《計算機操作系統(tǒng) 》課件-3.2進程的概念

進程定義和特征

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換進程控制塊PCBLinux進程狀態(tài)解析3.2進程概念3.2進程概念3.2.1進程的定義及特征1.簡單定義：一個程序的一次運行過程。2.特征：動態(tài)性：進程最基本的特征并發(fā)性：程序在建立進程后并發(fā)運行獨立性：是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的獨立單位

異步性：進程以不可預(yù)知的速度向前推進定義：可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。3.2進程概念3.進程映像:進程實體的組成321相關(guān)數(shù)據(jù)集(變量、工作空間，緩沖區(qū)等)棧：內(nèi)核棧/用戶?？蓤?zhí)行的程序（段）進程結(jié)構(gòu)特征3.2.1進程的定義及特征4PCB3.2進程概念從定義上看，進程是程序處理數(shù)據(jù)的過程，而程序是一組指令的有序集合；進程具有動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性和異步性等，而程序不具有這些特性；從進程結(jié)構(gòu)特性上看，它包含程序、數(shù)據(jù)（棧）和PCB；進程和程序并非一一對應(yīng)：通過多次執(zhí)行，一個程序可對應(yīng)多個進程；通過調(diào)用關(guān)系，一個進程可執(zhí)行多個程序。4.進程與程序的區(qū)別3.2.1進程的定義及特征一個廚師照著一份菜譜做菜18例：討論2個程序在不同操作系統(tǒng)環(huán)境中的運行情況

程序A：打印工資報表的程序；

程序B：計算1000以內(nèi)所有素數(shù)并依次顯示計算結(jié)果。3.2進程概念（1）在不支持多進程的操作系統(tǒng)下運行：順序執(zhí)行A、B

可以看到，先是打印機不停地打印工資報表，打完后，接著運行程序B，不停地計算，最后顯示所計算的結(jié)果。（2）在支持多進程的操作系統(tǒng)下運行建立進程A、B；對應(yīng)的程序分別是程序A、B；進程A是I/O量較大的進程，進程B是計算量較大的進程，在系統(tǒng)進程調(diào)度的控制下，兩個進程并發(fā)執(zhí)行。可以看到打印機不斷打印工資報表；而處理機不停地計算，并依次在屏幕上顯示計算結(jié)果。16討論3個排序程序在不同操作系統(tǒng)環(huán)境中的運行情況

程序A：冒泡排序算法，在屏幕的左1/3處開設(shè)窗口顯示其排序過程；

程序B：堆排序算法，在屏幕的中1/3處開設(shè)窗口顯示其排序過程；

程序C：快速排序算法，在屏幕的右1/3處開設(shè)窗口顯示其排序過程。思考題：3.2進程概念（1）在不支持多進程的操作系統(tǒng)下順序運行A、B、C（2）在支持多進程的操作系統(tǒng)下并發(fā)運行A、B、C3.2進程概念就緒狀態(tài)：

進程分配到必要的資源，等待獲得CPU執(zhí)行的狀態(tài)。組織成一個或多個就緒隊列。運行狀態(tài)：

進程已經(jīng)分配到CPU，正在CPU上執(zhí)行時的狀態(tài)阻塞狀態(tài)（等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)）：

正在執(zhí)行的進程由于等待某事件的發(fā)生而暫時無法繼續(xù)執(zhí)行時，便放棄處理機而處于暫停狀態(tài)。組織成一個或多個阻塞隊列。3.2.2進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換1.

三種基本狀態(tài)運行態(tài)就緒態(tài)阻塞態(tài)等待事件

(系統(tǒng)服務(wù)請求，如請求I/O)

被調(diào)度或分派

時間片用完

事件發(fā)生3.2進程概念3.2.2

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換2.三種基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖3.2進程概念3.2.2

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換3.創(chuàng)建狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)運行態(tài)就緒態(tài)阻塞態(tài)等待事件

被調(diào)度或分派

時間片用完

事件發(fā)生創(chuàng)建態(tài)

創(chuàng)建完成終止態(tài)終止思考問題：1.在進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，下列哪一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換是不可能發(fā)生的？

A)就緒態(tài)→運行態(tài)B)運行態(tài)→就緒態(tài)

C)運行態(tài)→等待態(tài)D)阻塞態(tài)→運行態(tài)2．某進程在運行過程中需要等待從磁盤上讀入數(shù)據(jù)，此時該進程的狀態(tài)將（）。

A.從就緒變?yōu)檫\行B.從運行變?yōu)榫途w

C.從運行變?yōu)樽枞鸇.從阻塞變?yōu)榫途w3.2進程概念3.2.2

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換思考問題：3.若一個用戶進程通過read系統(tǒng)調(diào)用讀取一個磁盤文件中的數(shù)據(jù)，則下列關(guān)于此過程的描述中，正確的有哪些？（

）A.若該文件的數(shù)據(jù)不在內(nèi)存中，則該進程進入睡眠等待狀態(tài)B.請求read系統(tǒng)調(diào)用會導(dǎo)致CPU從用戶態(tài)切換到核心態(tài)C.Read系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)應(yīng)包含文件的名稱D.read系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束后會重新讓該進程進入就緒狀態(tài)或運行狀態(tài)3.2.2

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換3.2.2

進程狀態(tài)及轉(zhuǎn)換課堂分組討論：對下列狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，回答后面的問題。

運行1234

阻塞

就緒（1）變遷1的發(fā)生是否會引起變遷3的發(fā)生？需要什么條件？（2）變遷4的發(fā)生是否會引起變遷3的發(fā)生？需要什么條件？（3）為支持上圖中進程的狀態(tài)變遷，系統(tǒng)應(yīng)提供哪些進程控制原語？TASK_RUNNING 可執(zhí)行狀態(tài)TASK_INTERRUPTIBLE 可中斷睡眠狀態(tài)TASK_UNINTERRUPTIBLE 不可中斷睡眠狀態(tài)TASK_STOPPED 暫停狀態(tài)TASK_TRACED跟蹤狀態(tài)TASK_DEAD

終止態(tài)TASK_WAKEKILL可響應(yīng)致命信號的不可中斷睡眠態(tài)EXIT_ZOMBIE僵尸態(tài)EXIT_DEAD終止態(tài)3.2.3Linux進程狀態(tài)解析1.Linux進程狀態(tài)設(shè)置2.6.24

進程正在被CPU執(zhí)行，或者已經(jīng)準備就緒，隨時可以執(zhí)行處于等待中的進程，待等待條件為真時被喚醒，也可以被信號或者中斷喚醒。處于等待中的進程，待資源有效時喚醒，但不可以由其它進程通過信號(signal)或中斷喚醒進程暫停執(zhí)行。當(dāng)接收到SIGSTOP等信號時，進程進入該狀態(tài)，接收到SIGCONT信號后，進程重新回到TASK_RUNNING。表示進程的執(zhí)行被終止，很快將從系統(tǒng)消失的狀態(tài)。表示進程的最終狀態(tài)。父進程已經(jīng)使用wait4()或waitpid()系統(tǒng)調(diào)用來收集了信息，因此進程將由系統(tǒng)刪除。3.2進程概念進程被調(diào)試器暫停下來，等待跟蹤進程進行相關(guān)處理。進程已經(jīng)終止，且不需要父進程收集其信息，很快將被銷毀。與TASK_UNINTERRUPTBLE類似，但是可響應(yīng)致命信號stateexit_state3.2.3Linux進程狀態(tài)解析2.Linux進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

201、進程的組成程序PCB①程序、數(shù)據(jù)

描述進程本身所應(yīng)完成的功能

②棧

過程調(diào)用相關(guān)信息：返址、參數(shù)傳遞、局部變量等③PCB記錄進程的動態(tài)特征，該進程與其他進程和系統(tǒng)資源的關(guān)系。3.2進程概念3.2.4

進程控制塊PCB

(processcontrolblock)數(shù)據(jù)棧3.2進程概念3.2.4進程控制塊（PCB)2.進程控制塊的內(nèi)容進程標識信息：進程標識符：PID用戶標識符家族關(guān)系

進程調(diào)度信息：進程狀態(tài)；進程優(yōu)先級；進程的時間片；等待事件；其他調(diào)度相關(guān)信息進程標識信息進程調(diào)度信息進程現(xiàn)場信息進程控制信息3.2進程概念3.2.4進程控制塊（PCB)2

.進程控制塊的內(nèi)容

進程現(xiàn)場信息：通用寄存器內(nèi)容；段寄存器內(nèi)容；指令計數(shù)器的值；程序狀態(tài)字(PSW)；棧指針中斷允許位、陷入標志、任務(wù)嵌套標志、特權(quán)標志、溢出標志、符號標志、零標志、進位標志等32位CPU有8個32位的通用寄存器EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP和ESP

。EAX：稱為累加器，可用于乘、除、輸入/輸出等操作；EBX:稱為基地址寄存器,可作為存儲器指針來使用；ECX:稱為計數(shù)寄存器,控制循環(huán)次數(shù)；EDX:稱為數(shù)據(jù)寄存器,在進行乘、除運算時，作為默認的操作數(shù)參與運算，也可用于存放I/O的端口地址。ESI：變址寄存器，是內(nèi)存移動和比較操作的源地址寄存器；EDI：變址寄存器，是內(nèi)存移動和比較操作的目標地址寄存器EBP：指針寄存器，存放堆棧幀的始址；ESP:指針寄存器，當(dāng)前堆棧棧頂位置。段寄存器是根據(jù)內(nèi)存分段的管理模式而設(shè)置的。內(nèi)存單元的物理地址由段寄存器的值和一個偏移量組合而成。32位CPU有6個，16位CPU有4個

。CS：代碼段寄存器，其值為代碼段的段地址；DS：數(shù)據(jù)段寄存器，其值為數(shù)據(jù)段的地址；ES：附加段寄存器，其值為附加數(shù)據(jù)段的地址；SS：堆棧段寄存器，其值為堆棧段的地址；FS：附加段寄存器，其值為附加數(shù)據(jù)段的地址；GS：附加段寄存器，其值為附加數(shù)據(jù)段的地址。

3.2進程概念

進程控制信息：

程序和數(shù)據(jù)地址；

進程同步信息進程通信信息；

資源管理信息；