进程表示与进程状态变化

1第五讲进程表示与进程状态变化目的与要求：理解进程概念，掌握进程在系统中的表示方法，理解进程的创建及其状态变化。重点与难点：进程表示与进程创建，状态转换习题:1,2,4,52第三章进程与处理机管理3.1进程描述进程：是系统中占用处理机及争夺其它系统资源的实体。用户程序必须在进程中运行。进程的引入：•为了能在作业内某作业步等I/O时,另一逻辑上可并行作业步能使用CPU。引入进程后,逻辑上可并行的作业步可在不同进程中运行。处理机能在进程间切换。•引入进程后原多道程序设计系统中的作业可看成是只有一个进程的作业，作业间可以并发，而作业内作业步间不能并发。而新的作业则可包含多个进程。*41.进程定义进程：是一个有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。特点：•动态性:可动态创建,结束,也可是精灵进程•并发性:可以被独立调度,占用处理机运行•独立性:尽量把并发事务安排到不同的进程•制约性:因访问共享数据或进程间同步而产生制约组成：操作系统表示/管理进程的PCB表以及•执行程序及处理数据•一片存放程序和数据的地址空间•一个栈区(一个用户栈,一个核心栈)•进程使用的其他系统资源*52.进程控制结构进程映像：进程执行程序、数据、栈。进程映像如何存放在内存取决于存储管理机制进程控制块PCB：系统管理控制进程运行用的信息集合*6PCB含有以下三大类信息：•进程标识信息。如本进程的标识；本进程的产生者标识(父进程标识)；进程所属用户标识•处理机状态信息保存区(栈式结构)。保存进程的运行现场信息：1.用户可用寄存器。这是指用户程序可以使用的数据、地址寄存器2.控制和状态寄存器。如程序计数器(PC)；程序状态字(PS)3.栈指针。过程调用/系统调用/中断处理和返回时需要用到它*7•进程控制信息1.调度和状态信息，用于操作系统调度进程占用处理机2.进程间通信信息，与支持进程间通信相关的各种标识、信号、信件等，这些信息存在接收方的进程控制块中3.存储管理信息。包含有指向本进程映像存储空间的数据结构4.进程所用资源。说明由进程打开、使用的系统资源，如打开的文件等5.有关数据结构链接信息，进程可以链接到一个进程队列中，或链接到相关的其它进程PCB*83.2进程状态3.2.1进程的创建与结束等系统调用一.进程创建处理过程大致为：1.接收进程运行现场初始值、初始优先级、初始执行程序描述、其它资源等参数2.请求分配进程描述块PCB空间，得到一个内部数字进程标识3.用从父进程传来的参数初始化PCB表4.产生描述进程空间的数据结构，用初始执行文件初始化进程空间，建立程序段，数据段、栈段等*95.用进程运行现场初始值设置处理机现场保护区。造一个进程运行栈帧6.将进程置成就绪状态7.置好父进程等关系域8.将PCB表挂入就绪队列，等待时机被调度运行*10二.进程结束大致处理过程如下：1.将进程状态改到结束状态2.关闭所有打开文件，设备3.释放用户进程程序文件映射和其他资源4.进行相关信息统计5.清理其相关进程的链接关系，如在UNIX中，将该结束进程的所有子进程链到1号进程，作为1号进程的子进程，并通知父进程自己已结束6.释放进程映像空间（对于虚存来说如：交换区，所占物理页，将页表所占空间返还系统）7.释放进程控制块(PCB)8.调用进程调度与切换程序*11三.进程等待系统调用如waitpid(pid,&statloc,opts)系统调用，进程发出此系统调用后，阻塞于内核、等待pid所指进程运行结束*123.2.2进程状态及变化运行状态(Running)：当一个进程正在处理机上运行时。就绪状态(Ready)：一个进程获得了除处理机之外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行.阻塞状态又称等待状态(Blocked)：一个进程正在等待某一事件而暂停运行时，如等待某资源成为可用，等待输入/输出完成。创建状态(New)：一个进程正在被创建，还没到转到就绪状态之前的状态。结束状态(Exit)：一个进程正在从系统中消失时的状态，这是因为进程结束或其它原因流产所导致。*13状态变化图NewRunning被调度时间片完事件发生Blocked等待事件Exit结束Ready进入就绪队列14可能的状态变化如下：空→创建：一个新进程被产生来执行一个程序创建→就绪：当进程被创建完成，初始化后，一切就绪，准备运行时变到就绪态。（为了限制系统资源不过份分散，也可以限制从New进入Ready状态的进程数，这样做可以使系统内存，内核用户页表空间等系统资源集中给有限的进程使用。因此可能进程进入创建状态但很长时间不能挂入就绪队列，等操作系统把它调入时才可以分配好所有资源，变为就绪状态）*15就绪→运行：处于就绪状态的进程被进程调度程序选中后，就分配到处理机上来运行.运行→结束：当进程指示它已经完成或者因错流产，当前运行进程会由操作系统作结束处理运行→就绪：处于运行状态的进程在其运行过程中，分给它的处理机时间片用完而让出处理机;在可剥夺的操作系统中，当有更高优先级的进程就绪时，操作系统调度程序可以将正运行进程从运行状态改变为就绪状态，让更高优先级进程运行.*16运行→阻塞：当进程请求某样东西且必须等待时，例如，当进程请求操作系统服务，而操作系统得不到所需的资源，或进程请求一个输入/输出操作，操作系统已启动外设，但输入/输出尚未完成，或进程要与其它进程通讯，要接收对方还未发出的信件时进程都会被阻塞。阻塞→就绪：当进程要等待事件到来时，它从阻塞变到就绪。*17接收进程就绪队列1就绪队列2...就绪队列n超时事件1发生事件2发生等事件1等事件2...处理机终止进程事件m发生等事件m进程状态变迁的一种实现方法:19主要内容总结进程描述•进程定义•进程控制结构进程状态•进程的创建与结束•进程状态变化模型•进程挂起