23進程及其實現(xiàn)-在線瀏覽
2024-12-03 11:56本頁面
【正文】 系統(tǒng)進行資源分配和保護的基本單位 。 進程的定義和性質(zhì) (2) 操作系統(tǒng)引入進程的概念 ?從理論角度看 ， 是對正在運行的程序過程的抽象； ?從實現(xiàn)角度看 ， 是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ，目的在于清晰地刻劃動態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律 ， 有效管理和調(diào)度進入計算機系統(tǒng)主存儲器運行的程序 。 ?原因 2它能解決系統(tǒng)的 “ 共享性 ” ，正確描述程序的執(zhí)行狀態(tài)。 ?為提高系統(tǒng)效率 ， 利用編譯程序的 “ 可再入 ” 性 ， 讓編譯程序 P再為源程序乙進行編譯 ， 仍從 A點開始工作 。 可見程序與計算 (程序的執(zhí)行 )不再一一對應(yīng) ， ? 進程是一個既能用來共享資源 ， 又能描述程序并發(fā)執(zhí)行過程的一個基本單位 。為一個新進程創(chuàng)建必要的管理信息 ， 它并沒有被提交執(zhí)行 ， 而是在等待操作系統(tǒng)完成創(chuàng)建進程的必要操作 。 ? 進入終止態(tài)的進程不再執(zhí)行，但依然臨時保留在系統(tǒng)中等待善后。 五態(tài)模型 (3) 進程五態(tài)模型及其轉(zhuǎn)換 運行態(tài) 就緒態(tài) 等待態(tài) 選中 落選 出現(xiàn)等待事件 等待事件結(jié)束 新建態(tài) 終止態(tài) 進程的掛起 (1) 為什么要有 “ 掛起 ” 狀態(tài) ? 由于進程的不斷創(chuàng)建，系統(tǒng)資源已不能滿足進程運行的要求，就必須把某些進程掛起（ suspend），對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時不參與進程調(diào)度，起到平滑系統(tǒng)操作負荷的目的。 (2)進程競爭資源，導(dǎo)致系統(tǒng)資源不足，負荷過重，需要掛起部分進程以調(diào)整系統(tǒng)負荷 ,保證系統(tǒng)的實時性或讓系統(tǒng)正常運行。 進程的掛起 (3) (4)用戶要求掛起自己的進程 ， 以便進行某些調(diào)試 、 檢查和改正 。 (6)操作系統(tǒng)需要掛起某些進程 ，檢查運行中資源使用情況 ， 以改善系統(tǒng)性能 。 具有掛起功能的進程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換 掛起 等待事件結(jié)束 出現(xiàn)等待事件 解除掛起 掛起 落選 選中 運行態(tài) 就緒態(tài) 等待事件結(jié)束 終止態(tài) 新建態(tài) 掛起就 緒態(tài) 解除掛起 掛起 掛起等 待態(tài) 等待態(tài) 提交 提交 具有掛起進程功能的進程狀態(tài) 進程增加了兩個新狀態(tài)： ? 掛起就緒態(tài) （ ready suspend） 表明進程具備運行條件但目前在二級存儲器中 ， 當它被對換到主存才能被調(diào)度執(zhí)行 。 具有掛起進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的具體原因 (1) ?等待態(tài) → 掛起等待態(tài)：當前不存在就緒進程 ， 至少一個等待態(tài)進程將被對換出去成為掛起等待態(tài)； ?掛起等待態(tài) → 掛起就緒態(tài)：引起進程等待的事件發(fā)生之后 ， 相應(yīng)的掛起等待態(tài)進程將轉(zhuǎn)換為掛起就緒態(tài) 。 ?就緒態(tài) → 掛起就緒態(tài)：系統(tǒng)根據(jù)當前資源狀況和性能要求 ， 決定把就緒態(tài)進程對換出去成為掛起就緒態(tài) 。 2. 掛起進程可能會等待事件 ， 但所等待事件是獨立于掛起條件的 ， 事件結(jié)束并不能導(dǎo)致進程具備執(zhí)行條件 。 4. 結(jié)束進程掛起狀態(tài)的命令只能通過操作系統(tǒng)或父進程發(fā)出 。 ?操作系統(tǒng)的控制表分為四類： 進程控制表，存儲控制表， I/O控制表和文件控制表。 ? 存儲控制表管理一級 （ 主 ） 存儲器和二級 （ 虛擬 ） 存儲器 。 ?文件控制表管理文件 。 ?當系統(tǒng)調(diào)度新進程占有處理器時，新老進程隨之發(fā)生上下文切換。 進程上下文組成 ?用戶級上下文：由用戶程序塊 、 用戶數(shù)據(jù)塊和用戶堆棧組成的進程地址空間 。 ?寄存器上下文：由 PSW寄存器和各類控制寄存器 、 地址寄存器 、 通用寄存器組成 。也是操作系統(tǒng)掌握進程的唯一資料結(jié)構(gòu)，它包括了進程執(zhí)行時的情況，以及進程讓出處理器后所處的狀態(tài)、斷點等信息。 ?常用的標識信息有進程標識符 、父進程的標識符 、 用戶進程名 、用戶組名等 。 ?現(xiàn)場信息包括通用寄存器內(nèi)容 、 控制寄存器內(nèi)容 、 用戶堆棧指針 、 系統(tǒng)堆棧指針等 。 3)進程間通信相關(guān)信息； 4)進程在二級存儲器內(nèi)的地址信息； 5)CPU資源的占用和使用信息； 6)進程特權(quán)信息； 7)資源清單 ， 包括進程所需全部資源 、 已經(jīng)分得資源等 。 ?同一狀態(tài)進程的 PCB既可按先來先到的原則排成隊列 。 ?鏈接進程控制塊的方法 ?單向鏈接 ?雙向鏈接 進程管理 (2) 隊列標志 系統(tǒng)為每個隊列設(shè)置一個隊列標志： ? 單向鏈接時 , 隊列標志指引元指向隊列中第一個進程的隊列指引元的位置 。 隊列標志的前向指引元指向隊列中最后一個進程的前向隊列指引元的位置 進程管理 (3) 進程控制塊的鏈接 隊列 標志 0 隊列 標志 0 0 后向 前向 （ a） 單向連接 （ b） 雙向連接 是隊列指引元 進程管理 (4) 隊列管理 ?入隊 ?出隊 ?隊列管理模塊 隊列管理和狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖 處理器 指派 提交 完成 超時 事件 1等待隊列 事件 2等待隊列 事件 n等待隊列 就緒隊列 …… 等待事件 1 等待事件 2 等待事件 n 事件 1 出現(xiàn) 事件 2 出現(xiàn) 事件 n 出現(xiàn) 前 (后 )向指引元的內(nèi)容規(guī)定 ?情況 1：它是隊列之首 。 ?情況 2：它是隊列之尾 。 ?情況 3：它的前后均有進程 。 進程的出隊舉例 ? 假設(shè)進程 Q在某個隊列中 ， 它的前面是進程 P， 后面是進程 R。 于是 P的后向指引元指向 R， 而 R的前向指引元指向 P，Q就從隊列中退出 。 所有進程的PCB都組織在一個線性表中 ,進程調(diào)度時需要查找整個 PCB表； ?也可以把相同狀態(tài)進程的 PCB組織在一個線性表中 ,系統(tǒng)有多個線性表 ,這樣可縮短查表時間 。 進程上下文切換 (2) 進程切換的步驟 ?保存被中斷進程的處理器現(xiàn)場信息 。 ?把被中斷進程的進程控制塊加入有關(guān)隊列 。 修改被選中進程的進程控制塊的有關(guān)信息 。 ?根據(jù)被選中進程恢復(fù)處理器現(xiàn)場 。實際上 ， 由于種種原因 ， 并不一定能一氣呵成 。 CPU模式切換 (1) ?當中斷發(fā)生時，暫時中斷正在執(zhí)行的用戶進程，把進程從用戶狀態(tài)切換到內(nèi)核狀態(tài)，去執(zhí)行操作系統(tǒng)例行程序以獲得服務(wù)，這就是一次 模式切換 ， ?內(nèi)核在被中斷了的進程的上下文中對這個中斷事件作處理，即使該中斷可能不是此進程引起的。 ?根據(jù)中斷號置程序計數(shù)器 。 CPU模式切換與進程上下文切換 ?模式切換不同于進程切換，它并不引起進程狀態(tài)變化，也不一定引起進程的切換，在完成了中斷調(diào)用之后，完全可以再通過一次逆向的模式切換來繼續(xù)執(zhí)行用戶進程。 ? 用戶進程因中斷
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