【正文】 2/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 27 進(jìn)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(hù)程序有意或無(wú)意的破壞，通常將處理機(jī)的執(zhí)行狀態(tài)分成系統(tǒng)態(tài)和用戶(hù)態(tài)兩種： （ 1）系統(tǒng)態(tài)，又稱(chēng)核心態(tài)。它具有較高的特權(quán)，能執(zhí)行一切指令，訪問(wèn)所有寄存器和存儲(chǔ)區(qū)。 （ 2）用戶(hù)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(wèn)指定的寄存器和存儲(chǔ)區(qū)。 OS內(nèi)核通常是運(yùn)行在系統(tǒng)態(tài)的，而進(jìn)程控制是由 OS內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的。 OS內(nèi)核： 運(yùn)行在系統(tǒng)態(tài)的，包括對(duì)進(jìn)程操作和控制的最基本的原語(yǔ)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 28 概念 進(jìn)程控制： 就是系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來(lái)創(chuàng)建、撤銷(xiāo)進(jìn)程以及完成各進(jìn)程狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到多進(jìn)程高效率并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)資源共享的目的。 原語(yǔ) （ 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(chēng)為原語(yǔ)。 機(jī)器指令級(jí) :不可分割，不允許初始化 功能級(jí)：不允許并發(fā)執(zhí)行 （原語(yǔ)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(jìn)程控制用程序段做成原語(yǔ)。 比如：創(chuàng)建原語(yǔ)、撤消原語(yǔ)、阻塞原語(yǔ)、喚醒原語(yǔ)、掛起原語(yǔ)、激活原語(yǔ) 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 29 進(jìn)程的創(chuàng)建 一、進(jìn)程樹(shù) (圖 )： ? 描述了進(jìn)程的家族關(guān)系 ? 子進(jìn)程可繼承父進(jìn)程的資源，撤消時(shí)應(yīng)歸還給父進(jìn)程，父進(jìn)程在撤消時(shí)也 應(yīng)該撤消全部子進(jìn)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(jī)系 30 二、引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件： ： ? 為終端用戶(hù)建立一進(jìn)程 ：（不是進(jìn)程調(diào)度） ? 為被調(diào)度的作業(yè)建立進(jìn)程 ： ? 如要打印時(shí)建立打印進(jìn)程 ： ? 由應(yīng)用程序建立多個(gè)進(jìn)程 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 31 進(jìn)程的創(chuàng)建 (2) 三、進(jìn)程的創(chuàng)建：（ creat原語(yǔ)） ? 1. 申請(qǐng)空白 PCB（一個(gè)系統(tǒng)的 PCB是有限的） ? 2. 為新進(jìn)程分配資源（不同于一般的分配， PCBLIST在一個(gè)特殊區(qū)域） ? 3. 初始化 PCB ? 4. 將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 32 創(chuàng)建原語(yǔ) 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(jí)表 := s0。 填 CPU初始狀態(tài) := m0。 填寫(xiě)主存區(qū)域 := R0。 填寫(xiě)資源清單 :=readys。 填寫(xiě)進(jìn)程狀態(tài) j:=EP。 獲取調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識(shí) :=j。 填入 i進(jìn)程的父進(jìn)程 j :=φ。 i的家族指針為空 :=i。 把 i填入其父進(jìn)程 PCB的家族指針處 :=RQ。 i所在狀態(tài)隊(duì)列首指針 insert(RQ,i)。 把 i進(jìn)程插入 RQ隊(duì)尾 end ?2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 33 進(jìn)程的撤消（終止） （一）、引起進(jìn)程撤消（終止）的事件 ：如 Halt、 logs off ：如 Protect error、 overtime等 ： ? kill進(jìn)程； ? ； ? 。 （二）、進(jìn)程的終止過(guò)程 （ 1）檢查進(jìn)程狀態(tài)； （ 2）運(yùn)行態(tài) ―― 終止，且置調(diào)度標(biāo)志為真。 （ 3）有無(wú)子孫需終止。 （ 4）歸還資源給其父進(jìn)程或系統(tǒng)。 （ 5）從 PCB隊(duì)列中移出 PCB。 34 撤消原語(yǔ) Procedure destroy(n) begin sched:=false。 i:=n。 //獲取進(jìn)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(jī)系 35 Procedure kill(i) begin if :=“Running” then begin stop(i) 。sched := true end。 remove ( ,i)。 將被撤消進(jìn)程 i從 的隊(duì)列中移去 for all s∈ do kill(s)。 for all r∈ ( ∪ ) do if owend(r) then insert( ,)。 屬于父進(jìn)程資源歸還且插入父進(jìn)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(jī)系 36 進(jìn)程的阻塞與喚醒 （一）、引起進(jìn)程阻塞和喚醒的事件 ，如問(wèn)系統(tǒng)請(qǐng)求打印。 ：如該操作和請(qǐng)求該操作的進(jìn)程需同步運(yùn)行（即非異步操作）。 ：如進(jìn)程 A寫(xiě)，進(jìn)程 B讀，則 A未寫(xiě)完 B不能讀。 。 （二）、進(jìn)程阻塞過(guò)程： ? 是進(jìn)程自身的一種主動(dòng)行為 block原語(yǔ) ，修改 PCB入阻塞隊(duì)列（一個(gè)或多個(gè)），并轉(zhuǎn)調(diào)度。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 37 Procedure block begin i:=EP。從執(zhí)行進(jìn)程的指針 EP獲得調(diào)用者內(nèi)部標(biāo)識(shí)符 i。 stop(i)。 :=“blocka”。 :=WQ (r)。填寫(xiě)阻塞隊(duì)列首指針 insert (WQ (r) ,i)。把 i插入 WQ隊(duì)尾； scheduler。轉(zhuǎn)調(diào)度程序 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 38 進(jìn)程的阻塞與喚醒 (2) （三）、喚醒過(guò)程 ? 其它相關(guān)進(jìn)程完成。 ? wakeup原語(yǔ) ? 將目標(biāo)進(jìn)程移出等待隊(duì)列，修改 PCB，移入就緒隊(duì)列 ? 可見(jiàn)，有 block原語(yǔ)，在其它進(jìn)程中就應(yīng)有 wakeup原語(yǔ)。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 39 Procedure wakeup (n) begin i:=獲取 n進(jìn)程的內(nèi)部名； remove( WQ(r) ,i)；把 i進(jìn)程從等待 r而受阻塞隊(duì)列中摘除； :=“就緒”；置 i進(jìn)程為“就緒”狀態(tài) :=RQ。把 i進(jìn)程插入就緒隊(duì)列； insert(RQ,i)。 continue。 end 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 40 進(jìn)程的掛起與激活 ? 一 、 進(jìn)程的掛起過(guò)程 ? 由進(jìn)程自己或其父進(jìn)程調(diào) suspend原語(yǔ)完成，將該進(jìn)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(yǔ)調(diào)用者本身掛起，即自己掛起自己 掛起某個(gè)標(biāo)識(shí)符的進(jìn)程 將某個(gè)指定標(biāo)識(shí)符的進(jìn)程及其全部或部分子孫掛起用意保存 n進(jìn)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(jī)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(jī)系 42 二、進(jìn)程的激活過(guò)程 ? active原語(yǔ)（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(shí)現(xiàn)，而掛起與激活可由用戶(hù)干預(yù)。 激活方式： 激活指定標(biāo)識(shí)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(shí)，將引起新調(diào)度，這種情況一般時(shí)當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)可調(diào)度的就緒進(jìn)程時(shí)采用 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)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(jī)系 44 進(jìn)程的互斥 進(jìn)程的同步 信號(hào)量及 P、 V操作。 （解決進(jìn)程同步互斥問(wèn)題） 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 45 相交進(jìn)程：指多個(gè)并發(fā)進(jìn)程在邏輯上的某種聯(lián)系 無(wú)關(guān)進(jìn)程：在邏輯上無(wú)任何聯(lián)系的進(jìn)程 直接作用和間接作用 直接作用： 進(jìn)程間的相互聯(lián)系是有意識(shí)的安排的，進(jìn)程間密切聯(lián)系。直接作用只發(fā)生在相交進(jìn)程間 間接作用： 進(jìn)程間要通過(guò)某種中介發(fā)生聯(lián)系，是無(wú)意識(shí)安排的，可發(fā)生在相交進(jìn)程之間，也可以發(fā)生在無(wú)關(guān)進(jìn)程之間。 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 46 進(jìn)程間的關(guān)系表 相互感知的程度 交互關(guān)系 一個(gè)進(jìn)程對(duì)其他進(jìn)程的影響 相互不感知（完全不了解其他進(jìn)程的存在） 競(jìng)爭(zhēng)（ petition） 一個(gè)進(jìn)程的操作對(duì)其他進(jìn)程的結(jié)果無(wú)影響 間接感知（雙方都與第三方交互：如共享資源） 通過(guò)共享進(jìn)行協(xié)作 一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴(lài)于從其他進(jìn)程獲得的信息 直接感知（雙方直接交互：如通信） 通過(guò)通信進(jìn)行協(xié)作（大批量的數(shù)據(jù)傳遞） 一個(gè)進(jìn)程的結(jié)果依賴(lài)于從其他進(jìn)程獲得的信息 2022/2/6 太湖學(xué)院信機(jī)系 47 進(jìn)程同步（直接作用） 進(jìn)程的同步 ： synchronism 指系統(tǒng)中多個(gè)進(jìn)程中發(fā)生的事件存在某種時(shí)序關(guān)系 ， 需要相互合作 ， 共同完成一次任務(wù) ， 具體說(shuō) ， 一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行到某一點(diǎn)時(shí) ， 要求另一伙伴進(jìn)程為它提供消息 ， 在未獲得消息之前 ， 該進(jìn)程處于等待狀態(tài) ， 獲得消息后被喚醒