嵌入式系统软件及操作系统3进程管理

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1、进程管理1进程的基本概念2进程控制3进程互斥和同步4进程通信5进程调度6死锁3线程8Linux中的进程管理3.1进程的基本概念3.1.1程序的顺序执行和并发执行1．程序的顺序执行所谓程序的顺序执行是指该程序独占整个系统中的所有资源，处理机严格按照程序所规定的顺序进行操作，只有在前一个操作执行完后，才进行后继操作。程序的顺序执行有以下特征。（1）顺序性。（2）封闭性。（3）可再现性。2．多道程序设计的引入执行环境具有下述3个特点。（1）独立性。（2）随机性。（3）资源共享。3．程序的并发执行程序的并发执行可总结为：

2、一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的执行方式。程序并发执行时具有如下特征。（1）间断性。（2）失去封闭性。（3）不可再现性。3.1.2进程的定义和特征1．进程的定义进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。2．进程的特征（1）结构特征（2）动态性（3）并发性（4）独立性（5）异步性3.1.3进程的状态及其转换1．进程的基本状态（1）就绪状态当进程已分配到除处理机以外的所有必要的资源后，只要再获得处理

3、机便可立即执行，这时进程的状态称为就绪状态。（2）执行状态执行状态是指进程已获得处理机、其程序正在执行的状态。（3）阻塞状态正在执行的进程因发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，这种暂停状态被称为阻塞状态。2．进程的状态转换图3.1进程的3种基本状态及其转换3.1.4进程的结构1．进程的实体（1）进程控制块（PCB）（2）程序段（3）数据段2．进程控制块进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的，用于描述进程进展情况及控制进程运行所需的全部

4、信息。PCB是进程存在的惟一标志。一般把PCB存放在操作系统专门开辟的PCB区内。在进程控制块中，主要包括下述4方面的信息。（1）进程描述信息进程标识符。每个进程都有惟一的进程标识符，用以识别不同的进程。用户名或用户标识号。每个进程都隶属于某个用户，有利于资源共享与保护。家族关系。标识进程之间的家族关系。（2）处理机状态信息通用寄存器、指令计数器、程序状态字（PSW）、用户栈指针等（3）进程调度信息进程状态。指明进程的当前状态，以作为进程调度和进程对换时的依据。进程优先级。用于描述进程使用处理机的优先级别

5、的一个整数，优先级别高的进程先获得处理机。进程调度所需的其他信息。如进程已等待CPU的时间总和、进程已执行的时间总和等。事件。指进程被阻塞的原因。（4）进程控制信息程序和数据的地址。指出该进程的程序和数据所在的内存或外存地址，以便再调度到该进程执行时，能从中找到其程序和数据。进程同步和通信机制。指实现进程同步和进程通信时所必须的机制，如消息队列指针、信号量等。这些数据应全部或部分地存放在PCB中。资源清单。它是一张列出了除CPU之外的进程所需的全部资源和已经分配给该进程的资源清单。链接指针。它给出了本

6、进程（PCB）所在队列的下一个进程的PCB首地址。在一个系统中，通常拥有数十个、数百个乃至数千个PCB。为了对PCB进行有效地管理，系统应把所有的PCB用适当的方式组织起来。目前常用的PCB组织方式有链接方式和索引方式两种。①链接方式图3.2PCB链接队列示意图②索引方式图3.3PCB索引方式示意图3.2进程控制3.2.1操作系统内核为了防止操作系统及关键数据（如PCB等）受到用户程序有意无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成系统态和用户态两种。（1）系统态。它具有较高特权，能执行一切指令，访问所有寄存器和存储区

7、。（2）用户态。这是具有较低特权的执行状态，只能执行规定的指令，访问指定的寄存器和存储区。（3）操作系统内核：在进行层次设计时，通常将一些与硬件紧密相关的模块，诸如中断处理程序、常用的设备驱动程序以及运行频率较高的模块（如时钟管理、进程调度和公共基本操作模块）都安排在紧靠硬件的软件层次中，并使之常驻内存，以提高操作系统的运行效率，通常把这一部分称为操作系统的内核（Kernel）。3.2.2进程控制的概念进程控制是进程和处理机管理的一个重要任务。所谓进程控制，就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程以及

8、完成进程在各种状态之间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调资源共享的目的。3.2.3进程的创建与撤消1．进程的创建2．进程的撤消3.2.4进程的阻塞与唤醒1．进程的阻塞2．进程的唤醒3.3进程互斥和同步3.3.1进程互斥1．互斥的概念所谓进程互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占用该资源者释放