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进程管理和处理机调度

2020-03-27 10:35:21   0  举报

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AI智能生成

操作系统第三章思维导图

操作系统

进程管理

处理机控制

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大纲/内容

认识进程

什么是进程

正在计算机上执行的程序

能分配给处理器执行的实体

具有以下特征的活动单元

一组指令序列的执行

一个当前状态和相关的系统资源集

为什么存在进程

一个程序的两次运行过程需要各自独立，独立占用CPU执行解码指令，独立占用资源，独立处理各自的数据

操作系统需要引进“子进程”，使大程序的程序段可以并发，加快程序推进，提高 CPU利用率

引入进程目的

使用“进程”描述每一个程序的每一次动态执行过程

通过“进程实体”管理一个程序的每一个执行过程

进程和进程管理

进程和程序的区别

程序：完成一件事情的代码序列

进程：一个程序的动态执行过程

程序时静态的，进程是动态的

程序只包含代码，进程包括要运行的代码、代码要处理的数据、运行过程当中的状态参数

进程和程序关联

进程是操作系统为了管理控制程序的运行而加设的一个概念和实体

程序不运行，就没有进程，一个进程是一个程序的动态执行过程

一个程序可能对应多个进程

几个概念区分

作业：用户提交给系统的一个任务（用于人机之间交互）

批作业=程序+数据+作业控制说明书

交互作业=程序+数据+交互命令

程序：程序是作业的组成部分

进程：一个程序的一次动态执行过程

进程的特征

动态特征：有生命周期

并发特征：在一个时间段内部处在宏观运行状态

独立特征：独立占有资源，独立参与CPU调度

异步特征：运行推进速度不可预知

结构特征：PCB+进程体

进程结构组成

进程控制块PCB（Program Control Block）

进程标识：系统识别进程的标志

外部标识（进程的外部名）：进程创建者提供的进程名字，一般是字符串

内部标识（进程的内部名，pid）：系统为进程命名的一个代码，通常是一个整型数

调度信息

进程优先数：描述进程紧迫性的信息（优先级）

进程状态信息：描述进程当前处于何种状态

其他调度信息：进程等待时间、运行时间、剩余的运行时间等

处理机信息（进程上下文）

作用：进程被中断时，该进程的CPU现场信息保存在自己的PCB内，重新获得CPU 的时候从此处恢复现场信息，继续运行

内容

通用寄存器的内容（数据寄存器，段寄存器）

程序状态字PSW（program state word）的值

程序计数器PC（program count）的值

进程的堆栈指针

程序代码和数据集所在的内存地址

资源清单，记载进程请求资源和已经占有资源的情况

同步和通信信息

外存地址

家族信息

链接指针

进程控制信息：系统对进程实施控制的依据

进程体：程序代码和数据集

进程控制和进程调度

原语

概念：原语是机器指令构成的实现特定功能的小程序

特性：贴近底层（机器指令），运行原子性（不可中断）、系统小程序

类别

进程控制原语

功能：实现进程管理和状态切换

具体：进程创建、进程撤销、阻塞、唤醒、进程挂起、进程激活、进程调度原语

进程控制原语

功能：实现进程之间通信

具体：消息发送、消息接收原语

资源管理用的原语：请求、释放资源原语

资源互斥与同步用的原语：解决资源互斥访问，P操作原语和V操作原语

进程控制

管理控制一个进程的生命周期

创建新进程-撤销结束进程

阻塞和唤醒进程

挂起和激活进程

管理控制多个进程的并发

进程同步和进程互斥

进程通信

进程调度

描述：根据进程当前状态决定哪个进程获得CPU，以及占用多长时间；将CPU分给进程

按调度方式分类

非抢占式调度（当前进程主动放弃处理机控制权）

(1)进程运行完毕退出

(2)运行受阻

(3)运行出错，非正常终止

(4)遇到不可挽回的故障

抢占式调度（剥夺式调度，用于有实时需求的系统）

(1)主要指在系统正常运行期间，某个事件出现，系统强迫使正在运行的程序停下来，将CPU控制权交给其他进程

（2）思想源自对高紧迫度作业的响应

进程状态转换

运行状态：进程获得CPU进入运行的一种状态（单CPU每次只能执行一个进程）

就绪状态：进程尚未获得CPU使用权的一种状态

阻塞状态：进程因为某种要求的不到满足，只好等待，称之为运行“受阻” （阻塞状态无权获得CPU）

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