进程的描述与控制 操作系统引论

PCB（描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程）、进程是一个能够独立运行、独立获得资源、接受调度的基本单位、多个进程共存于内存之中，在一段时间内同时执行

进程的描述与控制

• 前趋图和程序执行
  • 前趋图：描述进程之间执行的先后顺序
  • 程序执行方式
    • 顺序执行
    • 并发执行
      • 间断性
      • 失去封闭性
      • 不可再现性
        • eg.共用变量N
          • 加锁
          • 原语
• 进程
  • PCB（描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程）
    • 常驻内存
    • 与进程共进退
    • 进程存在唯一标识
    • 进程中的信息
    • 组织方式
      • 线性方式
      • 连接方式
      • 索引方式
  • 进程实体由 PCB 程序段 相关数据段 构成
  • 特征
    • 动态性
      • 进程实质是程序的执行状态
      • 程序是一段代码，是静态的。程序跑起来叫做进程
    • 并发性
      • 多个进程共存于内存之中，在一段时间内同时执行
    • 独立性
      • 进程是一个能够独立运行、独立获得资源、接受调度的基本单位
    • 异步性
      • 走走停停
      • 不可再现
  • 状态与转换
    • 3种基本状态
      • 就绪状态
      • 执行状态
      • 堵塞状态
    • 相互转换
    • 挂起操作
      • 活动就绪/堵塞：内存中
      • 静止：外存中
      • 1.执行不可挂 2.先挂阻塞再挂就绪
  • 进程控制
    • 进程控制一般是由os内核中的原语来实现
    • 创建
      • 内核创建
        • 作业调度
        • 提供服务
        • 用户登录
      • 用户创建
        • 应用请求
      • 过程
        • 申请空白
        • 分配所需的资源
        • 初始化PCB
        • 插入就绪序列
    • 终止
      • 事件
        • 正常结束
        • 异常结束
        • 外界干预
    • 堵塞与唤醒
      • 事件
        • 向系统请求共享资源失败
        • 等待某种操作的完成
        • 新数据尚未到达
        • 等待新任务的到达
      • 成对存在
        • block原语和weakup原语
        • 堵塞是主动的 唤醒是被动
        • 堵塞不可能一直堵塞
    • 挂起与激活
• 线程
  • 定义
    • “轻量级进程”
  • 变化
    • 资源分配/调度
      • 传统机制中，进程是资源分配的基本单位
      • 引入进程后，线程是处理机调度的基本单位
    • 并发性
      • 传统机制中，只有进程间并发
      • 引入线程后，各线程间也并发，提高了并发度
    • 系统开销
      • 传统的需要切换进程的运行环境，系统开销大
      • 线程间并发，同一进程的线程切换不会引起进程切换，系统开销小
  • 属性
    • 线程几乎不拥有系统资源
    • 多cpu计算机中，各线程可占用不同的CPU
    • 每个线程都有一个线程ID，线程控制块TCB
    • 三种基本状态 就绪 堵塞 运行
    • 同一进程中不同线程共享进程的资源
  • 多线程模型
    • 多对一
    • 一对一
    • 多对多
  • 线程实现方式
    • 用户级线程
      • 用户视角看
    • 系统级线程
      • 从操作系统角度看
      • 内核级线程才是处理机分配的单位

操作系统引论

• 目的
  • 方便性
  • 有效性
    • 提高系统资源利用率
    • 提高系统的吞吐量
  • 可扩充性
  • 开放性
• 作用
  • 作为用户与计算机硬件系统之间的接口
    • 命令方式
    • 系统调用
      • 应用程序
    • 图形/窗口方式
  • 计算机系统资源的管理者
    • 四类资源
      • 处理机
      • 存储器
      • 设备
      • 文件
  • 实现了对计算机资源的抽象
• 发展过程
  • 未配置操作系统
    • 人工操作
    • 脱机I/O方式
      • 脱离主机
      • 借助外围机
      • 减少了CPU的空闲时间 提高了I/O速度
  • 批处理系统
    • 配上监督程序
    • 单道批处理
      • 内存中始终只有一道作业
      • CPU和设备忙闲不均 无人机交互能力
      • 单道性 顺序性 自动性
    • 多道批处理
      • 内存中同时存放多个作业
      • 先按作业调度进入内存
      • 再按进程调度进入CPU
        • 先来先服务
        • 优先权优先调度
        • 短时间短进度先调度
          • 吞吐量大
          • 存在解饿
      • 宏观并发 微观交替使用CPU
      • 资源利用率高 系统吞吐量大
      • 平均周转时间长 无交互能力
  • 引入操作系统
    • 定义
      • 组织和管理计算机硬件和软件资源
      • 程序的集合
  • 分时系统
    • 1个主机 1个CPU 多个终端
    • 时间片轮转
    • 多路性 独立性 及时性 交互性
  • 实时系统
    • 及时
    • 分类
      • 任务周期性
      • 截止时间
        • 硬实时任务
        • 软实时任务
• 基本特征
  • 并行和并发
    • 并行：多个事件在同一时刻发生
    • 并发：多个事件在同一时间间隔内发生
  • 共享
  • 虚拟
  • 异步
• 其他内容
  • 系统调用
  • 主要功能
  • 结构
  • 运行环境