进程管理和处理机调度
2020-03-27 10:35:21 0 举报AI智能生成
操作系统第三章思维导图
作者其他创作
大纲/内容
认识进程
什么是进程 <br>
正在计算机上执行的程序 <br>
能分配给处理器执行的实体 <br>
具有以下特征的活动单元 <br>
一组指令序列的执行 <br>
一个当前状态和相关的系统资源集
为什么存在进程 <br>
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 <br>
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 <br>
引入进程目的 <br>
使用“进程”描述每一个程序的每一次动态执行过程 <br>
通过“进程实体”管理一个程序的每一个执行过程 <br>
进程和进程管理 <br>
进程和程序的区别 <br>
程序：完成一件事情的代码序列 <br>
进程：一个程序的动态执行过程 <br>
程序时静态的，进程是动态的 <br>
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 <br>
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 <br>
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 <br>
一个程序可能对应多个进程 <br>
几个概念区分 <br>
作业：用户提交给系统的一个任务（用于人机之间交互） <br>
批作业=程序+数据+作业控制说明书 <br>
交互作业=程序+数据+交互命令 <br>
程序：程序是作业的组成部分 <br>
进程：一个程序的一次动态执行过程 <br>
进程的特征 <br>
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 <br>
独立特征：独立占有资源，独立参与CPU调度 <br>
异步特征：运行推进速度不可预知 <br>
结构特征：PCB+进程体 <br>
进程结构组成
进程控制块PCB（Program Control Block） <br>
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 <br>
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 <br>
调度信息 <br>
进程优先数：描述进程紧迫性的信息（优先级） <br>
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 <br>
处理机信息（进程上下文） <br>
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 <br>
通用寄存器的内容（数据寄存器，段寄存器） <br>
程序状态字PSW（program state word）的值 <br>
程序计数器PC（program count）的值
进程的堆栈指针 <br>
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 <br>
同步和通信信息 <br>
外存地址 <br>
家族信息 <br>
链接指针 <br>
进程控制信息：系统对进程实施控制的依据 <br>
进程体：程序代码和数据集 <br>
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 <br>
特性：贴近底层（机器指令），运行原子性（不可中断）、系统小程序 <br>
类别 <br>
进程控制原语 <br>
功能：实现进程管理和状态切换 <br>
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<br><br>
功能：实现进程之间通信 <br>
具体：消息发送、消息接收原语 <br>
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 <br>
创建新进程-撤销结束进程 <br>
阻塞和唤醒进程
挂起和激活进程 <br>
管理控制多个进程的并发 <br>
进程同步和进程互斥 <br>
进程通信 <br>
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 <br>
按调度方式分类 <br>
非抢占式调度（当前进程主动放弃处理机控制权） <br>
(1)进程运行完毕退出 <br>
(2)运行受阻 <br>
(3)运行出错，非正常终止 <br>
(4)遇到不可挽回的故障 <br>
抢占式调度（剥夺式调度，用于有实时需求的系统） <br>
(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 <br>
（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） <br>
就绪状态：进程尚未获得CPU使用权的一种状态 <br>
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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