目录

一、程序的顺序执行及其特征

二、程序的并发执行及其特征

三、进程的特征与状态

1、进程的定义和特征

2、进程的三种基本状态

3、进程的三种基本状态的转换

4、 挂起状态

四、进程控制块（PCB）

1.  PCB作用： PCB是进程存在的唯一标志

2．进程控制块中的信息

1）进程标识符

2）处理机状态

3）进程调度信息

4）进程控制信息

3．进程控制块的组织方式

1）链接方式

 2）索引方式

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一、程序的顺序执行及其特征

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顺序执行包含两层含义：

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在单道批处理系统中，对于多个用户程序来说，所有程序是依次执行的。(外部顺序性)

程序的顺序执行主要是指第一种，即各个程序依次执行。

程序顺序执行的特征

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（1）顺序性： 处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一操作必须在下一操作开始之前结束（或者说下一操作必须在当前操作结束后才能开始）。

（2）封闭性：程序是在封闭的环境下执行的。即

二、程序的并发执行及其特征

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程序的并发执行包括两层含义：

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1）间断性:程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一任务而相互合作，致使这些并发执行的程序之间形成了相互制约的关系。（互斥关系、同步关系）

2）失去封闭性：程序在并发执行时，由于多个程序共享系统资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。——某程序的执行时，会受到其他程序的影响。

3）不可再现性——与时间有关的错误  程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致其失去可再现性。（如果我们换个时间认识，那可能结果会不同）

三、进程的特征与状态

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1、进程的定义和特征

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        进程是程序在一个数据集上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 (传统OS中对进程的定义)

进程的特征：

1）结构特征：程序段、相关的数据段、PCB三部分构成了进程实体。

2）动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，故动态性是进程的最基本特征。

3）并发性：这是指多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。

4）独立性 ：在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。

5）异步性 ：是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，或说进程实体按异步方式运行。

2、进程的三种基本状态

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1）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。

2）执行（Running）状态:进程已获得CPU，其程序正在执行。

3）阻塞（Blocked）状态: 正在执行的进程由于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，亦即进程的执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态（或等待状态）。

3、进程的三种基本状态的转换

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引起进程状态转换的典型事件：

进程调度：就绪态->执行态

时间片完：执行态->就绪态

请求I/O：执行态->阻塞态

I/O完成：阻塞态->就绪态  

4、 挂起状态

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有些系统除了进程的三种基本状态外，还有挂起状态。

1）引入挂起状态的原因：

（1）终端用户的请求：当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，希望暂停执行。

（2）父进程请求：希望考察和修改子进程，或协调各子进程间的活动时

（3）负荷调节的需要 ： 实时系统中工作负荷较重时，系统可把一些不重要的进程挂起。

（4）操作系统的需要 ：操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中的资源使用情况或进行记账。

2）具有挂起状态系统的进程状态的转换

活动（Active）就绪→静止（Suspend）就绪

活动阻塞→静止阻塞

静止就绪→活动就绪

静止阻塞→活动阻塞

四、进程控制块（PCB）

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为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构——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。

1.  PCB作用： PCB是进程存在的唯一标志

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        使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。或者说，OS是根据PCB来对并发进程进行控制和管理的。

例如：进程调度；现场保护和恢复；进程同步和通信。

2．进程控制块中的信息

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        PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程当前情况以及控制进程运行的全部信息。具体包括下述四方面的信息：

1）进程标识符：

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内部标识符(进程号)；外部标识符(名)；

父进程标识及子进程标识；用户标识

2）处理机状态：

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        处理机状态信息主要由处理机的各种寄存器中的内容组成的。寄存器包括：通用寄存器、指令计数器、程序状态字（PSW）寄存器、用户栈指针。(保护、恢复现场)

当处理机被中断时，这些信息都必须保存到PCB中，以便该进程重新执行时，能从断点继续执行。

3）进程调度信息：

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在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息。包括：

事件——即阻塞原因。

4）进程控制信息：

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3．进程控制块的组织方式

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常用的组织方式有两种：链接方式和索引方式。

1）链接方式

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把具有同一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列。形成：就绪队列、阻塞队列、空白队列等

 2）索引方式

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系统根据所有进程的状态建立几张索引表。如，

  ● 就绪索引表

  ● 阻塞索引表等

 

▲索引表的首址记录在专用单元中；

▲每个索引表的表目中，记录具有相应状态的某个PCB的首址。