导图社区 第2章 进程的描述与控制
第2章 进程的描述与控制，涵盖了前趋图和程序执行、进程的描述、进程控制、进程通信、线程的概念、线程状态和线程控制块、线程的实现等详细知识点。
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第2章 进程的描述与控制
前趋图和程序执行
前趋图
定义：描述进程执行顺序的有向无环图
作用：确保进程按照正确的顺序执行，避免资源冲突和数据依赖问题
程序顺序执行
特征
顺序性
封闭性
可再现性
优点：简单易实现
缺点：效率低，资源利用率不高
程序并发执行
间断性
失去封闭性
不可再现性
优点：提高资源利用率和系统吞吐量
缺点：控制复杂度高
进程的描述
定义：进程是程序的执行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
动态性
并发性
独立性
异步性
进程的基本状态
就绪(ready)状态：进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源
执行(running)状态：进程占用处理器资源正在运行
阻塞(block)状态：进程因等待某个事件（如I/O请求）而无法继续执行
转换关系 ：
挂起操作和进程状态的转换
挂起：将进程从内存中移出到外存中，等待恢复
恢复：将挂起的进程重新加载到内存中，继续执行
状态转换
活动就绪→静止就绪
活动阻塞→静止阻塞
静止就绪→活动就绪
静止阻塞→活动阻塞
进程管理中的数据结构
进程控制块(PCB)
作用
作为独立运行基本单位的标志
实现间断性运行方式
提供进程管理所需要的信息
提供进程调度所需要的信息
实现与其他进程的同步与通信
信息
进程标识符
处理机状态
进程调度信息
进程控制信息
组织方式
线性方式
链接方式
索引方式
进程队列：按照一定规则（如优先级、时间戳）排列的进程集合
其他相关数据：如进程间通信的数据结构、资源分配表等
进程控制
进程的创建
触发条件
系统初始化
执行了创建进程的系统调用
用户请求创建新进程
步骤
分配PCB
分配内存空间
初始化PCB
设置程序计数器
进程的终止
正常结束
异常结束
外界干预
执行清理工作
释放进程占用资源
更新系统进程表
进程的阻塞与唤醒
阻塞：进程因等待某个事件而无法继续执行时，被置于阻塞状态
唤醒：当等待的事件发生时，进程被唤醒并重新进入就绪状态
进程的挂起与激活
激活：将挂起的进程重新加载到内存中，并恢复其执行状态
进程通信
进程通信的类型
共享存储器系统
基于共享数据结构的通信方式：通信效率低下，属于低级进程通信
基于共享存储区的通信方式：能传送大量数据，属于高级进程通信
管道通信系统
发送进程和接收进程是利用管道进行通信的，能有效传送大量数据
协调能力
互斥
同步
确定对方是否存在
消息传递系统
直接通信方式
间接通信方式
客户机—服务器系统
套接字
基于文件型
基于网络型
远程过程调用和远程方法调用
消息传递通信的实现方式
直接通信（明确指定通信双方）
对称寻址方式
非对称寻址方式
间接通信（使用邮箱进行消息传递）
线程的概念
定义：进程中的执行单元
与进程的区别
资源分配单位：进程
调度执行单位：线程
并发性：线程可以更容易地实现并发执行，提高资源利用率、系统吞吐量和响应时间
拥有资源：进程可以拥有资源，并可作为系统中拥有资源的一个基本单位
独立性：进程是独立的资源分配和调度单位，而线程则共享进程的资源
系统开销：线程比进程更轻量级，资源开销更小
线程状态和线程控制块
线程状态
执行状态
就绪状态
阻塞状态
线程控制块(TCB)：存储线程的基本信息和状态信息的数据结构
多线程OS中的进程属性
进程是一个可拥有资源的基本单位
多个线程可并发执行
进程已不是可执行的实体
线程的实现
线程的实现方式
用户级线程
特点：管理工作由用户程序完成
优点：切换速度快
缺点：无法利用多核优势
内核级线程
特点：管理工作由操作系统完成
优点：可以并行执行
缺点：线程切换开销大
混合线程：
结合用户级线程和内核级线程的优点，实现更灵活和高效的线程管理
多线程模型
多对一模型
一对一模型
多对多模型
