Windows操作系統(tǒng)處理機(jī)管理上

進(jìn)程和進(jìn)程控制線程進(jìn)程互斥和同步進(jìn)程間通信死鎖問題處理器調(diào)度第三章處理機(jī)管理(上)目前一頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程和進(jìn)程控制進(jìn)程的定義和描述進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程控制Windows的進(jìn)程管理目前二頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程的定義和描述進(jìn)程的定義一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程。進(jìn)程的特征動(dòng)態(tài)性－－具有動(dòng)態(tài)的地址空間獨(dú)立性－－各進(jìn)程的地址空間相互獨(dú)立并發(fā)性－－宏觀上各進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行結(jié)構(gòu)化－－進(jìn)程的地址空間是結(jié)構(gòu)化的進(jìn)程和進(jìn)程控制目前三頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程與程序的區(qū)別進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的：程序是有序代碼的集合；進(jìn)程是程序的執(zhí)行。通常進(jìn)程不可在計(jì)算機(jī)之間遷移；而程序通常對(duì)應(yīng)著文件，是靜態(tài)的，可以復(fù)制。進(jìn)程是暫時(shí)的，程序的永久的：進(jìn)程是一個(gè)狀態(tài)變化的過程，程序可長(zhǎng)久保存。進(jìn)程與程序的組成不同：進(jìn)程的組成包括程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊（即進(jìn)程狀態(tài)信息）。進(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通過多次執(zhí)行，一個(gè)程序可對(duì)應(yīng)多個(gè)進(jìn)程；通過調(diào)用關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程可包括多個(gè)程序。進(jìn)程的定義和描述進(jìn)程和進(jìn)程控制目前四頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制塊每個(gè)進(jìn)程在OS中的登記表項(xiàng)（可能有總數(shù)目限制），OS據(jù)此對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制和管理（PCB中的內(nèi)容會(huì)動(dòng)態(tài)改變）處于核心段，通常不能由應(yīng)用程序自身的代碼來直接訪問，而要通過系統(tǒng)調(diào)用訪問進(jìn)程控制塊(PCB,

processcontrolblock)是由OS維護(hù)的用來記錄進(jìn)程相關(guān)信息的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。進(jìn)程和進(jìn)程控制進(jìn)程的定義和描述目前五頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制塊的內(nèi)容進(jìn)程描述信息：進(jìn)程標(biāo)識(shí)符(processID)，唯一，通常是一個(gè)整數(shù)；進(jìn)程名，通常基于可執(zhí)行文件名；用戶標(biāo)識(shí)符(userID)；進(jìn)程組(processgroup)進(jìn)程控制信息：當(dāng)前狀態(tài)；優(yōu)先級(jí)(priority)；代碼執(zhí)行入口地址；程序的外存地址；運(yùn)行統(tǒng)計(jì)信息（執(zhí)行時(shí)間、頁面調(diào)度）；阻塞原因資源占用信息：虛擬地址空間的現(xiàn)狀、打開文件列表CPU現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)：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)程和進(jìn)程控制進(jìn)程的定義和描述目前六頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)PCB的組織方式鏈表：同一狀態(tài)的進(jìn)程其PCB成一鏈表，多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的鏈表。各狀態(tài)的進(jìn)程形成不同的鏈表：就緒鏈表、阻塞鏈表索引表：同一狀態(tài)的進(jìn)程歸入一個(gè)index表（由index指向PCB），多個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的index表。各狀態(tài)的進(jìn)程形成不同的索引表：就緒索引表、阻塞索引表進(jìn)程和進(jìn)程控制進(jìn)程的定義和描述目前七頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程上下文（context）用戶級(jí)上下文：進(jìn)程的用戶地址空間（包括用戶棧各層次），包括用戶正文段、用戶數(shù)據(jù)段和用戶棧；寄存器級(jí)上下文：程序寄存器、處理機(jī)狀態(tài)寄存器、棧指針、通用寄存器的值；系統(tǒng)級(jí)上下文：靜態(tài)部分（PCB和資源表格）動(dòng)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）進(jìn)程上下文是對(duì)進(jìn)程執(zhí)行活動(dòng)全過程的靜態(tài)描述。進(jìn)程上下文由進(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)程和進(jìn)程控制進(jìn)程的定義和描述目前八頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)——五狀態(tài)進(jìn)程模型五狀態(tài)進(jìn)程模型(狀態(tài)轉(zhuǎn)換)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程在從創(chuàng)建到終止的全過程中一直處于一個(gè)不斷變化的過程,為了刻畫進(jìn)程的這個(gè)變化過程，操作系統(tǒng)把進(jìn)程分成若干種狀態(tài)進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseCreate目前九頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)狀態(tài)新建狀態(tài)(New)：進(jìn)程剛創(chuàng)建，但還不能運(yùn)行(一種可能的原因是OS對(duì)并發(fā)進(jìn)程數(shù)的限制)；

OS在進(jìn)程新建狀態(tài)的工作:分配和建立PCB表項(xiàng)、建立資源表格（如打開文件表）并分配資源，加載程序并建立地址空間表。結(jié)束狀態(tài)(Exit)：進(jìn)程已結(jié)束運(yùn)行.回收除PCB之外的其他資源，并讓其他進(jìn)程從PCB中收集有關(guān)信息（如記帳，將退出碼exitcode傳遞給父進(jìn)程）。進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換——五狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseCreate目前十頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)(Running)：占用處理機(jī)資源并運(yùn)行；處于此狀態(tài)的進(jìn)程的數(shù)目小于等于CPU的數(shù)目。在沒有其他進(jìn)程可以執(zhí)行時(shí)（如所有進(jìn)程都在阻塞狀態(tài)），通常會(huì)自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的idle進(jìn)程（相當(dāng)于空操作）。就緒狀態(tài)(Ready)：進(jìn)程已獲得除處理機(jī)外的所需資源，等待分配處理機(jī)資源；只要分配CPU就可執(zhí)行。可以按多個(gè)優(yōu)先級(jí)來劃分隊(duì)列，如：時(shí)間片用完－>低優(yōu)，I/O完成－>中優(yōu)，頁面調(diào)入完成－>高優(yōu)阻塞狀態(tài)(Blocked)：由于進(jìn)程等待某種條件（如I/O操作或進(jìn)程同步），在條件滿足之前無法繼續(xù)執(zhí)行。在該事件發(fā)生前即使把處理機(jī)分配給該進(jìn)程，也無法運(yùn)行。如：等待I/O操作的完成。進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換——五狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseCreate目前十一頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換創(chuàng)建(Create)新進(jìn)程：創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，以運(yùn)行一個(gè)程序。提交(Admit)：收容一個(gè)新進(jìn)程，進(jìn)入就緒狀態(tài)。由于性能、內(nèi)存、進(jìn)程總數(shù)等原因，系統(tǒng)會(huì)限制并發(fā)進(jìn)程總數(shù)。調(diào)度運(yùn)行(Dispatch)：從就緒進(jìn)程表中選擇一個(gè)進(jìn)程，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；釋放(Release)：由于進(jìn)程完成或失敗而中止進(jìn)程運(yùn)行，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)；運(yùn)行到結(jié)束：分為正常退出Exit和異常退出abort（執(zhí)行超時(shí)或內(nèi)存不夠，非法指令或地址，I/O失敗，被其他進(jìn)程所終止）就緒或阻塞到結(jié)束：可能的原因有：父進(jìn)程可在任何時(shí)間中止子進(jìn)程；進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換——五狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseCreate目前十二頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)超時(shí)（Timeout）：由于用完時(shí)間片或高優(yōu)先進(jìn)程就緒等導(dǎo)致進(jìn)程暫停運(yùn)行；事件等待（EventWait）：進(jìn)程要求的事件未出現(xiàn)而進(jìn)入阻塞；可能的原因包括：申請(qǐng)系統(tǒng)服務(wù)或資源、通信、I/O操作等；事件發(fā)生（EventOccurs）：進(jìn)程等待的事件發(fā)生；如：I/O操作完成、申請(qǐng)資源成功等；進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換——五狀態(tài)進(jìn)程模型進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseCreate目前十三頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)五狀態(tài)進(jìn)程模型沒有區(qū)分進(jìn)程地址空間位于內(nèi)存還是外存，而在操作系統(tǒng)中引入虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)后，需要進(jìn)一步區(qū)分進(jìn)程的地址空間狀態(tài)。

這個(gè)問題的出現(xiàn)是由于進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的引入，一些低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程可能等待較長(zhǎng)時(shí)間，從而被對(duì)換至外存。這樣做的目的是：提高處理機(jī)效率：就緒進(jìn)程表為空時(shí)，有空閑的內(nèi)存空間來提交新進(jìn)程，以提高處理機(jī)效率；為運(yùn)行進(jìn)程提供足夠內(nèi)存：資源緊張時(shí)，暫停某些進(jìn)程，如：CPU繁忙（或?qū)崟r(shí)任務(wù)執(zhí)行），內(nèi)存緊張用于調(diào)試：在調(diào)試時(shí)，掛起被調(diào)試進(jìn)程（從而對(duì)其地址空間進(jìn)行讀寫）——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制目前十四頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)單掛起進(jìn)程模型——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningNewExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseBlockedSuspendSuspendActivate目前十五頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)雙掛起進(jìn)程模型——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningReadySuspendExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseBlockedSuspendSuspendNewEventOccursActivateSuspendActivateAdmitSuspend目前十六頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)就緒狀態(tài)(Ready)：進(jìn)程在內(nèi)存且可立即進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；阻塞狀態(tài)(Blocked)：進(jìn)程在內(nèi)存并等待某事件的出現(xiàn)；阻塞掛起狀態(tài)（Blocked,suspend）：進(jìn)程在外存并等待某事件的出現(xiàn)；就緒掛起狀態(tài)（Ready,suspend）：進(jìn)程在外存，但只要進(jìn)入內(nèi)存，即可運(yùn)行；——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)進(jìn)程和進(jìn)程控制目前十七頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)掛起（Suspend）：把一個(gè)進(jìn)程從內(nèi)存轉(zhuǎn)到外存；可能有以下幾種情況：阻塞到阻塞掛起：沒有進(jìn)程處于就緒狀態(tài)或就緒進(jìn)程要求更多內(nèi)存資源時(shí)，會(huì)進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換，以提交新進(jìn)程或運(yùn)行就緒進(jìn)程；就緒到就緒掛起：當(dāng)有高優(yōu)先級(jí)阻塞（系統(tǒng)認(rèn)為會(huì)很快就緒的）進(jìn)程和低優(yōu)先級(jí)就緒進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)選擇掛起低優(yōu)先級(jí)就緒進(jìn)程；運(yùn)行到就緒掛起：對(duì)搶先式操作系統(tǒng)，當(dāng)有高優(yōu)先級(jí)阻塞進(jìn)程因事件出現(xiàn)而進(jìn)入就緒狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)把運(yùn)行進(jìn)程轉(zhuǎn)到就緒掛起狀態(tài)；——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制RunningReadySuspendReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursBlockedSuspendSuspendEventOccursActivateSuspendActivateSuspend目前十八頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)激活（Activate）：把一個(gè)進(jìn)程從外存轉(zhuǎn)到內(nèi)存；可能有以下幾種情況：就緒掛起到就緒：沒有就緒進(jìn)程或掛起就緒進(jìn)程優(yōu)先級(jí)高于就緒進(jìn)程時(shí)，會(huì)進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換；阻塞掛起到阻塞：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程釋放足夠內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把一個(gè)高優(yōu)先級(jí)阻塞掛起進(jìn)程激活,系統(tǒng)認(rèn)為會(huì)很快出現(xiàn)所等待的事件；——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制RunningReadySuspendReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursBlockedSuspendSuspendEventOccursActivateSuspendActivateSuspend目前十九頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)事件發(fā)生（EventOccurs）：進(jìn)程等待的事件發(fā)生，可能的情況有：阻塞到就緒：針對(duì)內(nèi)存進(jìn)程的事件發(fā)生；阻塞掛起到就緒掛起：針對(duì)外存進(jìn)程的事件發(fā)生；——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換RunningReadySuspendReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursBlockedSuspendSuspendEventOccursActivateSuspendActivateSuspend目前二十頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)收容(Admit)：收容一個(gè)新進(jìn)程，進(jìn)入就緒狀態(tài)或就緒掛起狀態(tài)。進(jìn)入就緒掛起的原因是系統(tǒng)希望保持一個(gè)大的就緒進(jìn)程表（掛起和非掛起）；——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換AdmitRunningReadySuspendReadyDispatchTimeoutNewSuspendActivateAdmitSuspend目前二十一頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)雙掛起進(jìn)程模型——掛起進(jìn)程模型進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)程和進(jìn)程控制AdmitRunningReadySuspendExitReadyBlockedDispatchTimeoutEventWaitEventOccursReleaseBlockedSuspendSuspendNewEventOccursActivateSuspendActivateAdmitSuspend目前二十二頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制進(jìn)程控制,

就是操作系統(tǒng)使用一些具有特定功能的程序段來創(chuàng)建與撤消進(jìn)程以及完成進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,從而達(dá)到多個(gè)進(jìn)程高效率地并發(fā)執(zhí)行和協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)資源共享.進(jìn)程控制主要體現(xiàn)在進(jìn)程的創(chuàng)建與撤消，以及進(jìn)程的阻塞與喚醒。操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的控制是依據(jù)用戶命令和系統(tǒng)狀態(tài)來決定的。用戶可在一定程序上對(duì)進(jìn)程的狀態(tài)進(jìn)行控制。具有特定功能的程序段原語進(jìn)程和進(jìn)程控制目前二十三頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制原語(primitive)：由若干條指令構(gòu)成的“原子操作(atomicoperation)”過程，作為一個(gè)整體而不可分割－－要么全都完成，要么全都不做。許多系統(tǒng)調(diào)用就是原語。注意：系統(tǒng)調(diào)用并不都是原語。進(jìn)程A調(diào)用read()，因無數(shù)據(jù)而阻塞，在read()里未返回。然后進(jìn)程B調(diào)用read()，此時(shí)read()被重入。系統(tǒng)調(diào)用不一定一次執(zhí)行完并返回該進(jìn)程，有可能在特定的點(diǎn)暫停，而轉(zhuǎn)入到其他進(jìn)程。進(jìn)程和進(jìn)程控制目前二十四頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制進(jìn)程和進(jìn)程控制創(chuàng)建原語進(jìn)程的存在以PCB為標(biāo)志,所以創(chuàng)建新進(jìn)程的主要任務(wù)就是為進(jìn)程建立PCB,將調(diào)用者提供的有關(guān)信息填入PCB的各數(shù)據(jù)項(xiàng)中開始分配PCB空間將有關(guān)信息填入PCB的數(shù)據(jù)項(xiàng)將PCB送入相應(yīng)狀態(tài)PCB鏈表結(jié)束目前二十五頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制進(jìn)程和進(jìn)程控制撤消原語進(jìn)程完成其任務(wù)之后,系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)回收它占有的資源開始搜索PCB鏈表釋放該進(jìn)程所占有的資源釋放PCB結(jié)構(gòu)本身結(jié)束有此PCB異常處理NoYes目前二十六頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制進(jìn)程和進(jìn)程控制阻塞原語開始將CPU當(dāng)前狀態(tài)存入PCB設(shè)置進(jìn)程狀態(tài)為阻塞狀態(tài)將PCB置入阻塞隊(duì)列轉(zhuǎn)處理機(jī)調(diào)度目前二十七頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程控制進(jìn)程和進(jìn)程控制喚醒原語開始從阻塞隊(duì)列刪除該P(yáng)CB設(shè)置進(jìn)程狀態(tài)為就緒狀態(tài)將PCB置入就緒隊(duì)列轉(zhuǎn)處理機(jī)調(diào)度目前二十八頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的進(jìn)程管理Windows的進(jìn)程由執(zhí)行體進(jìn)程塊EPROCESS表示，EPROCESS即進(jìn)程對(duì)象。進(jìn)程對(duì)象的屬性:PID,PCB,AccessToken,BasePriority,句柄表，指向進(jìn)程環(huán)境塊PEB的指針，親和處理器集合等在Windows中，PCB也稱為內(nèi)核進(jìn)程塊KPROCESS，即內(nèi)核進(jìn)程對(duì)象EPOCESS和KPROCESS位于內(nèi)核空間，PEB位于用戶空間進(jìn)程和進(jìn)程控制目前二十九頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的進(jìn)程結(jié)構(gòu)Windows的進(jìn)程管理進(jìn)程和進(jìn)程控制目前三十頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程創(chuàng)建CreateProcess()函數(shù)用于創(chuàng)建新進(jìn)程及其主線程，以執(zhí)行指定的程序。新進(jìn)程可以繼承：打開文件的句柄、各種對(duì)象（如進(jìn)程、線程、信號(hào)量、管道等）的句柄、環(huán)境變量、當(dāng)前目錄）－－每個(gè)句柄在創(chuàng)建或打開時(shí)能指定是否可繼承；新進(jìn)程不能繼承：優(yōu)先權(quán)類、內(nèi)存句柄、DLL模塊句柄CREATE_NEW_CONSOLE表示新進(jìn)程有一個(gè)新的控制臺(tái)CREATE_NEW_PROCESS_GROUP表示新進(jìn)程是一個(gè)新的進(jìn)程組的根。Windows的進(jìn)程管理進(jìn)程和進(jìn)程控制目前三十一頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程退出ExitProcess()或TerminateProcess()，則進(jìn)程包含的線程全部終止；ExitProcess()終止一個(gè)進(jìn)程和它的所有線程；它的終止操作是完整的，包括關(guān)閉所有對(duì)象句柄、它的所有線程等；TerminateProcess()終止指定的進(jìn)程和它的所有線程；它的終止操作是不完整的（如：不向相關(guān)DLL通報(bào)關(guān)閉情況），通常只用于異常情況下對(duì)進(jìn)程的終止。Windows的進(jìn)程管理進(jìn)程和進(jìn)程控制目前三十二頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)與進(jìn)程管理相關(guān)的內(nèi)核變量PsActiveProcessHead

進(jìn)程鏈表頭PsInitialSystemProcess

系統(tǒng)進(jìn)程（系統(tǒng)線程的宿主）PsIdleProcess

空閑進(jìn)程Windows的進(jìn)程管理進(jìn)程和進(jìn)程控制目前三十三頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)線程線程的引入操作系統(tǒng)對(duì)線程的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)程和線程的比較Windows的線程如果說在操作系統(tǒng)中引入進(jìn)程是為了使多個(gè)程序能夠并發(fā)執(zhí)行，提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，那么引入線程(THREAD)的目的則是減少程序并發(fā)執(zhí)行所付出的時(shí)空開銷來，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的并發(fā)程度。線程目前三十四頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)線程的引入進(jìn)程：資源（存儲(chǔ)器、文件）分配單位和CPU調(diào)度/分派單位。由于進(jìn)程是資源擁有者，因而在創(chuàng)建、終止、切換過程中，系統(tǒng)必須為之付出較大的時(shí)空開銷。正因?yàn)槿绱耍到y(tǒng)中并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程的數(shù)目不宜過多，進(jìn)程切換才頻率也不宜過高，這樣就限制了系統(tǒng)的并發(fā)程度。解決這一問題的思路：將進(jìn)程的兩個(gè)基本屬性分開，由操作系統(tǒng)分別處理——線程概念的引入在支持線程的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程只作為資源分配單位，而線程則作為CPU調(diào)度/分派單位。線程目前三十五頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)線程的引入線程：作為CPU調(diào)度單位，只擁有必不可少的資源，如：線程狀態(tài)、寄存器上下文和棧同樣具有就緒、阻塞和執(zhí)行三種基本狀態(tài)線程的優(yōu)點(diǎn)：減小并發(fā)執(zhí)行的時(shí)間和空間開銷（線程的創(chuàng)建、退出和調(diào)度），因此容許在系統(tǒng)中建立更多的線程來提高并發(fā)程度。線程的創(chuàng)建時(shí)間比進(jìn)程短；線程的終止時(shí)間比進(jìn)程短；同進(jìn)程內(nèi)的線程切換時(shí)間比進(jìn)程短；由于同進(jìn)程內(nèi)線程間共享內(nèi)存和文件資源，可直接進(jìn)行不通過內(nèi)核的通信；線程目前三十六頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程與線程的關(guān)系線程線程的引入目前三十七頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)OS對(duì)線程的實(shí)現(xiàn)方式內(nèi)核維護(hù)進(jìn)程和線程的上下文信息；線程切換由內(nèi)核完成；一個(gè)線程發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用而阻塞，不會(huì)影響其他線程的運(yùn)行。時(shí)間片分配給線程，所以多線程的進(jìn)程獲得更多CPU時(shí)間。依賴于OS核心，由內(nèi)核完成創(chuàng)建和撤銷。Windows支持內(nèi)核線程；內(nèi)核線程(kernel-levelthread)線程目前三十八頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)用戶線程(user-levelthread)用戶線程的維護(hù)由應(yīng)用進(jìn)程完成；內(nèi)核不了解用戶線程的存在；用戶線程切換不需要內(nèi)核特權(quán)；用戶線程調(diào)度算法可針對(duì)應(yīng)用優(yōu)化；不依賴于OS核心，應(yīng)用進(jìn)程利用線程庫提供的創(chuàng)建、同步、調(diào)度和管理線程的函數(shù)來控制用戶線程。如：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Informix，圖形處理AldusPageMaker。調(diào)度由應(yīng)用軟件內(nèi)部進(jìn)行，通常采用非搶先式和更簡(jiǎn)單的規(guī)則。一個(gè)線程發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用而阻塞，則整個(gè)進(jìn)程在等待。時(shí)間片分配給進(jìn)程，多線程則每個(gè)線程就慢。線程OS對(duì)線程的實(shí)現(xiàn)方式目前三十九頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)進(jìn)程和線程的比較地址空間和其他資源（如打開文件）：進(jìn)程間相互獨(dú)立，同一進(jìn)程的各線程間共享－－某進(jìn)程內(nèi)的線程在其他進(jìn)程不可見通信：進(jìn)程間只能使用IPC線程間可以直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（如全局變量）來進(jìn)行通信也需要同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性調(diào)度：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多；線程目前四十頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)線程切換和進(jìn)程切換線程進(jìn)程和線程的比較目前四十一頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的線程線程線程對(duì)象Windows線程由執(zhí)行體線程塊ETHREAD表示，即線程對(duì)象，其中包含內(nèi)核線程塊KTHREAD,即線程控制塊TCB指向線程環(huán)境塊TEB的指針ETHREAD和KTHREAD位于內(nèi)核空間，TEB位于用戶空間目前四十二頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的線程狀態(tài)線程Windows的線程就緒狀態(tài)(Ready)：進(jìn)程已獲得除處理機(jī)外的所需資源，等待執(zhí)行。運(yùn)行終止就緒等待上下文切換搶先或時(shí)間片結(jié)束等待對(duì)象句柄執(zhí)行完成初始化轉(zhuǎn)換備用選擇執(zhí)行搶先放入就緒隊(duì)列等待完成等待完成換出的內(nèi)核堆棧換入的內(nèi)核堆棧重新初始化創(chuàng)建和初始化線程對(duì)象目前四十三頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的線程狀態(tài)線程Windows的線程運(yùn)行終止就緒等待上下文切換搶先或時(shí)間片結(jié)束等待對(duì)象句柄執(zhí)行完成初始化過渡備用選擇執(zhí)行搶先放入就緒隊(duì)列等待完成等待完成換出的內(nèi)核堆棧換入的內(nèi)核堆棧重新初始化創(chuàng)建和初始化線程對(duì)象備用狀態(tài)(Standby)：已選擇好處理器，正等待上下文切換．系統(tǒng)中每個(gè)處理器上只能有一個(gè)處于備用狀態(tài)的線程。目前四十四頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的線程狀態(tài)線程Windows的線程運(yùn)行狀態(tài)(Running)：完成上下文切換，線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，直到內(nèi)核搶先、時(shí)間片用完、線程終止或進(jìn)入等待狀態(tài)。運(yùn)行終止就緒等待上下文切換搶先或時(shí)間片結(jié)束等待對(duì)象句柄執(zhí)行完成初始化過渡備用選擇執(zhí)行搶先放入就緒隊(duì)列等待完成等待完成換出的內(nèi)核堆棧換入的內(nèi)核堆棧重新初始化創(chuàng)建和初始化線程對(duì)象目前四十五頁\總數(shù)五十頁\編于十七點(diǎn)Windows的線程狀態(tài)線程Wi