计算机操作系统笔记（2）--进程管理之进程的基本概念

一 程序的顺序执行及其特征

①顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。
②封闭性：程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素的影响。
③可再现性：程序执行的结果与它的执行速度无关（即与时间无关），而只与初始条件有关。

二 前趋图

前趋图是一个有向无循环图（DAG），用于描述进程之间执行的前后关系。
结点：表示一个程序段或进程，或一条语句。用〇表示
有向边：结点之间的偏序或前序关系。用→表示
若（Pi,Pj）∈→，记为Pi→Pj，则
Pi是Pj的直接前趋，Pj是Pi的直接后继。
初始结点：没有直接前趋
终止结点：没有直接后继
重量：结点的程序段执行所花费的时间

三 程序的并发执行及其特征

I1、C1、P1的执行必须严格按照I1、C1、P1的顺序，而C1与I2，P1与C2、I3是可以同时执行的。
并发执行的特征：
1)间断性
在多道程序设计的环境下，程序的并发执行，以及为完成一项任务而相互合作，这些程序之间要共享系统的资源，形成了相互制约的关系。
相互制约导致并发程序具有“执行—暂停—执行”之种间断性的活动规律。
2)失去封闭性
程序在并发执行时，系统的资源状态由多道程序来改变，程序运行失去封闭性。程序的运行受到其他程序的影响。
3)不可再现性
程序在并发执行时，多次运行初始条件相同的同一程序会得出不同的运行结果。

四 进程的特征与状态

在多道程序设计的环境下，为了描述程序在计算机系统内的执行情况，必须引入新的概念——进程。

①进程的定义（重点2）
进程：程序关于某个数据集合的一次执行过程。
A.行为的一个规则叫做程序，程序在处理机上执行时所发生的活动称为进程（Dijkstra）。
B.进程（有时称为任务）是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动（Alan.C. Shaw）。
C.进程是执行中的程序。（Ken Thompson and Dennis Ritchie）。

②进程的特征
1)结构特征：进程控制块（PCB）+程序+数据＝进程实体
2)动态性：最基本的特征。
进程：进程实体的一次执行过程，有生命周期。
程序：程序是一组有序指令的集合，是静态的概念。
3)并发性：
4)独立性：独立运行，独立分配资源，独立接收调度
5)异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

③进程的三种基本状态（重点）
1)就绪状态（Ready）
进程已获取除CPU之外的所有必需的资源，一旦得到CPU控制权，立即可以运行。

2)运行状态（Running）
进程已获得运行所必需的资源，它正在处理机上执行。

3)阻塞状态（Blocked）
正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，称该进程处于阻塞状态或等待状态。

4)挂起状态
引起挂起状态的原因：
a.终端用户的请求
b.父进程请求
c.负荷调节的需要
d.操作系统的需要

④进程状态的转换
引入挂起状态后，增加了挂起状态（静止状态）到非挂起状态（活动状态）的转换，或者相反。

a.活动就绪→静止就绪
b.活动阻塞→静止阻塞
c.静止就绪→活动就绪
d.静止阻塞→活动阻塞

⑤进程控制块（PCB）
1)进程控制块的作用
存放进程管理和控制信息的数据结构称为进程控制块。它是进程管理和控制的最重要的数据结构，在创建时，建立PCB，并伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。
a.PCB就像我们的户口。
b.PCB是进程存在的唯一标志。
系统的所有PCB组织成链表或队列，常驻内存的PCB区。

2)进程控制块中的信息
a.进程标示符：每个进程都必须有一个唯一的标识符，A.内部标志符，B.外部标示符。
b.处理机状态：主要由处理机的各种寄存器中的内容组成。处理机运行时的信息存放在寄存器中，当被中断时这些信息要存放在PCB中。
c.进程调度信息：A.进程状态，B.进程优先级，C.进程调度所需的其他信息，D.事件。
d.进程控制信息：A.程序和数据的地址，B.进程通信和同步机制，C.资源清单，D.链接指针。

3)进程控制块的组织方式
a.链接方式：把具有同一状态的PCB用其中的链接字链接成一个队列。A.就绪队列，B.若干个阻塞队列。
b.索引方式：系统根据所有进程的状态建立几张索引表，把各表的内存首地址记录在内存的专用单元中。索引表的表目中记录了相应状态的某个PCB表中的地址。