单处理机系统的进程调度动态优先_操作系统复习笔记（王道）C2.1

进程与线程

一、进程特征和概念

前提：允许多个程序并发执行。

1.概念

PCB(process control block)进程控制块，系统利用 PCB 来描述进程的基本情况和运行状态，进而控制和管理进程。

PCB是进程存在的唯一标志。

进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2.特征

动态性：进程是程序的一次执行，所以他是有生命周期的。（基本特征）
并发性：引入进程的目的就是为了程序能够并发执行。
独立性：一个进程就是一个独立的个体
异步性：由于进程的相互制约，使得进程具有执行的间断性。
结构性：一个进程实体由程序段、数据段和进程控制块三部分组成。

二、进程的状态与转换

创建态
就绪态
运行态
阻塞态
结束态

几个比较重要的转换：

就绪态→运行态：获得处理机资源（时间片）。

运行态→就绪态：获得的时间片用完，或者在可剥夺的操作系统中被更高优先级的进程抢走时间片。

运行态→阻塞态：请求某一资源，或者等待某一事件发生。

进程以系统调用的形式请求操作系统提供服务，这是一种特殊的、由运行用户态程序调用操作系统内核过程的形式。

阻塞态→就绪态：等待的事件到来时。

三、进程控制

1.进程的创建

允许一个进程创建另一个进程，就是父进程和子进程。

创建过程如下：

1）分配唯一进程标志号，申请一个空白的PCB（有限的）。没有就创建失败了。

2）分配资源，分配用户栈和内存资源，若资源不足就处于阻塞态，直到有资源被释放。

3）初始化PCB。（标志信息、处理机状态信息、处理机控制信息、设置进程的优先级等。）

4）如果就绪队列未满，就插入就绪队列，等待被调度。

2.进程的终止

通常引起终止的事件

正常结束
异常结束
外界干预

终止过程：

1）根据标志符检索PCB，读取该进程状态。

2）如处于执行状态，立即终止执行，处理器资源也分出去。

3）若还有子孙进程，则终止其子进程。

4）将该进程的资源还给父进程（没有就还给操作系统）。

5）将PCB从所在队列（链表）删除。

3.进程的阻塞与唤醒

阻塞：

1）找到PCB

2）若为运行态，则保护现场，然后转为阻塞态

3）将该PCB插入等待队列，交出处理机资源

唤醒：

1）在等待队列中找到PCB

2）将其从队列中移出，设置为就绪态

3）插入就绪队列，等待调度

4.进程切换

进程切换是指处理机从一个进程的运行转到另一个进程上运行。

1）保存处理机上下文，包括程序计数器和其他寄存器

2）更新 PCB 信息

3）把进程的 PCB 移入相应的队列，如就绪、在某事件阻塞等队列。

4）选择另一个进程执行，并更新其 PCB

5）更新内存管理的数据结构。

6）恢复处理机上下文

四、进程的组织

一个进程由以下三部分组成，最核心的就是PCB

1.进程控制块

PCB是进程实体的一部分，是进程存在的唯一标志。

主要包括：描述信息、进程控制和管理信息、资源分配清单、和处理机关信息等。

1）描述信息：PID进程标识符，UID用户标识符。

2）进程控制和管理信息：进程当前的状态，优先级等信息。

3）资源分配清单：说明有关内存地址的状况。

4）处理机相关信息：主要指处理机中各寄存器的值。

2.程序段

3.数据段

五、进程的通信

管道可以理解为共享存储的优化和发展，因为在共享存储中，若某进程要访问共享存储空间，则必须没有其他进程在该共享存储空间中进行写操作，否则访问行为就会被阻塞。管道通信中，存储空间进化成了缓冲区，缓冲区只允许一边写入、另一边读出，因此只要缓冲区中有数据，进程就能从缓冲区中读出，而不必担心会因为其他进程在其中进行写操作而遭到阻塞。