操作系统第2章第二部分.ppt

3.进程的状态及其变迁 1) 进程的基本状态及其变迁 进程有三个基本状态：就绪状态、执行状态与阻塞状态。 进程在运行过程中必处于这三个基本状态之一。 就绪状态：进程获得必要资源，例如内存等，已经具备了执行条件，只是没有空闲的CPU，处于等待CPU的状态。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的PCB表排成一个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，这些队列称为就绪队列。 执行状态：进程已经获得必要的资源及CPU，它的程序正在执行中，这时进程的状态称为执行状态。在多处理机系统中，可以有多个进程处于执行状态。在单处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态，系统应尽量保证一个CPU上总有一个处于执行状态的进程，使CPU得到充分的利用。 阻塞状态：进程因某等待事件发生（例如I/O请求、某些原语操作等）而处于暂停执行的状态，此时即使将CPU分配给它，它的程序也无法执行。在系统中，将处于阻塞状态的进程的PCB表排成一个队列，或因阻塞原因不同而将进程的PCB表排在不同的队列中，这些队列称为阻塞队列。 四种状态变迁 就绪→执行 执行→就绪 执行→阻塞 阻塞→就绪 2) 进程的活动与静止状态 进程挂起? 静止状态? 目的? 激活? 2.2 OS内核及进程控制 2.2.1 OS内核 1．处理机的执行状态 核心态：由设备中断、异常、自陷、信号（即软中断）等进入，这种状态具有较高的特权，允许使用全部机器资源与机器指令，是操作系统程序执行时的状态。 用户态：处理机在这种状态下只能使用指定的机器指令，不能使用如I/O、改变机器状态、修改存储保护等指令，并且只允许访问用户自己的存储区，是用户程序执行时的状态。 2．操作系统内核 1) 内核定义 裸机? 操作系统是在裸机上添加多层软件形成的。 通常将与硬件紧密相关的部分，如中断处理程序、设备驱动程序及进程从创建到撤消包括进程状态变迁中用到的公共操作等集中在一起，常驻内存，作为裸机上添加的第一层软件，叫做内核。 2) 内核功能 内核主要是为进程创造一个适宜的运行环境。内核完成中断处理、进程控制、进程通信、进程调度等操作及内存的分配与回收和设备的驱动等。这些功能通常用原语来实现。 3) 原语 原语是完成特定功能的程序段，是不可分割的原子操作(即操作时要屏蔽中断)。 系统中有各种不同的原语，如进程控制的原语、进程通信的原语等。 原语操作包括涉及CPU管理，存储管理，设备管理，文件管理的各种基本操作。 2.2.2 进程控制 1．进程控制功能 进程控制是操作系统内核中的组成部分。在操作系统中有两类进程：系统进程和用户进程。由进程控制对系统中所有进程实施有效地管理。进程控制主要完成创建进程、撤消进程以及实现进程状态之间的转换等工作。 2．进程控制方式 管理程序负责制、进程家族制 1) 管理程序负责制 当作业进入系统时，由管理程序为其创建进程、运行进程，直至完成任务予以撤消。管理程序负责制的特点是进程之间关系平等，由管理程序统一管理。 2）进程家族制 父进程、子进程 特点是层次清晰、进程控制灵活、资源分配严格。是一种常用的管理与控制进程的方式。 2.2.3 进程控制原语 1．创建原语 create() 1) 功能 2) 引起创建的事件 在采用进程家族制的系统中，进程一般由父进程创建.引起创建的事件如下： 当终端用户登录时，由终端子进程创建用户进程； 批处理系统中，作业调度程序为选出的作业创建进程； 系统为合法用户建立服务进程； 进程运行时可以创建子进程来协同完成任务。 3) 创建原语的实现过程 创建原语需要一些参数，如进程外部标识符、CPU初始状态S0、初始内存区M0、所需资源R0、优先级K0等。 2．撤消原语 destroy（） 1) 功能 策略有两种： 一种是撤消一个具有指定标识符的进程， 另一种是撤消一个进程及其所有子孙进程，以防止形成不可控制的孤儿进程。为了更好地保证系统的安全，通常使用后者。 2) 撤消进程的典型事件 进程完成任务，正常结束时被撤消； 进程运行出现故障及错误时，被迫终止运行而被撤消； 进程运行时因外界干预而撤消，如系统发生死锁时需要撤消一些进程、父进程撤消子进程等。 3) 撤消原语的实现过程 参数为撤消进程的标识符n 3．阻塞原语 block（） 1) 功能 处于执行状态的进程自身被阻塞。阻塞原语能够暂时剥夺执行进程使用CPU的权力，将其置为阻塞状态并插入阻塞队列，引起进程调度。 2) 引