【正文】 2/2/6 太湖學(xué)院信機系 27 進程控制 為了防止操作系統(tǒng)及關(guān)鍵數(shù)據(jù)如 PCB等，受到用戶程序有意或無意的破壞，通常將處理機的執(zhí)行狀態(tài)分成系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)兩種： （ 1）系統(tǒng)態(tài)，又稱核心態(tài)。它具有較高的特權(quán)，能執(zhí)行一切指令，訪問所有寄存器和存儲區(qū)。 （ 2）用戶態(tài)，具有較低特權(quán)的執(zhí)行狀態(tài)，它只能執(zhí)行規(guī)定的指令，訪問指定的寄存器和存儲區(qū)。 OS內(nèi)核通常是運行在系統(tǒng)態(tài)的，而進程控制是由 OS內(nèi)核實現(xiàn)的。 OS內(nèi)核： 運行在系統(tǒng)態(tài)的，包括對進程操作和控制的最基本的原語和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 28 概念 進程控制： 就是系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來創(chuàng)建、撤銷進程以及完成各進程狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，從而達到多進程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)資源共享的目的。 原語 （ Atomic Operation）：系統(tǒng)態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能的程序段稱為原語。 機器指令級 :不可分割，不允許初始化 功能級：不允許并發(fā)執(zhí)行 （原語本身由若干條指令組成，要么全做，要么全不做）在 OS中，大都把進程控制用程序段做成原語。 比如：創(chuàng)建原語、撤消原語、阻塞原語、喚醒原語、掛起原語、激活原語 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 29 進程的創(chuàng)建 一、進程樹 (圖 )： ? 描述了進程的家族關(guān)系 ? 子進程可繼承父進程的資源，撤消時應(yīng)歸還給父進程，父進程在撤消時也 應(yīng)該撤消全部子進程。（遞歸） A B E K D F G H M L J I C 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 30 二、引起創(chuàng)建進程的事件： ： ? 為終端用戶建立一進程 ：（不是進程調(diào)度） ? 為被調(diào)度的作業(yè)建立進程 ： ? 如要打印時建立打印進程 ： ? 由應(yīng)用程序建立多個進程 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 31 進程的創(chuàng)建 (2) 三、進程的創(chuàng)建：（ creat原語） ? 1. 申請空白 PCB（一個系統(tǒng)的 PCB是有限的） ? 2. 為新進程分配資源（不同于一般的分配， PCBLIST在一個特殊區(qū)域） ? 3. 初始化 PCB ? 4. 將新進程插入就緒隊列。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 32 創(chuàng)建原語 Procedure create (n,s0,P0,m0,R0,acc) begin i:=get internal name(n)。 獲得內(nèi)部名 :=n。 填外部名 := P0。 填優(yōu)先級表 := s0。 填 CPU初始狀態(tài) := m0。 填寫主存區(qū)域 := R0。 填寫資源清單 :=readys。 填寫進程狀態(tài) j:=EP。 獲取調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識 :=j。 填入 i進程的父進程 j :=φ。 i的家族指針為空 :=i。 把 i填入其父進程 PCB的家族指針處 :=RQ。 i所在狀態(tài)隊列首指針 insert(RQ,i)。 把 i進程插入 RQ隊尾 end ?2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 33 進程的撤消（終止） （一）、引起進程撤消（終止）的事件 ：如 Halt、 logs off ：如 Protect error、 overtime等 ： ? kill進程； ? ； ? 。 （二）、進程的終止過程 （ 1）檢查進程狀態(tài)； （ 2）運行態(tài) ―― 終止，且置調(diào)度標(biāo)志為真。 （ 3）有無子孫需終止。 （ 4）歸還資源給其父進程或系統(tǒng)。 （ 5）從 PCB隊列中移出 PCB。 34 撤消原語 Procedure destroy(n) begin sched:=false。 i:=n。 //獲取進程內(nèi)部名； kill(i)。 如果 sched為真，則轉(zhuǎn)調(diào)度程序，否則繼續(xù)； end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 35 Procedure kill(i) begin if :=“Running” then begin stop(i) 。sched := true end。 remove ( ,i)。 將被撤消進程 i從 的隊列中移去 for all s∈ do kill(s)。 for all r∈ ( ∪ ) do if owend(r) then insert( ,)。 屬于父進程資源歸還且插入父進程資源清單 for all R∈ created resources(i) do remove descriptor(R)。 撤消自己的清單資源歸還系統(tǒng) remove process control block。 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 36 進程的阻塞與喚醒 （一）、引起進程阻塞和喚醒的事件 ，如問系統(tǒng)請求打印。 ：如該操作和請求該操作的進程需同步運行（即非異步操作）。 ：如進程 A寫，進程 B讀，則 A未寫完 B不能讀。 。 （二）、進程阻塞過程： ? 是進程自身的一種主動行為 block原語 ，修改 PCB入阻塞隊列（一個或多個），并轉(zhuǎn)調(diào)度。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 37 Procedure block begin i:=EP。從執(zhí)行進程的指針 EP獲得調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識符 i。 stop(i)。 :=“blocka”。 :=WQ (r)。填寫阻塞隊列首指針 insert (WQ (r) ,i)。把 i插入 WQ隊尾； scheduler。轉(zhuǎn)調(diào)度程序 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 38 進程的阻塞與喚醒 (2) （三）、喚醒過程 ? 其它相關(guān)進程完成。 ? wakeup原語 ? 將目標(biāo)進程移出等待隊列，修改 PCB，移入就緒隊列 ? 可見，有 block原語，在其它進程中就應(yīng)有 wakeup原語。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 39 Procedure wakeup (n) begin i:=獲取 n進程的內(nèi)部名； remove( WQ(r) ,i)；把 i進程從等待 r而受阻塞隊列中摘除； :=“就緒”；置 i進程為“就緒”狀態(tài) :=RQ。把 i進程插入就緒隊列； insert(RQ,i)。 continue。 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 40 進程的掛起與激活 ? 一 、 進程的掛起過程 ? 由進程自己或其父進程調(diào) suspend原語完成，將該進程 PCB移到指定區(qū)域，注意狀態(tài)的改變，有可能要重新調(diào)度。 掛起方式： 把掛起原語調(diào)用者本身掛起，即自己掛起自己 掛起某個標(biāo)識符的進程 將某個指定標(biāo)識符的進程及其全部或部分子孫掛起用意保存 n進程的 PCB副本的內(nèi)存區(qū)，以備參考 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 41 Procedure suspend (n ,a) begin i:=get internal name(n)。 s:=。 if s=“Running” then stop(i)。 a:=copy PCB(i)。 := if s=“blocka” then “blocks” else “readys”。 if s=“Running” then scheduler else continue。 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 42 二、進程的激活過程 ? active原語（如在外存，調(diào)入內(nèi)存，改變狀態(tài)，根據(jù)情況看是否調(diào)度，如搶先或非搶先）。 阻塞、喚醒一般由 OS實現(xiàn)，而掛起與激活可由用戶干預(yù)。 激活方式： 激活指定標(biāo)識符的 Process 激活某 Process及其子孫 當(dāng)激活后的 Process處于“ readys”狀態(tài)時，將引起新調(diào)度，這種情況一般時當(dāng)系統(tǒng)中無可調(diào)度的就緒進程時采用 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 43 Procedure active name(n) begin i:=get internal name(n)。 if =“readys” then “readya” else “blocka”。 if =“readya” then scheduler else continue。 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 44 進程的互斥 進程的同步 信號量及 P、 V操作。 （解決進程同步互斥問題） 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 45 相交進程：指多個并發(fā)進程在邏輯上的某種聯(lián)系 無關(guān)進程：在邏輯上無任何聯(lián)系的進程 直接作用和間接作用 直接作用： 進程間的相互聯(lián)系是有意識的安排的，進程間密切聯(lián)系。直接作用只發(fā)生在相交進程間 間接作用： 進程間要通過某種中介發(fā)生聯(lián)系，是無意識安排的，可發(fā)生在相交進程之間，也可以發(fā)生在無關(guān)進程之間。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 46 進程間的關(guān)系表 相互感知的程度 交互關(guān)系 一個進程對其他進程的影響 相互不感知（完全不了解其他進程的存在） 競爭（ petition） 一個進程的操作對其他進程的結(jié)果無影響 間接感知（雙方都與第三方交互：如共享資源） 通過共享進行協(xié)作 一個進程的結(jié)果依賴于從其他進程獲得的信息 直接感知（雙方直接交互：如通信） 通過通信進行協(xié)作（大批量的數(shù)據(jù)傳遞） 一個進程的結(jié)果依賴于從其他進程獲得的信息 2022/2/6 太湖學(xué)院信機系 47 進程同步（直接作用） 進程的同步 ： synchronism 指系統(tǒng)中多個進程中發(fā)生的事件存在某種時序關(guān)系 ， 需要相互合作 ， 共同完成一次任務(wù) ， 具體說 ， 一個進程執(zhí)行到某一點時 ， 要求另一伙伴進程為它提供消息 ， 在未獲得消息之前 ， 該進程處于等待狀態(tài) ， 獲得消息后被喚醒