计算机操作系统 刘循 朱敏 文艺 第2章进程的描述与控制

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1、计算机操作系统主讲:四川大学计算机学院刘循第2章进程的描述与控制随着多道系统的出现，进程是资源分配和处理器调度的基本单位，是操作系统中最活跃的因素。操作系统并发性、共享性、虚拟性和异步性的体现。操作系统为进程分配资源，控制进程状态的变化，协调进程之间的关系，完成进程之间的切换。进程管理属于处理器管理范畴，是操作系统的重要功能。为了避免进程切换使得系统付出的开销过大，现代操作系统在进程的基础上又引入了“线程”的概念，用线程代替进程成为处理器调度的基本单位。第2章进程的描述与控制本章的主要内容如下：进程描述进程控制前趋图与进程UNIX操作系统的进程描述与控制线程的描述与控制Sola

2、ris操作系统中的线程2.1进程描述2.1.1进程概念和特征1．进程的概念进程的定义：进程是可并发执行的、具有独立功能的程序在一定数据集合上的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。从进程的定义可以归纳出对进程的理解如下：进程是程序运行过程进程是以异步为主要特征并具有“活力”的过程操作系统需要用数据结构描述进程进程是资源分配的单位进程的运行轨迹是可以控制进程与程序不同2．进程的特征结构性进程包含有描述进程信息的数据结构和运行在进程上的程序。操作系统用进程控制块描述和记录进程的动态变化过程。进程的数据结构包含进程控制块、程序块和代码块。动态性进程是程序在数据集合上的

3、一次执行过程，具有生命周期，由创建而产生，由调度而运行，由结束而消亡，是一个动态推进的过程。并发性在同一段时间内，若干个进程可以共享一个处理器。进程的并发性能够改进系统的资源利用率，提高计算机的效率。2.1进程描述（续）独立性在操作系统管理上，进程是一个独立的资源分配单位，进程可以在创建时获取资源，也可以在运行过程中获取资源。操作系统为进程分配各种资源，如处理器和内存地址空间等。异步性在计算机环境中，处理器的数量总是小于进程的数量，多个进程被强制分享同一个处理器，进程以交替方式被处理器执行。进程的这种执行方式为异步性。2.1进程描述（续）2.1.2进程的基本状态及转换进程作为操

4、作系统中的活跃元素，总是不断的向前推进，是一个动态过程。1．进程的三个基本状态就绪状态、运行状态、阻塞状态。进程的三个基本状态之间的转换，可用最基本的三态模型来描述，如图2.1所示。2.1进程描述（续）I/O或事件完成中断调度等待I/O或事件运行状态就绪状态阻塞状态图2.1进程的三个基本状态及其转换就绪状态（ready）进程在内存中已经具备执行的条件，等待分配处理器。一旦被分配处理器，进程立刻执行。一个进程在创建后处于就绪状态。如果一个系统有多个进程都处于就绪状态，这些处于就绪状态的进程以队列方式进行组织，这样的队列为就绪队列。运行状态（running）进程已经被分配处理器并正

5、在执行。在单处理器系统中，一个时刻只有一个进程处于运行状态。阻塞状态（blocked）当正在运行的进程由于发生某事件，如：请求并等待输入/输出过程的完成、等待进程通信之间的进程到来或进程同步之间的进程到来等，而受到阻塞不能继续执行时，便需要放弃处理器，从运行状态转换到阻塞状态。如果一个系统中有多个进程都处于阻塞状态，这些进程被组织成队列形式，称为阻塞队列。阻塞状态也称为等待（waiting）状态。2.1进程描述（续）进程状态之间的转换有如下几种形式：就绪状态→运行状态当处理器空闲时，操作系统的进程调度程序会从就绪队列中选中一个就绪进程并分配给处理器，此时，进程的状态便从就绪状态

6、转换到运行状态。运行状态→阻塞状态当正在运行的进程由于需要等待某些事件的发生时，其状态需要从运行状态转换为阻塞状态。阻塞状态→就绪状态当处于阻塞状态的进程，由于等待的事件到来而不需要再等待时，进程状态便从阻塞状态转换到就绪状态。运行状态→就绪状态正被处理运行的进程会被其他进程中断，如运行的时间片到其他进程的优先级高等，而放弃处理器，进程状态从运行状态转换到就绪状态，等待被再次调度。2.1进程描述（续）2.1进程描述（续）进程的基本状态是对进程动态过程的简单描述。为了更加详细的描述进程状态，需要考虑进程的创建和终止两个状态。具有创建和终止状态的进程状态及状态转换如图2.2所示。图

7、2.2具有创建和结束状态的进程状态及其转换确认事件或I/O完成中断调度等待事件或I/O终止运行状态新建状态就绪状态阻塞状态终止状态新建状态新建状态是指操作系统创建进程时，进程所处的状态。进程新建成功后即转入就绪状态，在就绪进程队列中排队。操作系统创建进程需要为进程分配资源。因此，操作系统将根据系统的性能和内存容量的情况决定是否创建新的进程。如果系统性能较差或内存容量受到限制，不能为新进程分配资源，则操作系统会发出创建新进程失败的响应或将创建新进程的工作推迟。终止状态进程达到了结束点或进程出现