操作系统思维导图第2章

这是一篇关于操作系统思维导图第2章的整理，包括：2.1程序执行、2.2进程描述、2.3进程控制。

第2章：进程

• 2.1程序执行
  • 顺序执行
    • 顺序性
      • 每一操作必须在下一操=操作开始前结束
    • 封闭性
      • 程序在封闭环境下运行，独占全机资源
    • 可再现性
      • 环境与初始条件相同，结果相同
  • 并发执行
    • 前提
      • 程序间不存在前驱关系
    • 间断性
      • 程序间相互制约
    • 失去封闭性
    • 不可再现性
• 2.2进程描述
  • 进程定义
    • 是实体的运行过程，是系统资源分配和调度的独立单位
  • 进程控制块PCB
    • 描述进程基本情况和活动过程，进而控制和管理进程
  • 进程特征
    • 动态性
    • 并发性
    • 独立性
    • 异步性
  • 进程的状态
    • 创建状态
    • 就绪态
    • 执行态
    • 阻塞态
    • 终止状态
  • 挂起操作
    • 挂起
      • Suspend
    • 激活
      • Active
    • 活动就绪
      • Readya
    • 静止就绪
      • Readys
    • 活动阻塞
      • Blockeda
    • 静止阻塞
      • Blockeds
  • 进程控制块组织方式
    • 线性方式
    • 链接方式
• 2.3进程控制
  • 进程的创建过程
    • 1. 申请空白PCB
    • 2. 为新进程分配资源（物理和逻辑资源）
    • 3. 可再现性初始化进程控制块
    • 4. 插入就绪队列
      • 若进程就绪队列可以接纳便插入
  • 进程的阻塞与唤醒
    • 引起阻塞和唤醒的事件
      • 请求资源失败
      • 等待操作完成
      • 新数据未到达
      • 等待新任务未到达
    • 阻塞过程
      • 正在执行的过程发生上述某事件，便调用阻塞原语block将自己阻塞。阻塞是一种主动行为，进入block过程后立即停止执行状态，将PCB中的现行状态改为阻塞。
    • 唤醒过程
      • 上述事件完成后，将其从阻塞队列中移除，并将PCB的状态改为就绪，再将PCB插入就绪队列。
    • block原语与wakeup原语成对出现
  • 进程的挂起与激活
    • 进程挂起
      • 活动就绪改为静止就绪状态，活动阻塞改为静止阻塞状态。进程挂起后会放到外存中
    • 进程激活
      • 先将进程从外存调入内存，然后将静止就绪改为活动就绪，静止阻塞改为活动阻塞
    • 原语suspend与active原语成对出现

第2章：进程

• 2.4进程同步
  • 两种制约关系
    • 间接相互制约关系
      • 互斥关系
      • 用户先申请，不能直接使用
    • 直接相互制约关系
      • 同步关系（合作）
      • 按次序执行
  • 临界资源
    • 间接相互制约关系一次仅允许一个进程使用的资源
    • 互斥访问
  • 临界区
    • 每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区
  • 同步机制的原则
    • 1. 空闲让进
      • 临界区空闲仅允许一个进程进入
    • 2. 忙则等待
      • 临界区忙则其他进程互斥访问
    • 3. 有限等待
      • 有限时间内能够进入临界区，以免死等
    • 4. 让权等待
      • wu发进入临界区是立即释放处理机
  • 信号量机制
    • 整型信号量
      • 表示资源数目的整型量S，其值小于0则会不断测试
      • 只能通过P、V操作，即wait和signal操作，信号量初值设为1
      • wait和signal成对出现
      • 只有“忙等”，而无“让权等待”
    • 记录型信号量
      • 表示资源数目的整型量value，进程链表指针list
      • s->value表示系统中某类资源的数目，即资源信号量
      • s->value<0
        • 表示资源分配完毕，进程调用block进行自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量链表S->list中。
      • s->value=1
        • 表示只允许一个进程访问临界资源，此时为互斥信号量
      • 不存在“忙等”，有“让权等待”
      • 例题：S=3，有7个进程，则
        • S最大值为：3
        • S最小值为：3-7=-4
      • 信号量的应用
        • 利用信号量实现进程互斥
          • mutex为互斥信号量，初值为1，取值为(-1，0，1)
          • mutex=1
            • 两个进程均未进入临界区
          • mutex=0
            • 一个运行，另一个等待
          • mutex=-1
            • 一个在运行，另一个需要当前运行的退出时唤醒
        • 利用信号量实现前驱关系
          • 见教材P62
    • AND型信号量
      • 一次性全部分配资源，待进程使用完后一起释放
• 线程
  • 引入线程的目的
    • 减少进程并发的时空开销
  • 线程是进行调度和分配的基本单位
  • 状态
    • 执行
    • 就绪
    • 阻塞
  • 线程控制块TCB