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第二章、进程的描述与控制

发布时间:2019-06-26 20:35 来源:未知 编辑:admin

  所谓前趋图:指一个有向无循环图(DAG),它用于描述进程之间执行的先后顺序。

  为了使程序并发执行,并且可以对并发执行的程序加以描述和控制,人们引入了进程的概念。

  为了使参与并发执行的每个程序都能独立运行,在操作系统中必须为之分配一个专门的数据结构,称为进程控制块(PCB)。系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程,进而控制和管理进程。

  由于多个进程在并发执行时共享系统资源,致使他们在运行过程中呈现间断性的运行规律,所以进程在生命周期内可能具有不同状态。一般而言,每个进程至少应处于以下三种基本状态:

  指进程已处于准备好运行的状态,即进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后,只要再获得CPU就可以立即执行。如果有多个就绪状态的进程。

  指正在执行的进程由于发生某事件(如I/O请求、申请缓冲区失败等)暂时无法继续执行时的状态,即进程的执行受到了阻塞。此时引起进程调度,OS把处理机分配给另一个就绪的进程,而让受阻进程处于暂停状态,一般将这种暂停状态称为阻塞状态,有时也称为等待状态或封锁状态。

  执行---阻塞 如果因发生某事件,致使当前进程行为受阻(例如进程访问临界资源,而该资源正被其他进程访问时),则变成了阻塞。

  申请PCB,填写用于控制和管理进程的信息---分配必须资源---把进程转入就绪状态并插入就绪队列。

  引入创建状态是为了保证进程调度必须在创建工作完成后进行,以确保对进程控制块操作的完整性。

  两个步骤: 首先,是等待操作系统进行善后处理,最后将其PCB清零,并将PCB空间返还系统。

  当挂起操作作用与某个进程时,该进程被挂起,意味着此时该进程处于静止状态。如果进程在执行,那么将暂停执行。

  引入挂起原语Suspend和激活原语Active后,进程可能发生以下几种状态转换:

  进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序成为一个能独立运行的基本单位,一个能与其他进程并发执行的进程。

  申请空白PCB,为新进程申请获得唯一的数字标识符,并从PCB集合中索取一个空白PCB。

  为新进程分配其运行所需要的资源,包括物理和逻辑资源,如内存、文件、I/O设备和CPU时间等。

  根据被终止进程的标识符,从PCB集合中检索出该进程的PCB,从中读取该进程的状态

  若被终止进程正在处于执行状态,则立即终止执行,并置调度标志为真,用于指示该进程被终止后应重新进行调度。

  当阻塞进程所期待的事件发生,则调用唤醒原语wakeup,从阻塞队列移出,将PCB状态由阻塞变为就绪,然后把PCB插入就绪队列中。

  检查进程状态,如果活动就绪改为静止就绪;如果活动阻塞改为静止阻塞。为了方便用户或父进程考察该进程的运行情况,把进程PCB复制到制定内存区域;最后若被挂起的进程正在执行,则扎ungxiangdiaodu程序重新调度。

  利用激活原语Active,把进程从外存调入内存,检查其状态,若静止就绪改为活动就绪;若静止阻塞改为活动阻塞。

  进程同步机制的主要任务,是对多个相关进程在执行次序上进行协调,使并发执行的进程之间能够按照一定的规则共享系统资源,并且很好地相互合作,从而使程序的执行具有可再现性。

  只能一个进程访问的资源。进程之间采取互斥方式,实现对这种资源的共享。通过生产者---消费者问题(进程同步问题)可说明这一过程。 (具体不再说明该问题) 。

  每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。可把一个访问临界资源的循环进程描述如下:

  如果说在OS中引入进程的目的是为了使多个程序能够并发执行,以提高资源利用率和系统吞吐量,那么,在操作系统中再引入线程,则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销,使OS具有更好的并发性。

  由于进程是一个资源拥有者,因而在创建、撤销和切换中,系统必须为之付出较大的时空开销。

  线程具有许多传统进程所具有的特征,所以又称为轻型进程或进程元。相应地把传统进程称为重型进程。它相当于有一个线程的任务。

  传统的OS中,进程是作为独立调度和分派的基本单位,在每次调用时,都需要上下文切换,开销较大。

  总的来说:可以用占有资源的多少,并发性,独立性和支持多处理机系统方面来概述。

  其缺点是: 对于用户线程切换而言,其模式切换的开销较大,在同一个进程中,从一个线程切换到另一个线程时,需要从用户态转到核心态进行,这是因为用户进程的线程在用户态运行,而线程调度和管理在内核实现,系统开销较大。

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