【文章內(nèi)容簡介】 程標(biāo)識符標(biāo)識符信息家族聯(lián)系用戶標(biāo)識進(jìn)程標(biāo)識符標(biāo)識符信息用戶棧指針程序狀態(tài)字指令計(jì)數(shù)器通用寄存器處理機(jī)狀態(tài)信息（現(xiàn)場）調(diào)度算法參數(shù)等等待原因進(jìn)程優(yōu)先數(shù)（級/ 權(quán)）進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程調(diào)度信息程序和數(shù)據(jù)地址訪問權(quán)限打開的文件鏈接指針資源清單進(jìn)程同步和通信機(jī)制進(jìn)程控制信息進(jìn)程同步和通信機(jī)制174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 38 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程控制塊 ?進(jìn)程控制塊（ PCB） 有關(guān)進(jìn)程控制塊強(qiáng)調(diào) 4 點(diǎn)： ?PCB 是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一實(shí)體 ?通過對 PCB 的操作，進(jìn)行資源分配和調(diào)度 ?進(jìn)程結(jié)束，通過釋放 PCB 釋放所占有的資源 ?正是由于建立了 PCB，進(jìn)程才成為了資源分配、 CPU調(diào)度的單位 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 39 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程控制塊 ?進(jìn)程控制塊組織 組織方式主要有以下兩種： ?鏈接方式 —— 將具有相同狀態(tài)進(jìn)程 PCB 鏈接在一起，形成 ?空閑隊(duì)列（首先在系統(tǒng)初始化時(shí)形成） ?就緒隊(duì)列 ?阻塞隊(duì)列 ?索引方式 ——索引方式就是根據(jù)進(jìn)程的不同狀態(tài)建立幾個(gè)索引表 ?就緒索引表 ?阻塞索引表 ?空閑表 執(zhí)行指針執(zhí)行指針就緒隊(duì)列 1 指針就緒隊(duì)列 指針圖 鏈接隊(duì)列的 PCB示意圖就緒隊(duì)列 2 指針就緒隊(duì)列 指針阻塞隊(duì)列 1 指針阻塞隊(duì)列 指針阻塞隊(duì)列 2 指針阻塞隊(duì)列 指針空閑隊(duì)列指針空閑隊(duì)列指針 0P C B n┅nP C B i┅0P C B 125P C B 110P C B 10iP C B 90P C B 83P C B 710P C B 612P C B 50P C B 40P C B 39P C B 26P C B 1PC B n┅PC B 12PC B 11PC B 10PC B 9PC B 8PC B 7PC B 6PC B 5PC B 4PC B 3PC B 2PC B 110841n117612359執(zhí)行指針執(zhí)行指針阻塞表指針阻塞表指針就緒表指針就緒表指針空閑表指針空閑表指針圖 索引方式的 PCB示意圖174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 40 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進(jìn)程狀態(tài) 進(jìn)程可能由于等待 I/O操作、競爭資源、以及相互協(xié)作等原因產(chǎn)生了“ 走走停停 ”的動態(tài)性。因此，進(jìn)程在生存期內(nèi)至少具有 三種基本狀態(tài) ： 事件發(fā)生 如 I/O完成 圖 進(jìn)程三狀態(tài)及轉(zhuǎn)換圖 運(yùn)行 就緒 調(diào)度 阻塞 系統(tǒng)態(tài) 用戶態(tài) 優(yōu)先級低 ,被搶占等 * UN IX Ⅴ 處理機(jī)狀態(tài)就緒態(tài)就緒態(tài)用戶執(zhí)行態(tài)用戶執(zhí)行態(tài)核心執(zhí)行態(tài)核心執(zhí)行態(tài)主存就緒態(tài)主存就緒態(tài)主存睡眠態(tài)主存睡眠態(tài)創(chuàng)建態(tài)創(chuàng)建態(tài)外存就緒態(tài)外存就緒態(tài)外存睡眠態(tài)外存睡眠態(tài)消亡用戶調(diào)度 被剝奪核心調(diào)度中斷與返回撤消直接返回trap用戶調(diào)度 s le e pW a k e u pW a k e u p換進(jìn)換出主存充分換進(jìn) 換出主存不充分fo r k創(chuàng)建一個(gè)用戶進(jìn)程被剝奪UNIX 狀態(tài) ? 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 41 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進(jìn)程狀態(tài) 增加的狀態(tài)：新建、完成 /終止 /結(jié)束狀態(tài) ?新建狀態(tài) ——剛剛定義的進(jìn)程，還未進(jìn)入就緒隊(duì)列的狀態(tài)（內(nèi)存尚待分配等）。新建進(jìn)程常見事件見表 ?完成狀態(tài) ——正常，或非正常結(jié)束狀態(tài)，但還未從系統(tǒng)中消失（不再被調(diào)度執(zhí)行），表 給出了進(jìn)程完成，或終止的一些原因 由于某些原因，系統(tǒng)操作員，或操作系統(tǒng)終止進(jìn)程（如系統(tǒng)可能存在死鎖）系統(tǒng)操作員 /操作系統(tǒng)干涉進(jìn)程使用未初始化，或類型錯誤的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)誤用進(jìn)程在用戶態(tài)執(zhí)行特權(quán)指令，或執(zhí)行了一條不存在的指令（如進(jìn)入數(shù)據(jù)區(qū)，執(zhí)行數(shù)據(jù)）特權(quán)指令 /無效指令在輸入輸出期間發(fā)生錯誤，如查不到所需求的文件， I/O 設(shè)備經(jīng)過多次啟動失敗（一般 35次），從打印設(shè)備讀取數(shù)據(jù)等I/ O失敗執(zhí)行了除 “0”，或機(jī)器硬件無法表示的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)溢出進(jìn)程試圖使用不允許使用的資源或文件，或以一種不正當(dāng)方式使用，如向只讀文件進(jìn)行寫的操作保護(hù)權(quán)限錯進(jìn)程試圖訪問不允許訪問的內(nèi)存單元地址越界進(jìn)程等待某一事件發(fā)生的時(shí)間超過了規(guī)定的最大值時(shí)間超出父進(jìn)程具有終止后代進(jìn)程的權(quán)利父進(jìn)程請求當(dāng)一個(gè)父進(jìn)程終止，操作系統(tǒng)自動終止所有子孫進(jìn)程父進(jìn)程終止系統(tǒng)無法滿足進(jìn)程所需要的內(nèi)存空間無可用內(nèi)存進(jìn)程執(zhí)行完任務(wù)，自行執(zhí)行一個(gè)操作系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用，表示已經(jīng)結(jié)束運(yùn)行正常完成說明事件表 導(dǎo)致進(jìn)程終止的原因解釋其中的幾個(gè)原因及意義?174?；谀K化，或?yàn)榱瞬l(fā)性，用戶程序可以指示創(chuàng)建多個(gè)進(jìn)程由現(xiàn)有的進(jìn)程派生操作系統(tǒng)可以創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，代表用戶程序執(zhí)行一個(gè)功能（輸出進(jìn)程幫助用戶實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出，使用戶無需等待）操作系統(tǒng)因提供一項(xiàng)服務(wù)而創(chuàng)建終端用戶登陸到系統(tǒng)交互登陸通常位于磁帶，更一般地位于磁盤上的批處理作業(yè)流提供給操作系統(tǒng)。當(dāng)操作系統(tǒng)準(zhǔn)備接納新任務(wù)時(shí)，將調(diào)入選中的若干作業(yè)新的批處理作業(yè) 說明事件表 導(dǎo)致進(jìn)程創(chuàng)建的原因174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 42 2022年 4月 17日星期日 ?進(jìn)程狀態(tài) 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 圖 進(jìn)程五狀態(tài)及轉(zhuǎn)換圖 事件發(fā)生 如 I/O完成 等待事件發(fā)生 如等待 I/O 時(shí)間片到 調(diào)度 接納 終止 就緒 運(yùn)行 阻塞 新建 完成 空 → 新建： 批作業(yè) 交互登陸 系統(tǒng)服務(wù) 進(jìn)程創(chuàng)建 運(yùn)行 → 完成 正常結(jié)束 硬件錯誤 非法指令 撤消子進(jìn)程 下一步 下一步下一步下一步下一步下一步下一步174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 43 2022年 4月 17日星期日 ?進(jìn)程狀態(tài) 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 事件發(fā)生 如 I/O完成 等待事件發(fā)生 如等待 I/O 時(shí)間片到 調(diào)度 接納 終止 就緒 運(yùn)行 阻塞 新建 完成 假定， 6條邊上分別給予編號 1， 2， 3， 4， 5， 6；下面的情況是否可能發(fā)生： 6→3 ， 3→5 ， 4→2 ， 2→3 其中： X→ Y 表示， X 事件的發(fā)生將導(dǎo)致 Y 事件發(fā)生 1 2 3 4 5 6 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 44 2022年 4月 17日星期日 ?進(jìn)程的掛起狀態(tài) 三個(gè)基本狀態(tài)提供構(gòu)造進(jìn)程活動和模型的系統(tǒng)方法 ，指導(dǎo)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ，但不充分（ 2點(diǎn)） ?一方面 ，處理機(jī)、內(nèi)存等系統(tǒng)硬件資源的利用率得不到充分發(fā)揮 ?另一方面 ，處在活動空間進(jìn)程可能由于某原因暫時(shí)靜止不處于活動，但也不從系統(tǒng)中徹底退出 這就導(dǎo)致三種狀態(tài)模型擴(kuò)充，引入掛起狀態(tài) 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 45 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進(jìn)程的掛起狀態(tài) 圖 具有掛起狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 事件發(fā)生 如 I/O完成 運(yùn)行 就緒 等待事件 發(fā)生如 等待 I/O 時(shí)間 片到 調(diào)度 阻塞 完成 終止 靜止 阻塞 靜止 就緒 活動空間 掛起 激活 掛起 事件發(fā)生 如 I/O完成 新建 接納 接納 掛起 激活 ? 活動阻塞 → 靜止阻塞；若當(dāng)前系統(tǒng)中沒有就緒態(tài)進(jìn)程，就將處于阻塞態(tài)進(jìn)程至少掛起一個(gè)，而進(jìn)入靜止阻塞狀態(tài)，為沒有被阻塞的進(jìn)程讓出主存空間。 ? 靜止阻塞 → 活動阻塞 ；這種情況較少發(fā)生。如果進(jìn)程處于阻塞，又不在主存 ,調(diào)入它進(jìn)入主存似乎意義不大。但運(yùn)行進(jìn)程執(zhí)行完，發(fā)現(xiàn)靜止阻塞隊(duì)列存在優(yōu)先級較高者時(shí) ? 活動就緒 →靜止就緒 ；通常，操作系統(tǒng)傾向掛起阻塞態(tài)進(jìn)程。但有兩種情況需要這種轉(zhuǎn)換；一是得到主存更大空間唯一方法是掛起一個(gè)就緒進(jìn)程；二是如果能夠確定處于高優(yōu)先級阻塞狀態(tài)進(jìn)程可以很快進(jìn)入就緒狀態(tài) ? 靜止阻塞 →靜止就緒； 同基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換一樣，如果等待的事件發(fā)生了，則將處于靜止阻塞的進(jìn)程修改為靜止就緒狀態(tài)。 新建 → 靜止就緒； 創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程可以進(jìn)入靜止就緒隊(duì)列。系統(tǒng)初始執(zhí)行期間，操作系統(tǒng)傾向建立更多就緒進(jìn)程維護(hù)大量未被阻塞進(jìn)程。這樣使以后新進(jìn)程由于主存空間不足而無法進(jìn)入，這時(shí)就使用新建 → 靜止就緒 。 各種狀態(tài) →完成； 在正常情況下，一個(gè)運(yùn)行進(jìn)程 正常，或非正常結(jié)束，都進(jìn)入完成狀態(tài) 。但如表 進(jìn)程終止事件，如果 父進(jìn)程終止，或被創(chuàng)建它的進(jìn)程終止 ，則一個(gè)進(jìn)程可以在 任何狀態(tài)下終止而進(jìn)入完成狀態(tài) 靜止就緒 → 活動就緒； 若主存中沒有就緒進(jìn)程，一般操作系統(tǒng)需要調(diào)入一個(gè)進(jìn)程。而當(dāng)處于靜止就緒狀態(tài)的進(jìn)程的優(yōu)先級高于就緒進(jìn)程的優(yōu)先級時(shí)，操作系統(tǒng)則往往將處于靜止就緒進(jìn)程通過激活而將其轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài) 。 下一步 下一步下一步下一步下一步下一步? 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 46 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進(jìn)程的掛起狀態(tài) 表 列出進(jìn)程掛起的一些原因，主要原因： 提供更多的主存空間 目的 ？ ?調(diào)入可運(yùn)行的進(jìn)程 ?為其它進(jìn)程分配更多的主存空間 ?提高系統(tǒng)效率 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 47 2022年 4月 17日星期日 進(jìn)程控制 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 進(jìn)程創(chuàng)建與終止 進(jìn)程的阻塞與喚醒 進(jìn)程的掛起與激活 進(jìn)程間的關(guān)系 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 48 2022年 4月 17日星期日 ?控制結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) ┅ 進(jìn)程 1 進(jìn)程映像 進(jìn)程映像 基本進(jìn)程表 圖 操作系統(tǒng)控制表的通用結(jié)構(gòu) 進(jìn)程 n 存儲器 內(nèi)存表 IO表 文件表 進(jìn)程 1 進(jìn)程 2 進(jìn)程 n 設(shè)備 文件 進(jìn)程 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 49 2022年 4月 17日星期日 ?控制結(jié)構(gòu) 4 種資源管理表： ?內(nèi)存表 ——跟蹤或 記錄主存和輔存以及存儲管理的所有信息 ?I/O表 ——操作系統(tǒng)利用 I/O表來管理系統(tǒng)內(nèi)的 I/O設(shè)備和通道 ?文件表 ——記錄了進(jìn)程所擁有的文件的屬性，包括文件在輔存中的位置、當(dāng)前狀態(tài)等 ?進(jìn)程表 ——維護(hù)和管理系統(tǒng)中各個(gè)進(jìn)程， 依據(jù)圖 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 在實(shí)際控制和管理中，這四種表是可以相互交叉引用的 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 50 2022年 4月 17日星期日 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) ?控制結(jié)構(gòu) 進(jìn)程映像 ？ 進(jìn)程任意時(shí)刻程序、數(shù)據(jù)、棧和進(jìn)程控制塊的集合 ?其位置依賴于使用的存儲管理方法 ?至少一部分要保存在主存中以供管理（被掛起的進(jìn)程，什么信息一定要保留在內(nèi)存 ？ ） 元素 描述 用戶數(shù)據(jù) 程序用數(shù)據(jù)、 用戶棧 用戶程序 執(zhí)行的代碼 系統(tǒng)棧 每個(gè)進(jìn)程一個(gè)，或多個(gè)，用于保存參數(shù)、過程調(diào)用底下和系統(tǒng)調(diào)用地址 PCB 控制結(jié)構(gòu) 表 進(jìn)程映像 系統(tǒng)的 用戶的 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 51 2022年 4月 17日星期日 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) ?處理機(jī)的執(zhí)行模式 ? 內(nèi)核模