功能完成進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。原語(primitive)：由若干條指令構(gòu)成的“原子操作(atomicoperation)”過程，作為一個(gè)整體而不可分割－－要么全都完成，要么全都不做。許多系統(tǒng)調(diào)用就是原語。注意：系統(tǒng)調(diào)用并不都是原語。進(jìn)程A調(diào)用read()，因無數(shù)據(jù)而阻塞，在read()里未返回。然后進(jìn)程B調(diào)用read()，此時(shí)read()被重入。系統(tǒng)調(diào)用不一定一次執(zhí)行完并返回該進(jìn)程，有可能在特定的點(diǎn)暫停，而轉(zhuǎn)入到其他進(jìn)程。3.4.1進(jìn)程控制的功能完成進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。原語(prim263.4.1進(jìn)程創(chuàng)建和撤消創(chuàng)建狀態(tài)(New)：進(jìn)程剛創(chuàng)建，但還不能運(yùn)行(一種可能的原因是OS對(duì)并發(fā)進(jìn)程數(shù)的限制)；如：分配和建立PCB表項(xiàng)（可能有數(shù)目限制）、建立資源表格（如打開文件表）并分配資源，加載程序并建立地址空間表。3.4.1進(jìn)程創(chuàng)建和撤消273.4.2進(jìn)程的阻塞和喚醒阻塞：暫停一段時(shí)間(sleep)；暫停并等待信號(hào)(pause)；等待子進(jìn)程暫?；蚪K止(wait)；喚醒：發(fā)送信號(hào)到某個(gè)或一組進(jìn)程(kill)3.4.2進(jìn)程的阻塞和喚醒阻塞：28第三章進(jìn)程管理3.1進(jìn)程的概念(PROCESS)3.2進(jìn)程的描述3.3進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換3.4進(jìn)程控制3.5進(jìn)程互斥3.6進(jìn)程同步3.7進(jìn)程間通信(IPC,INTER-PROCESSCOMMUNICATION)3.8

線程(THREAD)

3.9死鎖問題(DEADLOCK)為了描述程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)資源的共享，需要描述程序執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)特征的概念，這就是進(jìn)程。在本章中，將討論進(jìn)程概念、進(jìn)程控制和進(jìn)程間關(guān)系。第三章進(jìn)程管理3.1進(jìn)程的概念(PROCESS)293.1進(jìn)程(PROCESS)3.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行3.1.2進(jìn)程的定義和描述返回3.1進(jìn)程(PROCESS)3.1.1程序的順序執(zhí)行和并303.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行程序的執(zhí)行有兩種方式：順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行。順序執(zhí)行是單道批處理系統(tǒng)的執(zhí)行方式，也用于簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)；現(xiàn)在的操作系統(tǒng)多為并發(fā)執(zhí)行，具有許多新的特征。引入并發(fā)執(zhí)行的目的是為了提高資源利用率。3.1.1程序的順序執(zhí)行和并發(fā)執(zhí)行程序的執(zhí)行有兩種方式：順31IlClPlIiCiPiInCnPn作業(yè)l作業(yè)i作業(yè)n作業(yè)執(zhí)行順序早期的作業(yè)執(zhí)行順序,是按照每個(gè)作業(yè)ICP的順序執(zhí)行,前一個(gè)作業(yè)執(zhí)行完,再執(zhí)行下一個(gè)作業(yè)。順序執(zhí)行情況：前趨圖IlClPlIiCiPiInCnPn作業(yè)l作業(yè)i作業(yè)n作業(yè)執(zhí)32前趨圖（precedencegraph)P={p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9}→={（p1,p2),(p1,p3),(p1,p4),(p2,p5),(p3,p5),(p4,p6),(p4,p7),(p5,p8),(p6,p8),(p7,p9),(p8,p9)}123546789前趨圖（precedencegraph)P={p1,p2,33順序執(zhí)行的特征順序性：按照程序結(jié)構(gòu)所指定的次序（可能有分支或循環(huán)）封閉性：獨(dú)占全部資源，計(jì)算機(jī)的狀態(tài)只由于該程序的控制邏輯所決定可再現(xiàn)性：初始條件相同則結(jié)果相同。如：可通過空指令控制時(shí)間關(guān)系。順序執(zhí)行的特征34程序的并發(fā)執(zhí)行I1I2C3C1C2P1P2P3I3I4C4P4在該例中：I1先于C1和I2，C1先于P1和C2。P1先于P2，I2先于C2和I3。I2和C1I3和C2和P1I4,C3,P2是重疊的。程序的并發(fā)執(zhí)行I1I2C3C1C2P1P2P3I3I4C4P35并發(fā)執(zhí)行的特征間斷(異步)性："走走停停"，一個(gè)程序可能走到中途停下來，失去原有的時(shí)序關(guān)系；失去封閉性：共享資源，受其他程序的控制邏輯的影響。如：一個(gè)程序?qū)懙酱鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)可能被另一個(gè)程序修改，失去原有的不變特征。失去可再現(xiàn)性：失去封閉性－>失去可再現(xiàn)性；外界環(huán)境在程序的兩次執(zhí)行期間發(fā)生變化，失去原有的可重復(fù)特征。進(jìn)程管理課件精講36并發(fā)執(zhí)行的條件：達(dá)到封閉性和可再現(xiàn)性程序P(i)針對(duì)共享變量的讀集和寫集R(i)和W(i)條件：任意兩個(gè)程序P(i)和P(j)，有：R(i)∩W(j)=;W(i)∩R(j)=;W(i)∩W(j)=;同時(shí)成立，P(i)和P(j)可并發(fā)執(zhí)行。并發(fā)執(zhí)行失去封閉性的原因是共享資源的影響，去掉這種影響就行了。1966年，由Bernstein給出并發(fā)執(zhí)行的條件。（這里沒有考慮執(zhí)行速度的影響。）前兩條保證一個(gè)程序的兩次讀之間數(shù)據(jù)不變化；最后一條保證寫的結(jié)果不丟掉?；?qū)懗蒖(i)∩W(j)∪W(i)∩R(j)∪W(i)∩W(j)={}并發(fā)執(zhí)行的條件：達(dá)到封閉性和可再現(xiàn)性程序P(i)針對(duì)共享37例如，有四條語句：S1:a:=x+yS2:b:=z+1S3:c:=a-bS4:w:=c+1現(xiàn)在的問題是實(shí)際中這個(gè)條件不好檢查。它們的讀集和寫集分別為r(s1)={x,y}r(s2)={z}r(s3)={a,b}r(s4)={c}W(r1)={a}W(r2)=W(r3)={c}W(r4)={w}可見，s1和s2兩條語句可以并發(fā)執(zhí)行，滿足Bernstein，s1和s3不能，其它請(qǐng)同學(xué)自己觀察驗(yàn)證。例如，有四條語句：現(xiàn)在的問題是實(shí)際中這個(gè)條件不好檢查。它們的383.1.2進(jìn)程的定義和描述程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)稱為進(jìn)程；進(jìn)程可以與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行；一個(gè)進(jìn)程是虛擬機(jī)執(zhí)行的一個(gè)程序；1.進(jìn)程的定義一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程。3.1.2進(jìn)程的定義和描述程序在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)392.進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和內(nèi)容），地址空間上包括：代碼（指令執(zhí)行和CPU狀態(tài)的改變）數(shù)據(jù)（變量的生成和賦值）系統(tǒng)控制信息（進(jìn)程控制塊的生成和刪除）獨(dú)立性：各進(jìn)程的地址空間相互獨(dú)立，除非采用進(jìn)程間通信手段；并發(fā)性、異步性："虛擬"結(jié)構(gòu)化：代碼段、數(shù)據(jù)段和核心段（在地址空間中）；程序文件中通常也劃分了代碼段和數(shù)據(jù)段，而核心段通常就是OS核心（由各個(gè)進(jìn)程共享，包括各進(jìn)程的PCB）2.進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程具有動(dòng)態(tài)的地址空間（數(shù)量和內(nèi)容）403.進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進(jìn)程是程序的執(zhí)行。通常進(jìn)程不可在計(jì)算機(jī)之間遷移；而程序通常對(duì)應(yīng)著文件、靜態(tài)和可以復(fù)制。進(jìn)程是暫時(shí)的，程序是永久的：進(jìn)程是一個(gè)狀態(tài)變化的過程，程序可長久保存。進(jìn)程與程序的組成不同：進(jìn)程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（即進(jìn)程狀態(tài)信息）。進(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；通過調(diào)用關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程可包括多個(gè)程序。3.進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序414.作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系一個(gè)作業(yè)要進(jìn)行提交、收容、執(zhí)行、完成四個(gè)步驟。進(jìn)程是作業(yè)執(zhí)行過程的描述。作業(yè)是用戶向計(jì)算機(jī)提交的任務(wù)實(shí)體，進(jìn)程則是完成用戶任務(wù)的執(zhí)行實(shí)體，是向系統(tǒng)申請(qǐng)分配資源的基本單位。一個(gè)作業(yè)由多個(gè)進(jìn)程組成4.作業(yè)和進(jìn)程的關(guān)系一個(gè)作業(yè)要進(jìn)行提交、收容、執(zhí)行、完成四個(gè)423.2進(jìn)程的描述3.2.1進(jìn)程控制塊PCB3.2.2進(jìn)程的上下文3.2.3進(jìn)程空間返回3.2進(jìn)程的描述3.2.1進(jìn)程控制塊PCB返回433.2.1進(jìn)程控制塊

(PCB,processcontrolblock)每個(gè)進(jìn)程在OS中的登記表項(xiàng)（可能有總數(shù)目限制），OS據(jù)此對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制和管理（PCB中的內(nèi)容會(huì)動(dòng)態(tài)改變），不同OS則不同處于核心段，通常不能由應(yīng)用程序自身的代碼來直接訪問，而要通過系統(tǒng)調(diào)用，或通過UNIX中的進(jìn)程文件系統(tǒng)(/proc)直接訪問進(jìn)程映象(image)。文件名為進(jìn)程標(biāo)識(shí)（如：00316），權(quán)限為創(chuàng)建者可讀寫。進(jìn)程控制塊是由OS維護(hù)的用來記錄進(jìn)程相關(guān)信息的一塊內(nèi)存。3.2.1進(jìn)程控制塊

(PCB,processcont44進(jìn)程控制塊的內(nèi)容進(jìn)程描述信息：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符(processID)，唯一，通常是一個(gè)整數(shù)；進(jìn)程名，通?；诳蓤?zhí)行文件名（不唯一）；用戶標(biāo)識(shí)符(userID)；進(jìn)程組關(guān)系(processgroup)進(jìn)程控制信息：當(dāng)前狀態(tài)；優(yōu)先級(jí)(priority)；代碼執(zhí)行入口地址；程序的外存地址；運(yùn)行統(tǒng)計(jì)信息（執(zhí)行時(shí)間、頁面調(diào)度）；進(jìn)程間同步和通信；阻塞原因資源占用信息：虛擬地址空間的現(xiàn)狀、打開文件列表CPU現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)：寄存器值（通用、程序計(jì)數(shù)器PC、狀態(tài)PSW，地址包括棧指針）進(jìn)程控制塊的內(nèi)容進(jìn)程描述信息：45

PCB的組織方式鏈表：同一狀態(tài)的進(jìn)程其PCB成一鏈表，多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的鏈表各狀態(tài)的進(jìn)程形成不同的鏈表：就緒鏈表、阻塞鏈表索引表：同一狀態(tài)的進(jìn)程歸入一個(gè)index表（由index指向PCB），多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的index表各狀態(tài)的進(jìn)行形成不同的索引表：就緒索引表、阻塞索引表PCB的組織方式鏈表：同一狀態(tài)的進(jìn)程其PCB成一鏈表，多個(gè)463.2.2進(jìn)程上下文用戶級(jí)上下文：進(jìn)程的用戶地址空間（包括用戶棧各層次），包括用戶正文段、用戶數(shù)據(jù)段和用戶棧；寄存器級(jí)上下文：程序寄存器、處理機(jī)狀態(tài)寄存器、棧指針、通用寄存器的值；系統(tǒng)級(jí)上下文：靜態(tài)部分（PCB和資源表格）動(dòng)態(tài)部分：核心棧（核心過程的棧結(jié)構(gòu)，不同進(jìn)程在調(diào)用相同核心過程時(shí)有不同核心棧）進(jìn)程上下文是對(duì)進(jìn)程執(zhí)行活動(dòng)全過程的靜態(tài)描述。進(jìn)程上下文由進(jìn)程的用戶地址空間內(nèi)容、硬件寄存器內(nèi)容及與該進(jìn)程相關(guān)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。3.2.2進(jìn)程上下文用戶級(jí)上下文：進(jìn)程的用戶地址空間（包括473.2.3進(jìn)程空間進(jìn)程空間被劃分成兩大部分：用戶空間：用戶執(zhí)行的程序空間系統(tǒng)空間：操作系統(tǒng)內(nèi)核執(zhí)行的空間為了防止用戶訪問錯(cuò)誤，由程序狀態(tài)字寄存器設(shè)置不同的執(zhí)行模式，用戶執(zhí)行模式：用戶態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行模式：系統(tǒng)態(tài)3.2.3進(jìn)程空間進(jìn)程空間被劃分成兩大部分：483.3進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3.1進(jìn)程狀態(tài)3.3.2進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換3.3.1進(jìn)程狀態(tài)493.3.1狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(Running)：占用處理機(jī)資源；處于此狀態(tài)的進(jìn)程的數(shù)目小于等于CPU的數(shù)目。在沒有其他進(jìn)程可以執(zhí)行時(shí)（如所有進(jìn)程都在阻塞狀態(tài)），通常會(huì)自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的idle進(jìn)程（相當(dāng)于空操作）。就緒狀態(tài)(Ready)：進(jìn)程已獲得除處理機(jī)外的所需資源，等待分配處理機(jī)資源；只要分配CPU就可執(zhí)行?？梢园炊鄠€(gè)優(yōu)先級(jí)來劃分隊(duì)列，如：時(shí)間片用完－>低