计算机操作系统入门 第3课基本内容

计算机操作系统入门课程 第3章节-进程管理学习框架，主要讲解了进程管理的重点与难点，包括进程的概念、特征、同步等内容。

进程管理

• 进程概念
  • 程序顺序执行的特征
    • ■顺序程序设计
    • 顺序程序活动特点
      • ●顺序性
      • ●可再现性
      • ●封闭性
  • 程序并发执行及其特征
    • 程序并发执行概念
      • ▲非多道技术下作业执行过程
      • ▲ 多道技术下作业执行过程
      • 作业吞吐量是指在给定时间间隔内所完成作业的数量
      • 程序并发执行的特征
        • ① 失去封闭性
        • ② 程序与计算不再一一对应
        • ③ 并发程序在执行期间相互制约
• 进程概念的引入和定义
  • 引入进程概念
    • 多道程序并发执行所引发的一系列新情况，必须引入新的概念来描述程序动态执行过程的性质。
  • 进程概念定义
    • 定义：程序在并发环境中的执行过程
    • ●进程最根本的属性是动态性和并发性
    • 生活中事例——按菜谱做菜
  • “进程”是操作系统的最基本、最重要的概念之一。这是对正在运行程序的一个抽象。但还没有形成统一的定义。
  • 进程和程序的区别
    • 动态性 并发性 非对应性 异步性
      • 
  • 进程特征
    • （2）并发性
    • （3）调度性
    • （5）结构性
    • （4）异步性
    • （1）动态性
• 进程状态描述及组织方式
  • 进程的状态
    • 三种基本状态
      • 
    • ●运行状态（Running）
    • ●阻塞状态（Blocked）
    • ●就绪状态（Ready）
  • 进程状态的转换
    • （1）就绪→运行
    • （2）运行→阻塞
    • （3）阻塞→就绪
    • （4）运行→就绪
  • 进程的组成
    • 1．进程映像
      • 进程映像通常就由程序、数据集合、栈和PCB等4部分组成
    • 2．进程控制块的组成
      • 进程控制块（PCB）也称进程描述块（Process Descriptor），它是进程组成中最关键的部分，其中含有进程的描述信息和控制信息，是进程动态特性的集中反映，是系统对进程施行识别和控制的依据。
    • 3．进程控制块的作用
      • 每个进程有惟一的进程控制块
      • 进程的动态、并发等特征是利用PCB表现出来的
      • PCB是进程存在的唯一标识
      • 操作系统根据PCB对进程实施控制和管理
    • 进程组织方式
      • 1．线性方式
      • 2．链接方式
      • 3．索引方式
  • 进程图和进程管理
    • ■进程图（Process Graph）是描述进程族系关系的有向树
    • 进程创建
      • 引发创建进程的事件：
        • ▲调度新作业 ▲用户登录
        • ▲操作系统提供特定服务 ▲派生新进程
      • 创建新进程时要执行创建进程的系统调用（如UNIX/Linux系统中的fork）
      • 其主要操作过程有如下四步：
        • （1）申请一个空闲的PCB
        • （2）为新进程分配资源
        • （3）将新进程的PCB初始化
        • （4）将新进程加到就绪队列中
    • 进程终止
      • 导致进程终止的三种情况：
        • 正常终止 异常终止 外部干扰
      • 终止进程的主要操作过程如下：
        • 找到指定进程的PCB，终止该进程的运行
        • 回收该进程所占用的全部资源
        • 终止其所有子孙进程，回收它们所占用的全部资源。
        • 将被终止进程的PCB从原来队列中摘走
    • 进程阻塞
      • 进程阻塞的过程如下：
        • 立即停止当前进程的执行
        • 现行进程的CPU现场保存
        • 现行状态由“运行”改为“阻塞”
        • 转到进程调度程序
    • 进程唤醒
      • 唤醒原语执行过程如下：
        • 把阻塞进程从相应的阻塞队列中摘下
        • 将现行状态改为就绪状态，然后把该进程插入就绪队列中
        • 如果被唤醒的进程比当前运行进程的优先级更高，则设置重新调度标志
    • 进程映像的更换
      • 改变进程映像的工作很复杂，其主要过程是：
        • 释放子进程原来的程序和数据所占用的内存空间；
        • 从磁盘上找出子进程所要执行的程序和数据（通常以可执行文件的形式存放）；
        • 分配内存空间，装入新的程序和数据；
        • 为子进程建立初始的运行环境——主要是对各个寄存器初始化，返回到用户态，运行该进程的程序。