It計(jì)算機(jī)課件 進(jìn)程管理

第二章

進(jìn)程管理

進(jìn)程

?2.1進(jìn)程

?2.1.1進(jìn)程的引入

-“程序”一詞大家都非常熟悉，接觸計(jì)算機(jī)的人、學(xué)

計(jì)算機(jī)的人，多少都需要會(huì)寫點(diǎn)程序代碼。程序的定

義是：指令的有序集合，由它規(guī)定計(jì)算機(jī)完成某一任

務(wù)時(shí)所需做的各種操作及操作順序。

-1.程序的順序執(zhí)行

程序的順序執(zhí)行

程序執(zhí)行的特點(diǎn)

■程序的順序執(zhí)行有如下特點(diǎn)：

?(1)程序執(zhí)行的順序性。CPU的操作嚴(yán)格按照程序所規(guī)

定的順序執(zhí)行，即前一步操作完成后，才能進(jìn)入下一步操

作。

?(2)程序運(yùn)行時(shí)對(duì)資源的獨(dú)占性。程序運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行程

序獨(dú)占系統(tǒng)全部資遮，沒(méi)方其它程序與之爭(zhēng)奪，只有程序

本身的動(dòng)祚才能改變資源的狀態(tài)。

?(3)程序結(jié)果的可再現(xiàn)性。當(dāng)對(duì)某一程序重復(fù)執(zhí)行時(shí)，

只要初始條件相同，必然獲得相同的結(jié)果，程序執(zhí)行的結(jié)

果與執(zhí)行速度、時(shí)間無(wú)關(guān)。

?(4)程序結(jié)果的封閉性。程序運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短和最終結(jié)

果，只由初始條件和程序本身來(lái)確定，不會(huì)受到來(lái)自它以

外的其它因素的影響，也就是說(shuō)，單道程序的運(yùn)行自成一

襪，具有封閉性。

程序的并發(fā)執(zhí)行

?2.程序的并發(fā)執(zhí)行

并行執(zhí)行的特性

?苫然矍盤在甚就I成用了一些和程序順序執(zhí)行時(shí)不同的特

?7；)程庠執(zhí)行時(shí)的資源共享性

程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)資源已經(jīng)不能被某一個(gè)程序所

獨(dú)占,"上_____工一算機(jī)系級(jí)中的蟄秋軟、人嫂行資速九

硬資源包括CPU、內(nèi)存、外設(shè)拿軟件禰源除指各種系統(tǒng)

軟件之外，還包括各種共享的數(shù)據(jù)等。

?(2)程序失去了封閉性和可再現(xiàn)性

?程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)，是多個(gè)程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因

而這些資源的狀態(tài)將由多個(gè)程序來(lái)改變，即資源的狀態(tài)不

能反映出某一個(gè)程序執(zhí)行的情況，致使程序的結(jié)果失去封

閉性。這樣某程序在執(zhí)行時(shí)，必然會(huì)受其它程序的影響。

程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)失去了封閉性，也將要導(dǎo)致其失去可再

現(xiàn)性。

程序?qū)嵗?/p>

/**ProgramA**/

intn=0;〃設(shè)置一個(gè)全局變量n初值為0

main()〃進(jìn)入并發(fā)執(zhí)行

(

while(1)〃無(wú)限循環(huán)

(

n++;〃程序A每次對(duì)n+1

}

)

/**ProgramB**/

main()〃進(jìn)入并發(fā)執(zhí)行

(

while(1)〃無(wú)限循環(huán)

(

printf("%d",n);〃程序B每次打印n的值

n=0;〃并將n置為0

)

)

并發(fā)程序的制約性

?(3)并發(fā)程序之間的相互制約性

?由于程序并發(fā)執(zhí)行，它們共享系統(tǒng)內(nèi)的各種資源，因此程

序之間的關(guān)系就要復(fù)雜得多，產(chǎn)生相互制約關(guān)系。例如在

圖2-2中P1、C2和I3是并行的程序段。但如果C1程序段未

完成，則不僅P1程序段無(wú)法執(zhí)行，而且C2程序段也不能

進(jìn)行。因?yàn)镃1和C2不能共用一個(gè)處理器完成計(jì)算操作，

使得C2處于暫時(shí)等待狀態(tài)，只有C1完成后，C2才能恢復(fù)

執(zhí)行。所以程序并發(fā)執(zhí)行使本來(lái)相互無(wú)邏輯關(guān)系的用戶程

序之間產(chǎn)生了相互關(guān)系，使得并發(fā)執(zhí)行的程序具有了“執(zhí)

行一暫停一執(zhí)行”的活動(dòng)規(guī)律，產(chǎn)生了程序執(zhí)行的間斷性

特征。如果想要并發(fā)程序還能保證封閉性和可再現(xiàn)性，那

么幾段程序間就要保證無(wú)共享變量。

并發(fā)與順序的比較

順序程序并發(fā)程序

執(zhí)行過(guò)程順序執(zhí)行并發(fā)執(zhí)行

程序與執(zhí)行對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序PJ對(duì)應(yīng)多個(gè)執(zhí)

行

封閉性獨(dú)占資源，具有封閉共享資源，不具有封閉

性性

確定性具有無(wú)

可再現(xiàn)性具有無(wú)

程序間關(guān)系無(wú)有直接或間接制約關(guān)系

進(jìn)程的概念

?4,進(jìn)程的概念

■進(jìn)程(Process)這個(gè)名詞最早是1960年在MIT的

MULTICS和舊M公司的TSS/360系統(tǒng)中提出的，直至U目

前對(duì)進(jìn)程的定義和名稱均不統(tǒng)一，不同的系統(tǒng)中采用不同

的術(shù)語(yǔ)名稱，例如，MIT稱進(jìn)程(Process),舊M公司稱

任務(wù)(Task)和Univac公司稱活動(dòng)(Active)□可以說(shuō)進(jìn)

程的定義多種多樣，國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界較為一致的看法是：進(jìn)程

是一個(gè)可并發(fā)執(zhí)行的具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集

合的一次執(zhí)行過(guò)程，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的

基本單位(1978年全國(guó)操作系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議)。

進(jìn)程的屬性

-進(jìn)程具有如下屬性:

（1）結(jié)構(gòu)性：進(jìn)程包含了數(shù)據(jù)集合和運(yùn)行于其上的程序,

為了描述和記錄進(jìn)程的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程使其能正確運(yùn)行，還

需配置一個(gè)進(jìn)程控制塊，所以，每個(gè)進(jìn)程至少有三要素組

成：程序、數(shù)搪和進(jìn)程控制塊。

（2）共享性：同一程序同時(shí)運(yùn)行于不同數(shù)據(jù)集合上時(shí)，

…一__._o或者說(shuō)（多個(gè)不同的進(jìn)程可以共享相同

的程序，所以，進(jìn)程和程序不是一一對(duì)應(yīng)的。

（3）動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過(guò)程,

是動(dòng)態(tài)概念，同時(shí)，它還有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由

調(diào)度而執(zhí)行，由一撤皿銷而逍亡；而程序是一組有序指令序列,

是黯態(tài),所以.，程岸作為一種系統(tǒng)資源是永久存在的。

進(jìn)程的并發(fā)性

(4)獨(dú)立性：進(jìn)程既是系統(tǒng)中資源分配和保護(hù)的基本單

位，也是系統(tǒng)調(diào)度的獨(dú)立單位(單線程進(jìn)程)。凡是未建

立進(jìn)程的程序，都不能作為獨(dú)立單位參與運(yùn)行。通常，每

個(gè)進(jìn)程都可以以各自獨(dú)立的速度在CPU上推進(jìn)(有的教

材稱之為異步性)。

(5)制約性：并發(fā)進(jìn)程之間存在著制約關(guān)系，進(jìn)程在進(jìn)

行的關(guān)鍵點(diǎn)上需要相互等待或互通消息，以保證程序執(zhí)行

的可再現(xiàn)性和計(jì)算結(jié)果的唯一性。

(6)并發(fā)性：進(jìn)程可以并發(fā)地執(zhí)行，進(jìn)程的并發(fā)性能改

進(jìn)資源利用率和提高系統(tǒng)效率。

進(jìn)程與程序的聯(lián)系與區(qū)別

?5.進(jìn)程和程序的聯(lián)系及區(qū)別

?從進(jìn)程的定義可以看出，進(jìn)程和程序是既有密切聯(lián)系又有

區(qū)別的兩個(gè)完全不同的拶撬羲齡理解進(jìn)程的含義，

下面進(jìn)一步分析進(jìn)程和住

?(1)進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的，程序是靜態(tài)的

?(2)進(jìn)程是暫時(shí)的，程序是永久的

?(3)進(jìn)程與程序的組成不同

?(4)進(jìn)程與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系

?進(jìn)程和程序之間不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)

多個(gè)進(jìn)程；反之，一個(gè)進(jìn)程至少要對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，或?qū)?yīng)

多不程序，多個(gè)進(jìn)程也可對(duì)應(yīng)相同的程序。

?(5)進(jìn)程具有并發(fā)特征(獨(dú)立性和異步性)

進(jìn)程的狀態(tài)

2.1.2進(jìn)程的狀態(tài)

?1.進(jìn)程的三狀態(tài)模型

?運(yùn)行（running）態(tài)：進(jìn)程占有CPU正在運(yùn)行。進(jìn)程已獲

得必要的資源并占有CPU,正在執(zhí)行的狀態(tài)。在單CPU系

統(tǒng)中，只能有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。在多CPU系統(tǒng)中則

可能有多個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。

?就緒（ready）態(tài)：進(jìn)程具備運(yùn)行條件，等待系統(tǒng)分配

CPU以便運(yùn)行。進(jìn)程已得到除CPU以外的全部資源，是一

旦獲得CPU就可以執(zhí)行的狀態(tài)，此時(shí)的進(jìn)程是在就緒隊(duì)列

中。

?阻塞（blocked）態(tài)：又稱為等待（wait）態(tài)或睡眠

（sleep）態(tài)，指進(jìn)程不具備運(yùn)行條件，正在等待某個(gè)事

件的完成。

進(jìn)程的狀態(tài)圖

1.進(jìn)程調(diào)度

2.等待某個(gè)事件發(fā)生

3.某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生

4.時(shí)間片用完或有史

島優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程到來(lái)

進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

?引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的具體原因如下：

?就緒態(tài)一一＞運(yùn)行態(tài)：CPU空閑時(shí)，調(diào)度程序選中一個(gè)就緒

進(jìn)程來(lái)執(zhí)行，也就是說(shuō)處于就緒態(tài)的某進(jìn)程被進(jìn)程調(diào)度程

序的執(zhí)行選中；

?運(yùn)行態(tài)一一＞阻塞態(tài)：等待使用資源或某事件發(fā)生，如等待

外設(shè)數(shù)據(jù)、等待人工干預(yù)。它是由運(yùn)行進(jìn)程自己主動(dòng)改變

的，一個(gè)正在運(yùn)行的進(jìn)程啟動(dòng)了某一外圍設(shè)備后，等待該

外圍設(shè)備傳輸完成時(shí)，使自己由運(yùn)行態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài)。

進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

?阻塞態(tài)一一＞就緒態(tài)：資源得到滿足或某事件己經(jīng)發(fā)生，如

外設(shè)傳輸結(jié)束、人工干預(yù)完成。它是由外界事件引起的，

外圍設(shè)備傳輸已經(jīng)完成時(shí)，請(qǐng)求中斷，由I/O中斷處理程

序把因等待這一I/O完成而阻塞的進(jìn)程變?yōu)榫途w態(tài)。

?運(yùn)行態(tài)一一＞就緒態(tài)：運(yùn)行時(shí)間片到、或出現(xiàn)有更高優(yōu)先級(jí)

的進(jìn)程到來(lái)。此時(shí)，處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程被剝奪CPU。采用

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程用完分給它的時(shí)間片

后，將由運(yùn)行態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)；或采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度時(shí)，若有

更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程變?yōu)榫途w態(tài)，當(dāng)前進(jìn)程被迫放棄CPU,

使自己由運(yùn)行態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)，之后轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。

進(jìn)程的五狀態(tài)模型

?2.進(jìn)程的五狀態(tài)模型

■NULL--＞創(chuàng)建態(tài)：執(zhí)行一個(gè)程序，創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程。

?創(chuàng)建態(tài)一一＞就緒態(tài)：操作系統(tǒng)完成了進(jìn)程創(chuàng)建的必要操作,

并且當(dāng)前系統(tǒng)的性能和內(nèi)存的容量均允許時(shí)，提交執(zhí)行。

?運(yùn)行態(tài)一一＞終止態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程到達(dá)了自然結(jié)束點(diǎn)、或是

出現(xiàn)了無(wú)法克服的錯(cuò)誤、或是被操作系統(tǒng)所終結(jié)、或是被

苴他講稗級(jí)《士

?①止態(tài)一■^NULL：完成善后操作，回收資源，退出內(nèi)存。

?就緒態(tài)一一＞終止態(tài)：未在狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中顯示，但某些操作

系統(tǒng)允許父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程。

?阻塞態(tài)一一＞終止態(tài)：未在狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中顯示，但某些操作

系統(tǒng)允許父進(jìn)程終結(jié)子進(jìn)程。

進(jìn)程的五種狀態(tài)模型

進(jìn)程七種狀態(tài)模型

?3.進(jìn)程的七狀態(tài)模型

?引起進(jìn)程掛起的原因是多樣的，主要有：

?(1)系統(tǒng)中的進(jìn)程均處于等待狀態(tài)，CPU空閑，此時(shí)需

要把一些等待進(jìn)程對(duì)換出去，以騰出足夠的內(nèi)存裝入就緒

進(jìn)程運(yùn)行。

?(2)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)資源，導(dǎo)致系統(tǒng)資源不足，負(fù)荷過(guò)重，此

時(shí)需要掛起部分進(jìn)程以調(diào)整系統(tǒng)負(fù)荷，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性

或讓系統(tǒng)正常運(yùn)行。

進(jìn)程的七種狀態(tài)模型

（3）把一些定期執(zhí)行的進(jìn)程（如審計(jì)程序、監(jiān)控程序、

記賬程序）對(duì)換出去，以減輕系統(tǒng)負(fù)荷。

（4）用戶要求掛起自己的進(jìn)程，以便根據(jù)中間執(zhí)行情況

和中間結(jié)果進(jìn)行某些調(diào)試、檢查和改正。

（5）父進(jìn)程要求掛起自己的后代進(jìn)程，以進(jìn)行某些檢查

和改正。

（6）操作系統(tǒng)需要掛起某些進(jìn)程，檢查運(yùn)行中資源使用

情況，以改善系統(tǒng)性能；或當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或某些功能受

到破壞時(shí)，需要掛起某些進(jìn)程以排除故障。

七種狀態(tài)

進(jìn)程完成

扶起

七種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換

?引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的具體原因如下：

?阻塞態(tài)一一＞掛起阻塞態(tài)：如果當(dāng)前不存在就緒進(jìn)程，也就

是CPU目前處于空閑狀態(tài)，那么，就必須將一個(gè)阻塞態(tài)進(jìn)

郎加翳出去成為掛起阻塞態(tài)，以便騰出內(nèi)存，裝入新的就

-掛起阻星態(tài)一一＞掛起就緒態(tài)：引起進(jìn)程等待的事件發(fā)生之

后，相應(yīng)的掛起阻塞態(tài)進(jìn)程將轉(zhuǎn)換為掛起就緒態(tài)。

?掛起就緒態(tài)一一＞就緒態(tài)：當(dāng)內(nèi)存中沒(méi)有就緒態(tài)進(jìn)程，或者

掛起就緒態(tài)進(jìn)程具有比就韁態(tài)進(jìn)程更高的優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)將

加掛翹就普態(tài)進(jìn)程調(diào)回內(nèi)存并轉(zhuǎn)換成就緒態(tài)。

?就緒態(tài)一一＞掛起就緒態(tài)：內(nèi)存中的進(jìn)程都處于就緒狀態(tài)，

此時(shí)外存中有一個(gè)更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)需要運(yùn)行，但內(nèi)存的

空間不些，則必須把內(nèi)存中的就緒態(tài)進(jìn)程對(duì)換出去成為掛

起就緒

七種狀態(tài)轉(zhuǎn)換

?掛起阻塞態(tài)一一＞阻塞態(tài)：當(dāng)一個(gè)進(jìn)程等待一個(gè)事件時(shí)，原

則上不需要把它調(diào)入內(nèi)存。但是在下面一種情況下，這一

狀態(tài)變化是可能的。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程退出后，內(nèi)存已經(jīng)有了足

夠的自由空間，而某個(gè)掛起阻塞態(tài)進(jìn)程具有較高的優(yōu)先級(jí)

并且操作系統(tǒng)已經(jīng)得知導(dǎo)致它阻塞的事件即將結(jié)束，便可

能發(fā)生這一狀態(tài)變化。

?運(yùn)行態(tài)一一＞掛起就緒態(tài)：當(dāng)一個(gè)具有較高優(yōu)先級(jí)的掛起阻

塞態(tài)進(jìn)程的等待事件結(jié)束后，它需要搶占CPU,而此時(shí)內(nèi)

存空間不夠，從而，可能導(dǎo)致正在運(yùn)行的進(jìn)程轉(zhuǎn)化為掛起

就緒態(tài)。另外，處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程也可以自己掛起自己。

■創(chuàng)建態(tài)一一＞掛起就緒態(tài)：考慮到系統(tǒng)當(dāng)前資源狀況和性能

要求，可以決定新建的進(jìn)程將被對(duì)換出去成為掛起就緒態(tài)。

掛起的進(jìn)程的特征

?不難看出，可以把一個(gè)掛起進(jìn)程等同于不在內(nèi)存的進(jìn)程，

因此，掛起的進(jìn)程將不參與低級(jí)調(diào)度直到它們被對(duì)換進(jìn)內(nèi)

存。一個(gè)掛起進(jìn)程具有如下特征：

?該進(jìn)程不能立即被執(zhí)行。

?掛起進(jìn)程可能會(huì)等待一個(gè)事件，但所等待的事件是獨(dú)立于

掛起條件的，事件結(jié)束并不能導(dǎo)致進(jìn)程具備執(zhí)行條件。

?進(jìn)程進(jìn)入掛起狀態(tài)是由于操作系統(tǒng)、父進(jìn)程或進(jìn)程本身阻

止它的運(yùn)行。

?結(jié)束進(jìn)程掛起狀態(tài)的命令只能通過(guò)操作系統(tǒng)或父進(jìn)程發(fā)出。

PCB

2.1.3進(jìn)程控制塊

?1.進(jìn)程控制塊PCB(ProcessControlBlock)

＞進(jìn)程控制塊(PCB)是操作系統(tǒng)為了管理進(jìn)程設(shè)置的一個(gè)專

門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用它來(lái)記錄進(jìn)程的外部特征，描述進(jìn)程的

運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程。系統(tǒng)利用PCB來(lái)控制和管理進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)

程只有一個(gè)PCB,PCB是進(jìn)程存在與否的唯一標(biāo)記，因?yàn)?/p>

操作系統(tǒng)只有依據(jù)PCB才能感知進(jìn)程、管理進(jìn)程與控制進(jìn)

程，所以PCB是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。進(jìn)程與

PCB是——對(duì)應(yīng)的。

PCB中的信息

?在不同的操作系統(tǒng)中對(duì)進(jìn)程的控制和管理機(jī)制不同，PCB

中的信息多少也不一樣，通常PCB應(yīng)包含如下一些信息：

(1)描述信息

(2)管理信息

(3)資源清單

包括本譚程已裝得的外設(shè)類別、壑量、共賽段的始址與長(zhǎng)

度等各和資源秸息以及本進(jìn)程正在申請(qǐng)的底源名稱等。

(4)現(xiàn)場(chǎng)保存區(qū)

用于保留進(jìn)程暫停時(shí)的斷點(diǎn)信息以便重新運(yùn)行時(shí)恢復(fù)，比

如CPU各個(gè)寄存器的值。

(5)其他

例如指向下一個(gè)PCB鏈接指針。

PID

Tindovs任務(wù)昔理器

文件但）選項(xiàng)地）查看9幫助⑥

應(yīng)用程序進(jìn)程1性能1聯(lián)網(wǎng)1用戶1

映像名稱IFID|用戶名|CPU|

QQ.exe4504Admin..23E

QQ.exe5364Admin..00

RavfflonD.exe1032SYSTEM00

RavTask.exe1844SYSTEM00

RavTask.exe2008SYSTEM00

RfwSrv.exe1000SYSTEM001

rsnetsvr.exe1088SYSTEM001

RSTray.exe3224Admin...001

RsTray.exe3300Admin..002

RsTray.exe3352Admin...001

ScaKFrm.exe2060SYSTEM00

services,exe464SYSTEM00

SMAgent.exe2068SYSTEM00

SMax4PNP.exe3108Admin...00

smss.exe336SYSTEM00

spoolsv.exe1484SYSTEM00

ssMgr_ccbexe3212Admin...00▼]

....7ioCVCTVIInn

打_________[2J

I7顯示所有用戶的進(jìn)程（S）結(jié)束進(jìn)程更）

進(jìn)程數(shù)：「57-而礴；28%「內(nèi)存使用：910M/2659H

PCB

?2.PCB的組織方式

?(1)線性方式

???

PCB?PCB：PCB、PCBnlPCB”

PCB

（2）鏈接方式

PCB

（3）索引方式

優(yōu)用*川<B衣

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PCIW

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附BI0

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RBI2

PTBI5

PCBI4

PCBI5

進(jìn)程上下文

2.1.4進(jìn)程的映像

操作窣/T也仕儀上王六少似乂3寸也4土心IJ口VI、"口wyy

進(jìn)程工卞又(ProcessContext3。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度新程占

有CPU時(shí)，新老進(jìn)程隨之發(fā)生上下文切換。在操作系統(tǒng)中,

進(jìn)程上下文包括三個(gè)組成部分：

用戶級(jí)上下文(UserLevelContext)：由用戶進(jìn)程的程

序塊、用戶數(shù)據(jù)塊(含共享數(shù)據(jù)塊)和用戶堆棧組成的進(jìn)

程地址空間。

系統(tǒng)級(jí)上下文(SystemLevelContext)：包括進(jìn)程的

無(wú)朋宸盤X班場(chǎng)值息控制信息，進(jìn)程環(huán)境塊，以及系統(tǒng)

隹棧等組成的進(jìn)住空間。

寄存器上下文(RegisterContext)：由程序狀態(tài)字寄存

器、餐類控制寄存器、地址寄存器、通用寄存器、用戶棧

指針琴組成。

進(jìn)程映像

-進(jìn)程的內(nèi)存映像可以很好地說(shuō)明進(jìn)程的組成。簡(jiǎn)單的說(shuō)，

一個(gè)進(jìn)程映像(ProcessImage)(也稱為進(jìn)程的實(shí)體)

包括：

?程序塊，即被執(zhí)行的程序，是純代碼，作為一種系統(tǒng)資源

可被多個(gè)進(jìn)程共享。

?數(shù)據(jù)塊，即程序運(yùn)行時(shí)加工處理對(duì)象，包括全局變量、局

部變量和常量的存放區(qū)。

■系統(tǒng)/用戶堆棧，用來(lái)解決過(guò)程調(diào)用或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)的信息

存儲(chǔ)和參數(shù)傳遞。

?進(jìn)程控制塊，用來(lái)存儲(chǔ)進(jìn)程的標(biāo)志信息、現(xiàn)場(chǎng)信息和控制

信息。

用戶進(jìn)程在虛擬內(nèi)存中的映像

扶享地址空間

多個(gè)進(jìn)程在虛擬內(nèi)存中的映像

進(jìn)程1進(jìn)程2道程n

進(jìn)理進(jìn)程進(jìn)程

標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符

進(jìn)程進(jìn)程進(jìn)程進(jìn)程

控制塊,

伏態(tài)信息狀態(tài)信息狀態(tài)信息

進(jìn)程進(jìn)程進(jìn)程

?控制信息控制佶息控制信息

用戶比根用戶堆檎用戶址棧

私有的用私有的用私力的用

戶地址空戶地址空戶地址空

間（程問(wèn)（程間（程

序、數(shù)序、數(shù)序、數(shù)

據(jù)）據(jù)）據(jù)）

共享的地址空間

操作系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)

215OS的控制結(jié)構(gòu)

?操作系統(tǒng)的控制表分為四類：進(jìn)程控制表，存儲(chǔ)控制表,

I/O控制表和文彳牛控制表。

?進(jìn)程控制表用來(lái)管理進(jìn)程及其相關(guān)信息。

轆備解配信息、存儲(chǔ)保護(hù)和

區(qū)共享褶息、虛擬存心

?I/O控制表用來(lái)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I/O設(shè)備和通道，主要內(nèi)

容包括：I/O設(shè)備和通道是否可用，I/O設(shè)備和通道的分配

信息，I/O操作的狀態(tài)和進(jìn)展，I/O操作傳輸數(shù)據(jù)所在的內(nèi)

存區(qū)。

?文件控制表用來(lái)管理文件，主要內(nèi)容包括：被打開(kāi)文件的

值息，文件在內(nèi)存和外存中的位置信息，被打開(kāi)文件的狀

態(tài)和其他信佳彳百息。

進(jìn)程與資源

操作系統(tǒng)控制表的通用結(jié)構(gòu)

進(jìn)程的控制

?2.1.6進(jìn)程的控制

?內(nèi)核應(yīng)該具有3個(gè)最基本的功能：

?(1)中斷處理

?中斷處理是內(nèi)核最基本的功能。操作系統(tǒng)的重要活動(dòng)最終

都將依賴于中斷(系統(tǒng)調(diào)用、鍵盤命令的輸入、進(jìn)程調(diào)

度)。通常內(nèi)核只對(duì)中斷進(jìn)行“有限的處理”，然后便轉(zhuǎn)

交給有關(guān)進(jìn)程繼續(xù)處理。

?(2)時(shí)鐘管理

?操作系統(tǒng)中的許多活動(dòng)都需要時(shí)鐘管理，例如：在時(shí)間片

輪轉(zhuǎn)調(diào)度中，每當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，由時(shí)鐘管理產(chǎn)生一個(gè)中

斷信號(hào)，促使調(diào)度程序重新調(diào)度。

?(3)原語(yǔ)操作

原語(yǔ)

?(3)原語(yǔ)操作

■在系統(tǒng)狀態(tài)下執(zhí)行的某些具有特定功能的程序段稱為原語(yǔ)。

原語(yǔ)也是由若干條指令構(gòu)成的，用于完成一定的功能，原

語(yǔ)有幾個(gè)特點(diǎn)：

?原語(yǔ)是機(jī)器指令級(jí)的，執(zhí)行其間不允許中斷；

?原語(yǔ)是功能級(jí)的，作為原語(yǔ)的程序段不允許并發(fā)執(zhí)行；

?原語(yǔ)是原子級(jí)的，一個(gè)操作中的動(dòng)作要么全做，要么全不

做。

進(jìn)程創(chuàng)建原語(yǔ)

?1.創(chuàng)建原語(yǔ)

?一個(gè)進(jìn)程可借助于創(chuàng)建原語(yǔ)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，在Unix

系統(tǒng)中，forkO函數(shù)是用來(lái)創(chuàng)建進(jìn)程的，在Win32位API

中，創(chuàng)建進(jìn)程是由CreateProcess()完成的。這實(shí)際上是

個(gè)宏定義，根據(jù)不同的情況定義成CreateProcessA()或

CreateProcessW()之一，這兩個(gè)函數(shù)都在kernel32.dll中。

兩個(gè)函數(shù)的區(qū)別僅在于字符串的表達(dá)，前者采用ASCII字

符，而后者采用“寬字符"，即Unicode。實(shí)際上

Windows的內(nèi)部都采用寬字符，所以前者只是把字符串轉(zhuǎn)

換成寬字符格式，然后調(diào)用后者。那么哪些事件會(huì)觸發(fā)進(jìn)

程的創(chuàng)建呢？

進(jìn)程創(chuàng)建的時(shí)機(jī)

?（1）進(jìn)程創(chuàng)建的時(shí)機(jī)

系統(tǒng)初始化時(shí)操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，不斷創(chuàng)建一些新的進(jìn)程,

成系統(tǒng)的初始化操隹，最后用戶在終騎舞入登錄命令…后,

刃、統(tǒng)將為該裝端用戶建立一進(jìn)程，并把管痛入就緒隊(duì)列。

系統(tǒng)調(diào)用時(shí)當(dāng)運(yùn)行中的用戶程序提出某種請(qǐng)求后，必須

通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用來(lái)使用系統(tǒng)提供的服務(wù),系統(tǒng)將專門創(chuàng)建一

個(gè)進(jìn)程來(lái)提供用戶所需要的服務(wù)。

?用戶進(jìn)程創(chuàng)建基于應(yīng)用的需要，用戶進(jìn)程（父進(jìn)程）自

己創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程（子進(jìn)程），父進(jìn)程和子進(jìn)程可并發(fā)

執(zhí)行。

?批處理系統(tǒng)初始化在批處理系統(tǒng)中，將作業(yè)裝入內(nèi)存時(shí)，

為它分配必要的資源，系統(tǒng)并立即為它創(chuàng)建進(jìn)程，再插入

就緒隊(duì)列。

進(jìn)程的創(chuàng)建

?(2)進(jìn)程的創(chuàng)建

■一旦OS發(fā)現(xiàn)了要求創(chuàng)建新進(jìn)程的事件后，便調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)

建原語(yǔ)創(chuàng)建進(jìn)程，步驟如下：

?申請(qǐng)空白PCB。分配唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí)符(PID)。

?為新進(jìn)程分配資源。為其程序和數(shù)據(jù)，以及用戶棧分配必

要的內(nèi)存空間。

?初始化進(jìn)程控制塊。把調(diào)用者提供的參數(shù)：進(jìn)程名、進(jìn)程

優(yōu)先級(jí)、實(shí)體所在內(nèi)存的起始地址、所需的資源清單、記

帳信息及進(jìn)程家族關(guān)系等填入PCB結(jié)構(gòu)中。

■將新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列和家族隊(duì)列。將新進(jìn)程的PCB指針

連到就緒隊(duì)列和家族隊(duì)列中。

進(jìn)程創(chuàng)建流程

撤銷進(jìn)程

撤

銷

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