操作系統(tǒng)課件(2.1 進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn))

1、徐小龍/WindowsUNIXMac OSOpenStackAndroidLinux進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn)本講內(nèi)容1. 進(jìn)程定義2. 進(jìn)程的類型和特性3. 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換4. 進(jìn)程控制塊5. 進(jìn)程要素進(jìn)程定義進(jìn)程是為了描述程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)對系統(tǒng)資源的共享，所需的一個描述程序執(zhí)行時(shí)動態(tài)特征的概念。進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配、調(diào)度和保護(hù)調(diào)度和保護(hù)的獨(dú)立單位。進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn)本講內(nèi)容1. 進(jìn)程定義2. 進(jìn)程的類型和特性3. 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換4. 進(jìn)程控制塊5. 進(jìn)程要素進(jìn)程的類型和特性 進(jìn)程分類進(jìn)程分類1系統(tǒng)進(jìn)程用戶進(jìn)程進(jìn)程的類型和特性 進(jìn)程的屬性進(jìn)程的屬性2結(jié)

2、構(gòu)性獨(dú)立性制約性程序與進(jìn)程之間的區(qū)別程序與進(jìn)程之間的區(qū)別3進(jìn)程能真實(shí)地描述并發(fā)，而程序不能進(jìn)程是由程序和數(shù)據(jù)和控制塊組成程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動態(tài)的進(jìn)程有生命周期，程序是相對長久的一個程序可對應(yīng)多個進(jìn)程，反之亦然進(jìn)程具有創(chuàng)建其它進(jìn)程的功能，程序沒有進(jìn)程的類型和特性 進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn)本講內(nèi)容1. 進(jìn)程定義2. 進(jìn)程的類型和特性3. 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換4. 進(jìn)程控制塊5. 進(jìn)程要素進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換三種進(jìn)程狀態(tài)三種進(jìn)程狀態(tài)1進(jìn)程占有CPU，并在CPU上運(yùn)行一個進(jìn)程已經(jīng)具備運(yùn)行條件，但沒有分配CPU，暫時(shí)不能運(yùn)行當(dāng)調(diào)度給該進(jìn)程CPU時(shí)，立即可以運(yùn)行進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換三種進(jìn)程狀態(tài)三種進(jìn)程狀態(tài)1阻塞態(tài)、封鎖態(tài)、睡眠

3、態(tài)進(jìn)程因等待某事件的發(fā)生而暫時(shí)不能運(yùn)行的狀態(tài)即使CPU空閑，該進(jìn)程也不可運(yùn)行三種進(jìn)程狀態(tài)三種進(jìn)程狀態(tài)1就緒就緒 - - 運(yùn)行運(yùn)行調(diào)度程序選擇進(jìn)程運(yùn)行運(yùn)行運(yùn)行 - - 就緒就緒運(yùn)行進(jìn)程用完了時(shí)間片進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換運(yùn)行運(yùn)行 - - 等待等待對資源的訪問尚不能進(jìn)行等待某一進(jìn)程提供輸入等待等待 - - 就緒就緒等待的事件發(fā)生進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換三種進(jìn)程狀態(tài)三種進(jìn)程狀態(tài)1五種進(jìn)程狀態(tài)五種進(jìn)程狀態(tài)2三種進(jìn)程狀態(tài)三種進(jìn)程狀態(tài)-五狀態(tài)進(jìn)程模型五狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換五種進(jìn)程狀態(tài)五種進(jìn)程狀態(tài)2進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換無新建態(tài)：創(chuàng)建子進(jìn)程新建態(tài)就緒態(tài)：系統(tǒng)完成進(jìn)程創(chuàng)建操作，且當(dāng)前系統(tǒng)的性能和內(nèi)存的容量均允許運(yùn)行態(tài)終止態(tài)

4、：進(jìn)程到達(dá)自然結(jié)束點(diǎn)，或出現(xiàn)了無法克服的錯誤，或被操作系統(tǒng)所終結(jié)，或被其它有終止權(quán)的進(jìn)程所終結(jié)五種進(jìn)程狀態(tài)五種進(jìn)程狀態(tài)2進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換終止態(tài)NULL：完成善后操作就緒態(tài)終止態(tài)：父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程等待態(tài)終止態(tài)：父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程七種進(jìn)程狀態(tài)七種進(jìn)程狀態(tài)3五狀態(tài)進(jìn)程模型五狀態(tài)進(jìn)程模型-七狀態(tài)進(jìn)程模型七狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換七種進(jìn)程狀態(tài)七種進(jìn)程狀態(tài)3五狀態(tài)進(jìn)程模型五狀態(tài)進(jìn)程模型-七狀態(tài)進(jìn)程模型七狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換進(jìn)程的不斷創(chuàng)建，系統(tǒng)資源已不能滿足進(jìn)程運(yùn)行的要求某些進(jìn)程掛起，對換到磁盤鏡像區(qū)中，暫時(shí)不參與進(jìn)程調(diào)度，平滑系統(tǒng)操作的負(fù)荷進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn)本講內(nèi)容1. 進(jìn)程定義2. 進(jìn)程的類型和特性

5、3. 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換4. 進(jìn)程控制塊5. 進(jìn)程要素進(jìn)程控制塊定義定義1進(jìn)程控制塊（Process Control Block，PCB）是系統(tǒng)為了管理進(jìn)程設(shè)置的專門數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來記錄進(jìn)程的外部特征，描述進(jìn)程的變化過程系統(tǒng)利用PCB來控制和管理進(jìn)程，PCB是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志進(jìn)程與PCB一一對應(yīng)進(jìn)程控制塊構(gòu)成構(gòu)成2構(gòu)成構(gòu)成21. 進(jìn)程描述信息進(jìn)程描述信息進(jìn)程標(biāo)識符(process ID)，唯一，通常是一個整數(shù)進(jìn)程名，通?；诳蓤?zhí)行文件名（不唯一）用戶標(biāo)識符(user ID)進(jìn)程組關(guān)系進(jìn)程控制塊2. 進(jìn)程控制信息進(jìn)程控制信息進(jìn)程控制塊構(gòu)成構(gòu)成2 當(dāng)前狀態(tài) 優(yōu)先級 代碼執(zhí)行入口地址 程序的外

6、存地址 運(yùn)行統(tǒng)計(jì)信息 進(jìn)程間同步和通信 阻塞原因 進(jìn)程的隊(duì)列指針 進(jìn)程的消息隊(duì)列指針3、所擁有的資源和使用情況、所擁有的資源和使用情況虛擬地址空間的現(xiàn)狀4、CPU現(xiàn)場保護(hù)信息現(xiàn)場保護(hù)信息寄存器值（通用、程序計(jì)數(shù)器PC、狀態(tài)PSW，地址包括棧指針）進(jìn)程控制塊構(gòu)成構(gòu)成2組織組織3系統(tǒng)把PCB組織在一起，放在內(nèi)存，構(gòu)成PCB表PCB表大小決定了系統(tǒng)中最多可同時(shí)存在的進(jìn)程個數(shù)，稱為系統(tǒng)的并發(fā)度2.等待隊(duì)列進(jìn)程控制塊進(jìn)程及其實(shí)現(xiàn)本講內(nèi)容1. 進(jìn)程定義2. 進(jìn)程的類型和特性3. 進(jìn)程的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換4. 進(jìn)程控制塊5. 進(jìn)程要素進(jìn)程要素構(gòu)成構(gòu)成1進(jìn)程程序棧進(jìn)程要素構(gòu)成構(gòu)成1處于核心段用戶進(jìn)程不能直接訪問、修改

7、自身的PCB進(jìn)程上下文進(jìn)程上下文2（1）進(jìn)程上下文：進(jìn)程本身運(yùn)行環(huán)境）進(jìn)程上下文：進(jìn)程本身運(yùn)行環(huán)境 對進(jìn)程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述對進(jìn)程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述由進(jìn)程的用戶地址空間內(nèi)容、硬件寄存器內(nèi)容及與該進(jìn)程相關(guān)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成進(jìn)程要素系統(tǒng)級上下文：靜態(tài)部分：PCB和資源表格動態(tài)部分：核心棧（核心過程的棧結(jié)構(gòu)，不同進(jìn)程在調(diào)用相同核心過程時(shí)有不同核心棧）用戶級上下文：進(jìn)程的用戶地址空間，包括用戶正文段、用戶數(shù)據(jù)段和用戶棧寄存器級上下文：PSW寄存器、處理器狀態(tài)寄存器、棧指針、通用寄存器的值進(jìn)程上下文進(jìn)程上下文2進(jìn)程要素（2）進(jìn)程上下文切換）進(jìn)程上下文切換保存被中斷進(jìn)程的處理器現(xiàn)場信息修改被中斷進(jìn)程的進(jìn)程控制塊的有關(guān)信息，如進(jìn)程狀態(tài)等把被中斷進(jìn)程的進(jìn)程控制塊加入有關(guān)隊(duì)列選擇下一個占