【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)字指令計數(shù)器通用寄存器處理機狀態(tài)信息（現(xiàn)場）調(diào)度算法參數(shù)等等待原因進程優(yōu)先數(shù)（級/ 權(quán)）進程狀態(tài)進程調(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程同步和通信機制進程控制信息進程同步和通信機制174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 38 2022年 4月 17日星期日 進程控制塊 ?進程控制塊（ PCB） 有關(guān)進程控制塊強調(diào) 4 點： ?PCB 是系統(tǒng)感知進程存在的唯一實體 ?通過對 PCB 的操作，進行資源分配和調(diào)度 ?進程結(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 進程控制塊 ?進程控制塊組織 組織方式主要有以下兩種： ?鏈接方式 —— 將具有相同狀態(tài)進程 PCB 鏈接在一起，形成 ?空閑隊列（首先在系統(tǒng)初始化時形成） ?就緒隊列 ?阻塞隊列 ?索引方式 ——索引方式就是根據(jù)進程的不同狀態(tài)建立幾個索引表 ?就緒索引表 ?阻塞索引表 ?空閑表 執(zhí)行指針執(zhí)行指針就緒隊列 1 指針就緒隊列 指針圖 鏈接隊列的 PCB示意圖就緒隊列 2 指針就緒隊列 指針阻塞隊列 1 指針阻塞隊列 指針阻塞隊列 2 指針阻塞隊列 指針空閑隊列指針空閑隊列指針 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 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進程狀態(tài) 進程可能由于等待 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 進程三狀態(tài)及轉(zhuǎn)換圖 運行 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換進換出主存充分換進 換出主存不充分fo r k創(chuàng)建一個用戶進程被剝奪UNIX 狀態(tài) ? 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 41 2022年 4月 17日星期日 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進程狀態(tài) 增加的狀態(tài)：新建、完成 /終止 /結(jié)束狀態(tài) ?新建狀態(tài) ——剛剛定義的進程，還未進入就緒隊列的狀態(tài)（內(nèi)存尚待分配等）。新建進程常見事件見表 ?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)干涉進程使用未初始化，或類型錯誤的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)誤用進程在用戶態(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?。ㄒ话?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”，或機器硬件無法表示的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)溢出進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，如向只讀文件進行寫的操作保護權(quán)限錯進程試圖訪問不允許訪問的內(nèi)存單元地址越界進程等待某一事件發(fā)生的時間超過了規(guī)定的最大值時間超出父進程具有終止后代進程的權(quán)利父進程請求當(dāng)一個父進程終止，操作系統(tǒng)自動終止所有子孫進程父進程終止系統(tǒng)無法滿足進程所需要的內(nèi)存空間無可用內(nèi)存進程執(zhí)行完任務(wù)，自行執(zhí)行一個操作系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用，表示已經(jīng)結(jié)束運行正常完成說明事件表 導(dǎo)致進程終止的原因解釋其中的幾個原因及意義?174?；谀K化，或為了并發(fā)性，用戶程序可以指示創(chuàng)建多個進程由現(xiàn)有的進程派生操作系統(tǒng)可以創(chuàng)建一個進程，代表用戶程序執(zhí)行一個功能（輸出進程幫助用戶實現(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，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 ?進程狀態(tài) 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 圖 進程五狀態(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 時間片到 調(diào)度 接納 終止 就緒 運行 阻塞 新建 完成 空 → 新建： 批作業(yè) 交互登陸 系統(tǒng)服務(wù) 進程創(chuàng)建 運行 → 完成 正常結(jié)束 硬件錯誤 非法指令 撤消子進程 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 ?進程狀態(tài) 進程狀態(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 時間片到 調(diào)度 接納 終止 就緒 運行 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 ?進程的掛起狀態(tài) 三個基本狀態(tài)提供構(gòu)造進程活動和模型的系統(tǒng)方法 ，指導(dǎo)操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) ，但不充分（ 2點） ?一方面 ，處理機、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 ，處在活動空間進程可能由于某原因暫時靜止不處于活動，但也不從系統(tǒng)中徹底退出 這就導(dǎo)致三種狀態(tài)模型擴充，引入掛起狀態(tài) 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 174。 NOTE BOOK Operating System 第 3 章 45 2022年 4月 17日星期日 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進程的掛起狀態(tài) 圖 具有掛起狀態(tài)的進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 事件發(fā)生 如 I/O完成 運行 就緒 等待事件 發(fā)生如 等待 I/O 時間 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)進程，就將處于阻塞態(tài)進程至少掛起一個，而進入靜止阻塞狀態(tài)，為沒有被阻塞的進程讓出主存空間。 ? 靜止阻塞 → 活動阻塞 ；這種情況較少發(fā)生。如果進程處于阻塞，又不在主存 ,調(diào)入它進入主存似乎意義不大。但運行進程執(zhí)行完，發(fā)現(xiàn)靜止阻塞隊列存在優(yōu)先級較高者時 ? 活動就緒 →靜止就緒 ；通常，操作系統(tǒng)傾向掛起阻塞態(tài)進程。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就緒進程；二是如果能夠確定處于高優(yōu)先級阻塞狀態(tài)進程可以很快進入就緒狀態(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程修改為靜止就緒狀態(tài)。 新建 → 靜止就緒； 創(chuàng)建一個新進程可以進入靜止就緒隊列。系統(tǒng)初始執(zhí)行期間，操作系統(tǒng)傾向建立更多就緒進程維護大量未被阻塞進程。這樣使以后新進程由于主存空間不足而無法進入，這時就使用新建 → 靜止就緒 。 各種狀態(tài) →完成； 在正常情況下，一個運行進程 正常，或非正常結(jié)束，都進入完成狀態(tài) 。但如表 進程終止事件，如果 父進程終止，或被創(chuàng)建它的進程終止 ，則一個進程可以在 任何狀態(tài)下終止而進入完成狀態(tài) 靜止就緒 → 活動就緒； 若主存中沒有就緒進程，一般操作系統(tǒng)需要調(diào)入一個進程。而當(dāng)處于靜止就緒狀態(tài)的進程的優(yōu)先級高于就緒進程的優(yōu)先級時，操作系統(tǒng)則往往將處于靜止就緒進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 進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 ?進程的掛起狀態(tài) 表 列出進程掛起的一些原因，主要原因： 提供更多的主存空間 目的 ？ ?調(diào)入可運行的進程 ?為其它進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 進程控制 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 進程創(chuàng)建與終止 進程的阻塞與喚醒 進程的掛起與激活 進程間的關(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) ┅ 進程 1 進程映像 進程映像 基本進程表 圖 操作系統(tǒng)控制表的通用結(jié)構(gòu) 進程 n 存儲器 內(nèi)存表 IO表 文件表 進程 1 進程 2 進程 n 設(shè)備 文件 進程 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 ?進程表 ——維護和管理系統(tǒng)中各個進程， 依據(jù)圖 操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu) 在實際控制和管理中，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) 進程映像 ？ 進程任意時刻程序、數(shù)據(jù)、棧和進程控制塊的集合 ?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 每個進程一個，或多個，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) ?處理機的執(zhí)行模式 ? 內(nèi)核模