【正文】 節(jié)的需要。 – (4) 操作系統(tǒng)的需要。 3. 掛起狀態(tài) ? (1)終端用戶的需要 ? 當(dāng)終端用戶在自己的程序運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn) 有可疑問題 時(shí)，往往希望暫時(shí)使自己的 進(jìn)程靜止下來 。 ? 2)父進(jìn)程的需求 ? 父進(jìn)程常常希望 考察 和 修改子進(jìn)程 ，或者當(dāng)要 協(xié)調(diào)各子進(jìn)程 間的活動(dòng)時(shí)， 要掛起自己的子進(jìn)程。 3. 掛起狀態(tài) ? 3)負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要 ? 當(dāng) 實(shí)時(shí)系統(tǒng) 中的工作負(fù)荷較重，可能影響到對實(shí)時(shí)任務(wù)的控制時(shí)，可由系統(tǒng)把 一些不重要或不緊迫的進(jìn)程 掛起，以保證系統(tǒng)仍然能正常運(yùn)行。 ? 4)操作系統(tǒng)的需要 ? 操作系統(tǒng)有時(shí)需要掛起某些進(jìn)程，檢查運(yùn)行中 資源的使用情況及進(jìn)行記帳 ，以便改善系統(tǒng)的運(yùn)行性能。 3. 掛起狀態(tài) ? 具有掛起和解掛功能的系統(tǒng)進(jìn)程狀態(tài)中，新增加了兩個(gè)狀態(tài)：掛起就緒（ Ready Suspend）和掛起阻塞 （ Blocked Suspend）。 ? 為了易于區(qū)分，將原來的就緒狀態(tài)和阻塞狀態(tài)分別稱為活動(dòng)就緒（ Ready Active）和活動(dòng)阻塞（ Blocked Active）。 ? 2) 進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 ? 在引入掛起狀態(tài)后，又將增加從 掛起狀態(tài)到 非掛起狀態(tài) 的轉(zhuǎn)換。或者相反，可以有以下幾種情況： ? (1) 活動(dòng)就緒 靜止就緒 ? 當(dāng)進(jìn)程處于未被掛起的 就緒狀態(tài) 時(shí)，稱此為 活動(dòng)就緒狀態(tài) ，表示為 Readya。當(dāng)用掛起原語 Suspend將該進(jìn)程掛起后，該進(jìn)程便轉(zhuǎn)變?yōu)?靜止就緒狀態(tài) 。表示為Readys（處在 Readys狀態(tài)的進(jìn)程， 不再被調(diào)度執(zhí)行 ） ? (2) 活動(dòng)阻塞 靜止阻塞 ? 當(dāng)進(jìn)程處于 未被掛起的阻塞狀態(tài) 時(shí)，稱為它處在 活動(dòng)阻塞狀態(tài) （表示為Blockeda）。當(dāng) Suspend原語將它掛起后，進(jìn)程便轉(zhuǎn)變?yōu)?靜止阻塞狀態(tài) （表示為Blockeds）。處于該狀態(tài)的進(jìn)程，在其 所期待的事件出現(xiàn) 以后，他將從 靜止阻塞 變?yōu)?靜止就緒 。 ? (3) 靜止就緒 活動(dòng)就緒 ? 處于 Readys狀態(tài)的進(jìn)程，若用激活原語Active激活后，該進(jìn)程將轉(zhuǎn)變?yōu)?Readya狀態(tài)。 ? (4) 靜止阻塞 活動(dòng)阻塞 ? 處于 Blockeds狀態(tài)的進(jìn)程，若用激活原語 Active激活后，進(jìn)程將轉(zhuǎn)變?yōu)?Blockeda狀態(tài)。 具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)圖 ? 創(chuàng)建狀態(tài) ? 終止?fàn)顟B(tài) ? 創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程一般要通過兩個(gè)步驟： – 首先，為一個(gè)新進(jìn)程創(chuàng)建 PCB，并填寫必要的管理信息； – 其次，把該進(jìn)程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)并插入就緒隊(duì)列之中。 4．創(chuàng)建狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài) 創(chuàng)建狀態(tài) – OS 已完成為創(chuàng)建一進(jìn)程所必要的工作 ?已構(gòu)造了進(jìn)程標(biāo)識符 ?已創(chuàng)建了管理進(jìn)程所需的表格 – 但還沒有允許執(zhí)行該進(jìn)程 (尚未同意 ) ? 因?yàn)橘Y源有限 終止?fàn)顟B(tài) – 中止后進(jìn)程移入該狀態(tài) – 它不再有執(zhí)行資格 – 表格和其它信息暫時(shí)由輔助程序保留 例子 : 為處理用戶帳單而累計(jì)資源使用情況的財(cái)務(wù)程序 當(dāng)數(shù)據(jù)不再需要后，進(jìn)程 (和它的表格 )被刪除 五態(tài)模型 創(chuàng)建 就緒阻塞 執(zhí)行 終止許可I / O 請求釋放I/O完成時(shí)間片完進(jìn)程調(diào)度? 引進(jìn)創(chuàng)建和終止?fàn)顟B(tài)后，在進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，需要增加考慮下面的幾種情況。 ? (1) NULL→ 創(chuàng)建： ? (2) 創(chuàng)建 → 活動(dòng)就緒 ? (3) 創(chuàng)建 → 靜止就緒 ? (4) 執(zhí)行 → 終止 七態(tài)模型 進(jìn)程控制塊（ PCB） ? 進(jìn)程的靜態(tài)描述 (進(jìn)程映像 )：由三部分組成 ? PCB(Process Control Block)、有關(guān)程序段和該程序段對其進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)集合 ? 1) 進(jìn)程控制塊： 用于 描述進(jìn)程情況 及 控制進(jìn)程運(yùn)行 所需的全部信息。 ? 2) 程序段： 是進(jìn)程中能被 進(jìn)程調(diào)度程序 在 CPU上執(zhí)行的 程序代碼段。 ? 3) 數(shù)據(jù)段： 一個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)段，可以是進(jìn)程對應(yīng)的程序加工處理的 原始數(shù)據(jù) ，也可以是程序執(zhí)行后產(chǎn)生的 中間或最終數(shù)據(jù)。 1．進(jìn)程控制塊的作用 ? 系統(tǒng)為了管理進(jìn)程設(shè)置的一個(gè)專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存放了用于描述該進(jìn)程情況和控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息。 ? 系統(tǒng)利用 PCB來控制和管理進(jìn)程， 進(jìn)程控制塊既能標(biāo)識進(jìn)程的存在 ，又能刻畫出 進(jìn)程的動(dòng)態(tài)特征 ， 所以 PCB是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志 ? 進(jìn)程與 PCB是一一對應(yīng)的 ? 當(dāng)系統(tǒng)或父進(jìn)程 創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程 時(shí)，實(shí)際上就是為其 建立一個(gè)進(jìn)程控制塊。 2. 進(jìn)程控制塊中的信息 ? 1) 進(jìn)程標(biāo)識符 ? 進(jìn)程標(biāo)識符用于惟一地標(biāo)識一個(gè)進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程通常有兩種標(biāo)識符： ? (1) 內(nèi)部標(biāo)識符。 每一個(gè)進(jìn)程都賦予了一個(gè)惟一的數(shù)字標(biāo)識符。 ? (2) 外部標(biāo)識符。 通常是由字母、數(shù)字組成，由用戶 (進(jìn)程 )在訪問該進(jìn)程時(shí)使用。 ? (3)家族聯(lián)系： 用于說明本進(jìn)程與其它家族成員間的關(guān)系。 2) 處理機(jī)狀態(tài) ? 說明進(jìn)程當(dāng)前所處的狀態(tài) 。 ? 處理機(jī)狀態(tài)信息主要是由處理機(jī)的各種寄存器中的內(nèi)容組成的 。 處理機(jī)在運(yùn)行時(shí) ， 許多信息都放在寄存器中 。 當(dāng)處理機(jī)被中斷時(shí) ， 所有這些信息都必須保存在 PCB中 ， 以便在該進(jìn)程重新執(zhí)行時(shí) ，能從斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行 。 ? 通用寄存器 。它們是用戶程序可以訪問的，用于暫存信息。 ? 指令計(jì)數(shù)器 。其中存放了要訪問的下一條指令的地址。 ? 程序狀態(tài)字 PSW。其中含有狀態(tài)信息，如條件碼、執(zhí)行方式、中斷屏蔽標(biāo)志等。 ? 用戶棧指針 。每個(gè)用戶進(jìn)程有一個(gè)或若干個(gè)與之相關(guān)的系統(tǒng)棧，用于存放過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址。棧指針指向該棧的棧頂。 ? 3) 進(jìn)程調(diào)度信息 ? ① 進(jìn)程狀態(tài) ,指明進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，作為進(jìn)程調(diào)度和對換時(shí)的依據(jù)。 ? ② 進(jìn)程優(yōu)先級 ,是用于描述進(jìn)程使用處理機(jī)的優(yōu)先級別的一個(gè)整數(shù)。 ? ③ 進(jìn)程調(diào)度所需的其它信息 ，它們與所采用的進(jìn)程調(diào)度算法有關(guān)； ? ④ 事件 ，指進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)所等待發(fā)生的事件，即阻塞原因。 4) 進(jìn)程控制信息 ① 程序和數(shù)據(jù)的地址 :該進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)所在位置信息； ② 進(jìn)程同步和通信機(jī)制 :指實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步和進(jìn)程通信時(shí)必需的機(jī)制； ③ 資源清單 :列出進(jìn)程擁有的資源的記錄 ； ④ 鏈接指針 :它給出了本進(jìn)程 (PCB)所在隊(duì)列中的下一個(gè)進(jìn)程的 PCB的首地址。 3. 進(jìn)程控制塊的組織方式 為了方便進(jìn)程的調(diào)度和管理，需要將各進(jìn)程的進(jìn)程控制塊用適當(dāng)?shù)姆椒ńM織起來， 常用的組織方式有兩種：鏈接方式、索引方式。 ? 鏈接方式 不同狀態(tài)進(jìn)程分別組成隊(duì)列 ? 索引方式 將同一狀態(tài)的進(jìn)程組織在一個(gè)索引表中，索引表的表項(xiàng)指向相應(yīng)的進(jìn)程控制塊，不同狀態(tài)對應(yīng)不同的索引表。 執(zhí)行指針 就緒隊(duì)列指針 阻塞隊(duì)列指針 空閑隊(duì)列指針 PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9 4 3 0 8 7 9 0 0 …… PCB鏈接隊(duì)列示意圖 (a)等待隊(duì)列分開 PCB5 執(zhí)行隊(duì)列 就緒隊(duì)列 ……… 阻塞隊(duì)列 1 阻塞隊(duì)列 2 ……… 隊(duì)列表頭 PCB8 PCB1 PCB4 PCB3 PCB2 PCB7 … (b)等待隊(duì)列不分開 就緒隊(duì)列 阻塞隊(duì)列 ……… … PCB1 PCB7 PCB2 PCB3 ……… PCB8 PCB4 … 執(zhí)行指針 就緒索引表 等待索引表 PCB3 PCB4 PCB5 PCB7 PCB6 PCB2 PCB1 按索引方式組織 PCB 就緒索引表 等待索引表 進(jìn)程控制 進(jìn)程是有生命周期的，產(chǎn)生、運(yùn)行、暫停、終止。對進(jìn)程的這些操作叫進(jìn)程控制。 進(jìn)程控制的主要任務(wù)是： 進(jìn)程控制是對系統(tǒng)中所有進(jìn)程從產(chǎn)生、存在到消亡的全過程實(shí)行有效的管理和控制。進(jìn)程控制一般是由操作系統(tǒng)的內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)。 進(jìn)程控制 ? 進(jìn)程控制包括： ? 進(jìn)程創(chuàng)建 、 進(jìn)程終止 、 進(jìn)程阻塞 、 進(jìn)程喚醒、 進(jìn)程掛起、 進(jìn)程激活 。 ? 這些操作都要對應(yīng)地執(zhí)行一個(gè)特殊的程序段（原語），同時(shí)系統(tǒng)也通過系統(tǒng)調(diào)用給用戶提供進(jìn)程控制的功能。 原語 (Primitive) ? 原語：是機(jī)器指令的延伸，由 若干條指令構(gòu)成 的，系統(tǒng)狀態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能的 程序段 。 ? 原語操作：一個(gè)操作中的動(dòng)作 要么全做，要么全不做 。 ? 在操作系統(tǒng)中，通常把進(jìn)程控制用程序段 做成原語 。用于進(jìn)程控制的原語有：創(chuàng)建原語、撤銷原語、阻塞原語、喚醒原語等、 掛起原語、激活原語 。 進(jìn)程的創(chuàng)建 ?1 進(jìn)程圖 ? 進(jìn)程圖是用來 描述進(jìn)程家族關(guān)系 的 有向樹。 結(jié)點(diǎn)代表進(jìn)程。一棵樹表示一個(gè)家族，根結(jié)點(diǎn)為該家族的祖先 (Ancestor)。 A B C D M E I J H G F L K 進(jìn)程樹 子進(jìn)程 可以繼承 父進(jìn)程的所有資源 ，當(dāng)子進(jìn)程 被撤消 時(shí) ， 應(yīng)將從父進(jìn)程那里獲得的資源 歸還給父進(jìn)程 。 撤消父進(jìn)程 時(shí)也必須同時(shí) 撤消其所有的子進(jìn)程 。 進(jìn)程圖和前趨圖之間的差異 ? 前趨圖描述的是 任務(wù) (或進(jìn)程 )之間的前趨關(guān)系 ；只有在前趨進(jìn)程完成后 ， 其后繼進(jìn)程才能運(yùn)行； ? 進(jìn)程圖描述的是 進(jìn)程家族關(guān)系 ， 創(chuàng)建者和被創(chuàng)建者可以并發(fā)執(zhí)行 ， 也可以父進(jìn)程等待其所有的子進(jìn)程結(jié)束后再執(zhí)行 ，這完全取決于創(chuàng)建原語和創(chuàng)建者的需要 。 2 引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件 ? 1) 用戶登錄： 在 分時(shí)系統(tǒng) 中，用戶在終端鍵入登錄命令后，若是 合法用戶 ，系統(tǒng) 建立一個(gè)進(jìn)程 ，并插入 就緒隊(duì)列 。 ? 2) 作業(yè)調(diào)度： 批處理系統(tǒng) 中，作業(yè)調(diào)度程序調(diào)度到某個(gè)作業(yè) 以后，就把這個(gè)作業(yè) 裝入內(nèi)存，并 分配必要的資源 ，創(chuàng)建進(jìn)程，插入 就緒隊(duì)列。 ? 3) 提供服務(wù)： 運(yùn)行中的用戶向系統(tǒng)提出請求后，系統(tǒng)專門建立一個(gè)進(jìn)程為用戶服務(wù)。（打印請求）； 在 Linux系統(tǒng)中用戶鍵人一個(gè)命令（如 date, ps,ls)， shell就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程。 2 引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件 ? 在上述三種情況下，都是由系統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)核創(chuàng)建 ? 4) 應(yīng)用請求： ? 應(yīng)用進(jìn)程的需要，由它 自己創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程 ，使新進(jìn)程 以并發(fā)運(yùn)行方式 完成特定任務(wù)。（輸入數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果輸出到表格上） ? 由父進(jìn)程創(chuàng)建 3 進(jìn)程的創(chuàng)建（ creat） ? 一個(gè)進(jìn)程可以調(diào)用創(chuàng)建進(jìn)程原語來創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程。該原語的主要工作是為被建立進(jìn)程建立起一個(gè)進(jìn)程控制塊 PCB，并填入相應(yīng)的初始值。 創(chuàng)建原語 Creat( ) ? 功能：創(chuàng)建一個(gè)具有指定標(biāo)識符進(jìn)程 ? 入口信息：進(jìn)程標(biāo)識符 、 優(yōu)先級 、 進(jìn)程開始地址 、 初始 CPU狀態(tài) 、 資源清單等 。 3 進(jìn)程的創(chuàng)建（ creat） ? 1 申請空白的 PCB。 為新進(jìn)程 分配唯一的數(shù)字標(biāo)識符 ， 并從 PCB集合中 索取一個(gè)空白的 PCB ? 2 為新進(jìn)程分配資源。 為新進(jìn)程的 程序和 數(shù)據(jù) ，以及 用戶棧 分配必要的內(nèi)存空間。 3 進(jìn)程的創(chuàng)建（ creat） ? 3 初始化程序控制塊。 – 初始化標(biāo)識符信息 ，將 系統(tǒng)中分配的標(biāo)識符、父進(jìn)程標(biāo)識符 填入新 PCB中。 – 初始化處理機(jī)狀態(tài)信息 。使程序計(jì)數(shù)器指向 程序的入口地址， 棧指針指向 棧頂 。 – 初始化處理機(jī)控制信息 :將進(jìn)程的狀態(tài)設(shè)置為 就緒狀態(tài) 或 靜止就緒狀態(tài) 。 ? 4 將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列 入口 查 PCB鏈表 有同名 ? 將 PCB入就緒隊(duì)列 將 PCB入總鏈 將入口信息填入 PCB相應(yīng)項(xiàng) 向系統(tǒng)申請一個(gè)空的 PCB結(jié)構(gòu) 返回 出錯(cuò) 有 創(chuàng)建原語流程圖 無 有空 PCB? 出錯(cuò) 無 有 進(jìn)程的終止 1． 引起進(jìn)程終止的事件 ? 1) 正常結(jié)束： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，都有一個(gè)表示 進(jìn)程已經(jīng)運(yùn)行完成的指示 。（批處理， Halt。分時(shí)系統(tǒng)中， Logs Off） ? 2) 異常結(jié)束 : 越界錯(cuò)誤、保護(hù)錯(cuò)、特權(quán)指令錯(cuò)、 非法指令錯(cuò)、 運(yùn)行超時(shí)、等待超時(shí)、算術(shù)運(yùn)算錯(cuò)、 I/O故障 ? 3) 外界干預(yù) : 操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進(jìn)程請求、父進(jìn)程終止。 在 linux中進(jìn)