【正文】 錄進程的外部特征，描述進程的運動變化過程 ? PCB是進程管理和控制的最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 在創(chuàng)建進程時 ， 建立PCB， 并伴隨進程運行的全過程 ， 直到進程撤消而撤消 。 – 處于該狀態(tài)的進程，在其所期待的事件出現(xiàn)以后，將從靜止阻塞變?yōu)殪o止就緒 . 新狀態(tài)轉(zhuǎn)換 3．靜止就緒 活動就緒 處于 Readys狀態(tài)的進程，若用激活原語 Activate激活后，該進程將轉(zhuǎn)變?yōu)?Readya狀態(tài)。 – 當用掛起原語 Suspend將該進程掛起后，該進程便轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止就緒狀態(tài) (Readys), 處在 Readys狀態(tài)的進程，不再被調(diào)度執(zhí)行 新狀態(tài)轉(zhuǎn)換 2．活動阻塞 靜止阻塞 – 當進程處于未被掛起的阻塞狀態(tài)時，稱它處在活動阻塞狀態(tài) （Blockeda）。 5,負荷調(diào)節(jié)的需要 當實時系統(tǒng)中的工作負荷較重 ， 可能影響到對實時任務(wù)的控制時 ， 可由系統(tǒng)把一些不重要或不緊迫的進程掛起 ， 以保證系統(tǒng)仍然能正常運行 。 3,操作系統(tǒng)的需要 操作系統(tǒng)有時需要掛起某些進程 ， 檢查運行中資源的使用情況及進行記帳 ， 以便改善系統(tǒng)的運行性能 。 進程的掛起狀態(tài) ? 掛起狀態(tài)的引入 1,終端用戶的需要 當終端用戶在自己的程序運行期間 ， 發(fā)現(xiàn)有可疑問題時 ， 希望暫時使自己的進程靜止下來 ,以便研究其執(zhí)行情況或?qū)Τ绦蜻M行修改 。 – 表格和其它信息暫時由輔助程序保留 ? 例子 : 為處理用戶帳單而累計資源使用情況的帳務(wù)程序 。 – 還沒有允許執(zhí)行該進程 ? 因為資源有限 . 進程狀態(tài)變遷 ? 終止（退出 exit)狀態(tài) – 終止后進程移入該狀態(tài) 。 進程狀態(tài)變遷 其他狀態(tài)： ? 創(chuàng)建狀態(tài)，終止狀態(tài) ? 掛起狀態(tài)（調(diào)節(jié)負載，對換，父進程，操作系統(tǒng)，終端用戶） 進程狀態(tài)變遷 ? 創(chuàng)建 ( 新 ,new)狀態(tài) – OS 已完成為創(chuàng)建一進程所必要的工作 ? 已構(gòu)造了進程標識符 。 ? 程序的執(zhí)行都在進程空間內(nèi)進行。 – 占用某些系統(tǒng)資源（內(nèi)存，打開某些文件、處理機、外設(shè)） . 進程空間 ? 任何一個進程，都有自己的地址空間，把該空間稱為進程空間或虛空間。 – 處于某種狀態(tài) （ 運行 、 就緒 、 等待 ） 。 進程描述 ? 進程存在意味著： – 進程控制塊 PCB（ 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ） 。 用戶進程通過系統(tǒng)服務(wù)請求的手段競爭使用系統(tǒng)資源； – I/O操作 :用戶進程不能直接做 I/O操作 ， 而系統(tǒng)進程可以做顯式的 、 直接的 I/O操作 。 ? 用戶進程 – 執(zhí)行用戶程序的進程 。 ? 異步性：進程按各自獨立的、不可預(yù)知的速度向前推進。是最重要的特征。 ? 動態(tài)性：進程的實質(zhì)是進程實體的一次執(zhí)行過程，因此動態(tài)性是進程的最基本的特征。 ? 進程與程序的對應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個程序可對應(yīng)多個進程；通過調(diào)用關(guān)系，一個進程可對應(yīng)多個程序。 ? 進程是暫時的，程序是永久的：進程是一個狀態(tài)變化的過程，程序可長久保存。 ? A program is a passive entity。 Process Concept 進程概念 ? Process – a program in execution。 （ 假定某時刻變量 N的值為 n） 多道程序設(shè)計對 OS的要求 ? 如何描述并發(fā)程序的執(zhí)行：引入進程，及其狀態(tài) ? 如何實現(xiàn)并發(fā)程序運行：進程控制與調(diào)度 ? 如何處理資源的競爭與程序間的合作：并發(fā)控制與通信 ? 如何解決死鎖：死鎖策略 ? …… Process Concept 進程概念 ? 為了描述并發(fā)程序的執(zhí)行情況，需要引入一個反映程序 動態(tài) 特征的概念 進程。 程序 A每執(zhí)行一次時都要做 N:＝ N＋ 1操作；程序 B每執(zhí)行一次時 ， 都要做 print（ N） 操作 ， 然后再將 N置成 “ 0” ， 程序 A和 B以不同的速度運行 。 ? 不可再現(xiàn)性：由于失去封閉性 ， 初始條件相同 ，但是結(jié)果不一定相同 。 程序并發(fā)執(zhí)行的特點 ? 間斷性： 程序的并發(fā)執(zhí)行因競爭資源，而呈現(xiàn)出 “ 執(zhí)行 —暫停 —執(zhí)行 ” 的間斷性活動規(guī)律 例如： 2個并發(fā)程序都要使用打印機，其中 1個就要等待。 其中： Si(i=1,2,3,...,n)， co是concurrent的頭兩個字符。...。 Dijkstra給出了一種描述： Cobegin S1。 ? 例：設(shè)系統(tǒng)中有 n個作業(yè)，每個作業(yè)都有三個處理步驟，輸入、處理、輸出，即 Ii,Ci,Pi(i=1,2,3,...,n)。 ? 要解決這些問題 ， 用程序的概念已經(jīng)不能描述程序在內(nèi)存中運行的狀態(tài) ， 必須引入新的概念－－進程 程序的順序執(zhí)行 ? 順序環(huán)境計算機系統(tǒng)只有一個程序在運行，該程序獨占系統(tǒng)中所有資源，其執(zhí)行不受外界影響 程序順序執(zhí)行 ? 順序執(zhí)行的特征 – 順序性：按照程序結(jié)構(gòu)所指定的次序（可能有分支或循環(huán)） – 封閉性：獨占全部資源，計算機的狀態(tài)只由該程序的控制邏輯所決定 – 可再現(xiàn)性：初始條件相同則結(jié)果相同。Chapter 3: Processes ? Process Concept ? Process Scheduling ? Operations on Processes ? Interprocess Communication ? Examples of IPC Systems ? Communication in ClientServer Systems 進程的引入 ? An operating system executes a variety of programs: 操作系統(tǒng)執(zhí)行各種程序 ? Batch system – jobs 批處理系統(tǒng) 作業(yè) ? Timeshared systems – user programs or tasks 分時系統(tǒng) 用戶程序或任務(wù) ? Allow multiple programs to loaded into memory and to be executed concurrently. ? 為了提高資源利用率 ,現(xiàn)在的操作系統(tǒng)多為并發(fā)執(zhí)行，具有許多新的特征。 進程的引入 ? OS基本特性是并發(fā)與共享 ， 即在系統(tǒng)中 （ 內(nèi)存 ） 同時存在幾個相互獨立的程序 ， 他們交叉地運行 ， 并共享資源 ， 這就會引起諸如 : – 資源的競爭 – 程序之間的合作與協(xié)同 – 程序之間的通信等問題 。 程序的并發(fā)執(zhí)行 ? 并發(fā)環(huán)境 : 一定時間內(nèi)，物理機器上有兩個或兩個以上的程序同處于開始運行但尚未結(jié)束的狀態(tài)，并且次序不是事先確定的。 I CP1的執(zhí)行必須嚴格按照 I1， C1， P1的順序，而 P1與 I2， C1與 I2， I3與 P1是可以同時執(zhí)行的。S2。SN Coend。表示這 n個語句是可以并發(fā)執(zhí)行，如圖示： 程序并發(fā)執(zhí)行的描述 程序并發(fā)執(zhí)行的特點 ? 間斷性； ? 失去封閉性； ? 不可再現(xiàn)性 。 程序并發(fā)執(zhí)行的特點 ? 失去了封閉性：程序執(zhí)行的結(jié)果不僅依賴于程序的初始條件 ， 還依賴于程序執(zhí)行時的相對速度 。 程序并發(fā)執(zhí)行的特點 例如：觀察者 /報告者 ， 有兩個循環(huán)程序 A和 B， 它們共享一個變量 N。 可能出現(xiàn)多報或漏報 。 ? 進程的概念來自于麻省理工的 MULTICS、 IBM的 TSS/360， 在 IBM的 OS/360/370系統(tǒng)中也曾叫過任務(wù) （ task)。 ? 一個具有一定獨立功能的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的一次動態(tài)執(zhí)行過程。 a process is an active entity. ? A process includes: – Program counter – Stack – Data section Process in Memory ? 進程是動態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進程是程序的執(zhí)行。 ? 進程與程序的組成不同：進程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊（即進程狀態(tài)信息）。 Process and Program 進程的特征 ? 結(jié)構(gòu)特征：進程實體 =程序段 +相關(guān)的數(shù)據(jù)段 +PCB。 ? 并發(fā)性：多個進程實體同存在于內(nèi)存中，且能在一段時間內(nèi)同時運行。 ? 獨立性：指進程實體是一個能獨立運行、獨立分配資源和獨立接受調(diào)度的基本單位。 進程的類型 ? 系統(tǒng)進程 – 系統(tǒng)進程起著資源管理和控制的作用 ,或者：執(zhí)行操作系統(tǒng)核心代碼的進程 。 進程的類型 ? 系統(tǒng)進程與用戶進程的區(qū)別： – 資源的使用 :系統(tǒng)進程被分配一個初始的資源集合 ， 這些資源可以為它獨占 ， 也能以最高優(yōu)先權(quán)的資格使用 。 – CPU工作狀態(tài) :系統(tǒng)進程在管態(tài)下活動 ， 而用戶進程則在用戶態(tài) （ 目態(tài) ） 下活動 。 – 進程的執(zhí)行程序 （ 一個可執(zhí)行文件 ） 。 – 進程位于某個隊列 (就緒 、 等待某事件隊列 )。 ? 進程空間的大小只與處理機的位數(shù)有關(guān)。 進程空間 Process State 進程狀態(tài) ? As a process executes, it changes state – new: The process is being created. 新建：在創(chuàng)建的進程 – running: Instructions are being executed. 運行：指令在執(zhí)行 – waiting: The process is waiting for some event to occur. 等待：進程等待某些事件發(fā)生 – ready: The process is waiting to be assigned to a processor. 就緒：進程等待分配處理器 – terminated: The process has finished execution. 終止：進程執(zhí)行完畢 Diagram of Process State 25 進程的基本狀態(tài) ? 就緒狀態(tài) （ Ready) – 存在于處理機調(diào)度隊列中的那些進程 ， 它們已經(jīng)準備就緒 ， 一旦得到 CPU， 就立即可以運行 （ 有多個進程處于此狀態(tài) ） 26 進程的基本狀態(tài) ? 運行狀態(tài) (Running） – 當進程由調(diào)度 /分派程序分派后 ， 得到 CPU控制權(quán) ，它的程序正在運行 （ 在單 CPU系統(tǒng)中 ， 只有一個進程處于此狀態(tài) ） 27 進程的基本狀態(tài) ? 等待狀態(tài) （ Waiting) – 進程正在等待某個事件的發(fā)生 （ 如等待 I/O的完成 ） ， 而暫停執(zhí)行 – 即使給它 CPU時間 ， 它也無法執(zhí)行 進程狀態(tài)變遷圖 ? 進程的狀態(tài)不是固定不變的，而是在不斷變換。 ? 已創(chuàng)建了管理進程所需的表格 。 – 它不再有執(zhí)行資格 。 – 當數(shù)據(jù)不再需要后，進程 (和它的表格 )被刪除 。 – 如果進程處于執(zhí)行狀態(tài) ， 則暫停執(zhí)行 – 如果進程處于就緒狀態(tài) ， 則暫時不接受調(diào)度 進程的掛起狀態(tài) (續(xù) ) 2,父進程的需求 父進程