2操作系统-进程
2.1_1 进程的定义、组成、组织方式、特征
组成：PCB（进程存在唯一的标志），程序段，数据段
组织方式：链接方式，指针指向不同的队列；索引方式，索引表
特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构性
2.1_2 进程的状态与转换
（1）状态：
- 运行状态：占有CPU，并在CPU上运行，单核只能一个进程（双核两个）（CPU√，其它资源√）
- 就绪状态：已经具备运行条件，但是没有空闲的CPU，暂时不能运行（CPUX，其它资源√）
- 阻塞状态：等在某个事件的发生，暂时不能运行（CPUX，其它资源X）
- 创建状态：创建PCB，程序段，数据段
- 终止状态：回收内存，程序段，数据段，撤销PCB
（2）进程状态间的转换(图，且只能这样转化)
- 创建态->就绪态
- 就绪态->运行态
- 运行态->就绪态
- 运行态->中止态（比如数组越界）
- 运行态->阻塞态（主动）
- 阻塞态->就绪态（被动）
2.1_3 进程控制
1 基本概念：
- 什么是进程控制？
答：实现各种进程状态转换。
- 为什么进程控制要一气呵成？
答：就绪和堵塞是两个队列指针，转换状态时要至少进行两个操作才能完成，如果中途中断，会导致信息不一致。
- 如何实现进程控制？
答：用“原语”实现一气呵成，因为原语可以用“关中断指令”，就不会检查是否有中断指令了，自然是一气呵成的执行下去。
- 原语做的事情：
- 更新PCD中的信息
- 将PCD插入合适的队列
- 分配/回收资源
2 进程控制相关的原语
（1）进程的创建：
- 创建原语：申请空白PCB、为新进程分配所需资源、初始化PCB、将PCB插入就绪队列
- 引起进程创建的事件：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求
（2）进程的终止：
- 撤销原语：终止进程，删除PCB
- 引起进程中止的事件：正常结束、异常结束、外界干预
（3）进程的阻塞：
- 阻塞原语：运行态->阻塞态
- 引起进程阻塞的事件：需要等待系统分配某种资源、需要等待相互合作的其他进程完成工作
（4）进程的唤醒：
- 唤醒原语：阻塞态->就绪态
- 引起进程唤醒的事件：等待的事件发生
（5）进程的切换
- 切换原语：更新PCB
- 引起进程切换的事件：当前进程事件片到、有更高优先级的进程到达、当前进程主动阻塞、当前进程终止
2.1_4 进程通信（IPC）
概念：两个进程之间的数据交互，如软件之间的一键分享
1、共享存储 （分配共享空间，且互斥（P、V操作）
- 基于数据结构的共享：固定分配（低级通信）
- 基于存储区的共享：划分存储区（高级通信），不管你具体怎么用这个存储区
2、消息传递
数据交换以格式化的消息为单位，格式化的消息=消息头+消息体
- 直接通信方式（直接点名发给谁，消息直接挂载到接受队列）
- 间接通信方式（间接利用信箱（中间人）发送消息）
3、管道通信（pipe）
-
- 管道/共享文件/内存缓冲区/循环队列
- 只能实现半双工通信
- 互斥地访问（没写满，不能读，反之同理）
- 写满/读空——堵塞
2.1_5 线程概念
- 什么是线程，为什么要引入线程？
答：线程是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位，进一步提高了系统的并发度
- 引入线程机制后，有什么变化？
- 资源分配、调度：进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
- 并发性：各线程间也能并发，提升了并发度
- 系统开销：可以只在进程中切换，减小了CPU切换环境的系统开销
- 线程有哪些重要的属性？
- 线程是处理机调度的基本单位
- 多CPU计算机中，各个线程可占用不同的CPU
- 每个线程都有一个线程ID、线程控制块（TCB）
- 线程也有就绪、阻塞、运行三种基本状态
- 线程几乎不拥有系统资源（系统资源都在进程中）
- 同一进程的不同线程间共享进程的资源
- 由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预
- 同一进程中的线程切换，不会引起进程切换
- 不同进程中的线程切换，会引起进程切换
- 切换同进程内的线程，系统开销很小
- 切换进程，系统开销较大
2.1_6线程的实现方式和多线程模型
1、线程的实现方式
- 用户级线程（ULT）：由应用管理，从用户的视角看能看到的线程。
优点：管理不用涉及到CPU转换态，故线程管理系统开销小效率高
缺点：当其中一个用户级被堵塞，其他都会被堵塞，进而整个进程都会被堵塞。
- 内核级线程（KLT）：由操作系统管理，从操作系统内核视角看能看到的线程。内核级线程才是处理机分配的单位。
2、多线程模型
- 多对一模型
n个ULT映射到1个KLT
优点：开销小，效率高
缺点：容易阻塞，并发度不高
- 一对一模型
n个ULT映射到n个KLT
优点：并发能力很强
缺点：占用成本高，开销大
- 多对多模型
n个ULT映射到m个KLT上（n>=m）
中和以上两种优缺点
