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第二章 进程管理进程描述与控制 主讲教师:胡小龙 Huxl@csu.edu.cn 本章内容 进程管理目的、内容 什么是进程?为什么要引入进程概念 进程基本状态 进程控制块 进程控制 线程 进程管理目的、内容 目的 有效提高计算机资源(CPU)利用率 为用户提供有效的进程控制和管理机制 内容 进程控制、进程调度 进程同步、死锁处理 进程通信 进程的概念 1、程序的顺序执行和并发执行 顺序执行 操作系统依此执行各个程序 在程序执行过程中占用所有系统资源,不会中途暂停 并发执行 多个程序在一个处理器上交替执行 在宏观上表现为同时执行 并行与并发的关系 进程的概念 2、程序的顺序执行和并发执行可用前趋图描述,前趋图: 无循环有向图 在描述程序执行时,结点可表示一条语句、一个程序段、一个进程 边表示前趋关系（依赖） 进程的概念 表示方法1 表示方法2 P={p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7} ?={(p1,p2),(p1,p3),(p1,p4),(p2,p5),(p3,p5), (p4,p6),(p6,p7),(p6,p7)} 进程的概念 3、并发执行可提高系统资源利用率，但程序并发执行的结果是使得程序执行具有以下特征： 间断（异步）性 失去封闭（共享）性 失去可再现性 异步和共享是我们所需要的，但不可再 现不是我们所希望的. 进程的概念 程序并发执行的条件（具可再现性） 可再现的例子 L1: A=c+1; L2: B=100; 不可再现的例子 L1：c=c+1; L2: A=c+5; L3: B=c-5; Bernstein条件 R(i)? W(j)=? R(j)? W(i)=? W(i)? W(j)=? 进程的概念 进程的定义 进程(process)是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的一次动态执行过程。具有如下特征： 动态性 独立性 并发（异步）性 结构化(进程实体：TXTseg,DATseg,PCB) 进程的状态及状态间转换 进程的3个基本状态 就绪(Ready) 只要获得CPU，就可执行 运行(Running) 正在执行 阻塞(Block) 等待某种资源(I/O,同步,sleep等) 创建(New)与退出(Exit) 进程的状态及状态间转换 状态转换 进程的状态及状态间转换 调度模型 进程的状态及状态间转换 进程的挂起(Suspend)状态 引入挂起操作的目的 进程对换的需要 进程调试 进程的状态及状态间转换 具有挂起操作的进程状态转换 进程控制块(PCB) PCB包含描述进程及控制进程运行的全部信息,是OS中最重要的数据结构 PCB与进程一一对应 正是由于有了PCB，才使得在多道环境下不能运行的程序成为一个独立运行的基本单位 进程控制块(PCB) PCB中的信息 进程标识(PID、PPID、UID等) 调度与状态信息 进程状态 优先级 与调度算法相关的量 进程正在等待的事件等 实现IPC机制所需数据结构 如MsgQueue指针、信号量等 进程控制块(PCB) PCB中的信息 存储器管理信息 描述进程的虚拟地址空间分配与使用信息 资源清单 当前目录等 已打开的文件等 处理机上下文信息 通用寄存器、PC、PSW、段寄存器等 进程控制 进程创建 进程退出 进程阻塞 进程唤醒 进程调度（调度章节） 进程切换 进程优先级设定与改变等 进程同步与互斥（同步与互斥章节） 进程控制-进程创建 进程控制-进程创建 什么时候进行进程创建? 系统需要 用户需要 父进程需要 进程创建过程 找到空PCB 填写PCB PCB进入就绪队列 进程控制-进程撤消 什么时候进行进程撤消? 正常终止 非正常终止 系统、用户要求终止 进程撤消过程 如有子进程则首先撤消子进程 释放资源 释放PCB 进程控制-进程阻塞 什么时候进行进程阻塞? 等待资源(I/O,sleep…) 进程阻塞过程(自己阻塞自己) 保存CPU环境 置进程状态 进入阻塞队列 转进程调度 进程控制-进程唤醒 什么时候进行进程唤醒? 等待事件发生(I/O,sleep…) 进程唤醒过程(唤醒其它进程) 从等待队列摘下被唤醒进程 设置被唤醒进程为就绪态，并置于就绪队列 转进程调度 进程切换 从一个进程的上下文切换到另一进程的上下文 因为切换频繁，执行必须高效 硬件支持或纯软件实现 I386任务切换硬件机制 Linux进程状态与控制 5种状态 TASK_RUNNING TASK_INTERRUPTIBLE TASK_UNINTERRUPTIBLE TASK_ZOMBIE TASK_STOPPED 此外，还有标志位指示正在转换过程中 Linux进