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操作系统
石可破也，而不可夺坚；丹可磨也，而不可夺赤。
操作系统
- 一、进程
- 1.1概念
- 1.2组成
- 1.3特征
- 二、进程的状态与转换
- 三、进程的组织
- 3.1链式方式
- 3.2索引方式
一、进程
1.1概念
- 程序：是静态的，就是个存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列的指令集合
- 进程：是动态的，是程序的一次执行过程（同一个程序多次执行会对应多个进程）
1.2组成
- 当进程被创建时，操作系统会为该进程分配一个唯一的、不重复的“身份证号” – – PID（Process ID，进程ID）
- 基本的进程描述信息，可以让操作系统区分各个进程：操作系统要记录PID、进程所属用户ID（UID）
- 可用于实现操作系统对资源的管理：记录给进程分配了哪些资源（如：分配了多少内存、正在使用哪些I/O设备、正在使用哪些文件）
- 用于实现操作系统对进程的控制、调度：记录进程的运行情况（如：CPU使用时间、磁盘使用情况、网络流量使用情况等）
- 这些信息都被保存在一个数据结构PCB（Process Control Block）中，即进程控制块
- 操作系统需要对各个并发运行的进程进行管理，但凡管理时所需要的信息，都会被放在PCB中
- 处理机相关信息：如PSW、PC等各种寄存器的值（用于实现进程切换 ）
- 进程的组成：
- PCB：
-
- 进程描述信息
-
- 进程控制和管理信息
-
- 资源分配清单
-
- 处理机相关信息
-
- 程序段：
-
- 程序的代码（指令序列）
-
- 数据段
-
- 运行过程中产生的各种数据（如：程序中定义的变量）
- PCB是给操作系统用的
- 程序段、数据段是给进程自己用的
- 一个进程实体（进程映像）由PCB、程序段、数据段组成
- 进程是动态的，进程实体（进程映像）是静态的
- 进程实体反映了进程在某一时刻的状态（如：x++后，x=2）
- 进程定义：
-
- 进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位（一个进程被“调度”，就是指操作系统决定让这个进程上CPU运行）
-
- 注意：PCB是进程存在的唯一标志
1.3特征
- 动态性：进程是程序的一次执行过程，是动态的产生、变化和消亡的（最基本的特征）
- 并发性：内存中有多个进程实体，各进程可并发执行
- 独立性：进程是能独立运行、独立获得资源、独立接收调度的基本单位
- 异步性：各进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，操作系统要提供“进程同步机制”来解决异步问题
- 结构性：每个进程都会配置一个PCB,结构上看，进程由程序段、数据段、PCB组成
二、进程的状态与转换
- 进程正在被创建时，他的状态是“创建态”，在这个阶段操作系统会为进程分配资源、初始化PCB
- 当进程创建完成后，便进入“就绪态”，处于就绪态的进程已经具备运行条件，但由于没有空闲CPU，就暂时不能运行
- 如果一个进程此时在CPU上运行，那么这个进程处于“运行态”，CPU会执行该进程对应的程序（执行指令序列）
- 在进程运行的过程中，可能会请求等待某个事件的发生（如等待某种系统资源的分配，或者等待其他进程的响应）
- 在这个时间发生之前，进程无法继续往下进行，此时操作系统会让这个进程下CPU，并让他进入“阻塞态”
- 当CPU空闲时，又会选择另一个“就绪态”进程上CPU运行
- 一个进程可以执行exit系统调用，请求操作系统终止该进程
- 此时该进程会进入“终止态”，操作系统会让该进程下CPU，并回收内存空间等资源，最后还要回收该进程的PCB，当终止进程的工作完成后，这个进程就彻底消失了。
- 运行态–>阻塞态是一种进程自身做出的主动行为
- 阻塞态–>就绪态不是进程自身能控制的，是一种被动行为。
- 注意：不能由阻塞态直接转换为运行态，也不能由就绪态直接转换为阻塞态（因为进入阻塞态是进程主动请求的，必然需要进程在运行时才能发出这种请求）
- 运行态–>就绪态
- 进程PCB中会有一个变量state来表示进程的当前状态
- 为了对同一个状态下的各个进程进行统一的管理，操作系统会将各个进程的PCB组织起来
三、进程的组织
3.1链式方式
- 执行指针：指向当前处于运行态（执行态）的进程，单CPU中，同一时刻只会有一个进程处于运行态
- 就绪队列指针：指向当前处于就绪态的进程，通常会把优先级高的进程放在队头
- 阻塞队列指针：指向当前处于阻塞态的进程，很多操作系统还会根据阻塞原因不同，再分为多个阻塞队列
3.2索引方式
- 根据进程状态的不同，建立几张索引表
- 操作系统持有指向各个索引表的指针
