第3讲进程管理之进程控制

第三讲进程管理之进程控制上一讲，我们讲了前趋图和进程的基本概念，包括进程的定义，进程的描述，其中有进程的三种基本状态及其转换，还有PCB及其组成和组织方式。上一讲主要是一些基本概念的引入，这讲我们来了解，具体怎样对进程控制和管理的。补充：处理机的执行状态为防止OS及其关键数据（如PCB等)不被用户有意或无意破坏,通常将处理机的执行状态分为两种处理机状态特权(执行指令,访问）程序系统态(核心态)较高(一切指令,所有R及存储区)OS内核用户态较低(规定指令,指定R及存储区)用户程序cobegin和coend括起来表示这n个语句是可以并发执行的。co是concurrent的头两个字符。其他的语法就是PASCAL语法。进程管理的一个重要任务就是进程控制。一、什么是进程控制？就是系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤销进程以及完成各状态间的转换，从而达到多进程高效率并发执行和协调、实现资源共享的目的。这些具有特定功能的程序段，就是操作系统内核。进程控制一般是由操作系统的内核来实现，内核在执行操作时，往往是通过执行各种原语操作来实现的。操作系统内核：是加在硬件上的第一层软件，通过执行各种原语操作来实现各种控制和管理功能，具有创建进程、撤消进程、进程通信、资源管理的功能。同时把它们常驻内存，以提高OS的运行效率，这部分功能模块就称OS的内核。内核是基于硬件的第一层软件扩充。二、进程的创建一）一些概念1、进程图（ProcessGraph）进程图是用于描述进程家族关系的有向树。进程图说明：结点代表进程，一棵树表示一个家族，根结点为该家族的祖先。子进程可以继承父进程拥有的资源，子进程撤销时，还给父进程这些资源。父进程撤销时，同时要撤销其所有的子进程。注意：进程图和前趋图之间的区别前趋图描述的是任务（或进程）之间的前趋关系；只有在前趋进程完成后，其后继进程才能运行；进程图中，描述的进程的进程关系。创建者和被创建者可以并发执行，也可以是父进程等待其所有的子进程结束后再执行，这完全取决于创建原语和创建者的需要。2、原语：是由若干多机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，具有不可分割性。即原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，在操作系统中，它是不可分割的基本单位。原来就是程序段，别被新名字吓倒了。二）进程创建1、进程创建原语：进程创建是调用创建原语来实现。创建原语扫描系统的PCB链表，在找到一定PCB链表之后，填入调用者提供的有关参数（这些参数包括：进程名、进程优先级P0、进程正文段起始地址d0、资源清单R0等），最后形成代表进程的PCB结构。2、从这个原理我们可以得到以下几点：1）创建原语功能：创建一个具有指定标识符进程2）入口信息：进程标识符、优先级、进程开始地址、初始CPU状态、资源清单等3)实现过程：如下图创建原语流图三、进程撤销（终止）1、引起进程撤销的原因：（1)正常终止：该进程已完成所要求的功能而正常终止。（2）异常结束：由于某种错误导致非正常终止。（3）外界干预：祖先进程要求撤消某个子进程。2进程撤销过程：1）撤销过程原语：撤消原语首先检查PCB进程链或进程家族，寻找所要撤消的进程是否存在。如果找到了所要撤消的进程的PCB结构，则撤消原语释放该进程所占有的资源之后，把对应的PCB结构从进程链或进程家族中摘下并返回给PCB空队列。如果被撤消的进程有自己的子进程，则撤消原语先撤消其子进程的PCB结构并释放子进程所占用的资源之后，再撤消当前进程的PCB结构和释放其资源。2）入口信息：被撤消的进程名、进程标识符。3）实现过程：撤销原语流图说明：进程被撤消，进程都必须释放它所占用的各种资源和PCB结构本身，以利于资源的有效利用。当然，一个进程所占有的某些资源在使用结束时可能早已释放。四、进程的阻塞和唤醒1、引入进程的创建原语和撤消原语完成了进程从无到有，从存在到消亡的变化。被创建后的进程最初处于就绪状态，然后经调度程序选中后进入执行状态。有关进程调度部分将放在下一章中详述，现在我们讲实现进程的执行状态到等待状态的原语即阻塞原语，和由等待状态到就绪状态转换的原语即唤醒原语。2、引起进程阻塞和唤醒的事件1)请求系统服务当正在执行的进程请求操作系统提供服务时，由于某种原因，操作系统不立即满足进程的要求时，该进程只能转变为阻塞状态来等待。例，当进程申请打印机时，打印机正被其他进程占用，则该进程转变为阻塞状态。2)启动某种操作当进程启动某种操作后，如果该进程必须在该操作完成之后才能继续执行，则必须先使进程阻塞。例如：进程启动了某个I/O设备，如果只有在I/O设备完成了指定的任务后，进程才能继续，则该进程在启动I/O设备后，要进入阻塞状态。注意，这里强调的是只有I/O设备完成了指定的任务，进程才能继续。3)新数据未到达对于相互合作的进程，如果其中一个进程需要先获得另一个进程提供的数据后，才能执行，则只要所需数据未来，就阻塞等待。4)无新工作可作具有特定功能的系统进程，每当这种进程完成任务后，自己便阻塞起来等新任务的到来。如，系统的发送进程，主要工作就是发送数据，发完数据后，若无新的发送请求，则阻塞。3、进程阻塞1）阻塞原语：当发生引起阻塞的事件时，该原语被该进程自己调用来阻塞自己。阻塞原语在阻塞一个进程时，由于该进程正处于执行状态，故应先中断处理机和保存该进程的CPU现场。然后将被阻塞进程置“阻塞”状态后插入等待队列中，再转进程调度程序选择新的就绪进程投入运行。注意：进程阻塞是进程的主动行为。也就是自己阻塞自己2）入口信息：可省3）实现过程：阻塞原语流图14）进程唤醒1）唤醒原语：当等待队列中的进程所等待的事件发生时，等待该事件的所有进程都将被唤醒。一个处于阻塞状态的进程不可能自己唤醒自己。唤醒一个进程有两种方法：一种是由系统进程唤醒。另一种是由事件发生进程唤醒。当由系统进程唤醒等待进程时，系统进程统一控制事件的发生并将“事件发生”这一消息通知等待进程。从而使得该进程因等待事件已发生而进入就绪队列。等待进程也可由事件发生进唤醒。由事件发生进程唤醒时，事件发生进程和被唤醒进程之间是合作关系。因此，唤醒原语既可被系统进程调用，也可被事件发生进程调用。我们称调用唤醒原语的进程为唤醒进程。唤醒原语首先将被唤醒进程从相应的等待队列中摘下，将被唤醒进程置为就绪状态之后，送入就绪队列。在把被唤醒进程送入就绪队列之后，唤醒原语既可以返回原调用程序，也可以转向进程调度，以便让调度程序有机会选择一个合适的进程执行。2）入口信息：被唤醒进程的名字3）实现过程：唤醒原语流图五、进程的挂起和激活不详细讲，自己看一下。1、挂起：有活动状态进程变为静止状态。2、激活：由静止状态进程变为活动状态