2022年2022年进程线程的概念 .pdf

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1、提起程序这个概念，大家再也熟悉不过了，程序与进程概念是不可分的。程序是为了完成某项任务编排的语句序列，它告诉计算机如何执行，因此程序是需要运行的。程序运行过程中需要占有计算机的各种资源才能运行下去。如果任一时刻，系统中只有一道程序，即单道程序系统，程序则在整个运行过程中独占计算机全部资源，整个程序运行的过程就非常简单了，管理起来也非常容易。就象整个一套房子住了一个人，他想看电视就看电视，想去卫生间就去卫生间，没人和他抢占资源。但为了提高资源利用率和系统处理能力，现代计算机系统都是多道程序系统，即多道程序并发执行。程序的并发执行带来了一些新的问题，如资源的共享与竞争，它会改变程序的执行速度。就象

2、多个人同时住一套房子，当你想去卫生间的时候，如果此时卫生间里有人，你就得等待，影响了你的生活节奏。如果程序执行速度不当，就会导致程序的执行结果失去封闭性和可再现性，这是我们不希望看到的。因此应该采取措施来制约、控制各并发程序段的执行速度。由于程序是静态的，我们看到的程序是存储在存储介质上的，它无法反映出程序执行过程中的动态特性，而且程序在执行过程中是不断申请资源，程序作为共享资源的基本单位是不合适的，所以需要引入一个概念，它能描述程序的执行过程而且可以作为共享资源的基本单位，这个概念就是进程。进程的生命周期进程和人一样是有生命的，从诞生到死亡要经历若干个阶段。一般说来进程有三种状态：就绪、执行

3、、等待。由多种原因可以导致创建一个进程，例如一个程序从外存调入内存开始执行，操作系统就要为其创建进程，当然还可以有其它原因，如一个应用进程为完成一个特殊的任务，可以自己创建一个子进程。进程被创建后就是在内存中，处于就绪状态，所谓就绪状态就是具备除了CPU 之外的所有资源，万事具备，只欠东风，一旦占有了 CPU，就变成了执行状态，执行中如果需要等待外围设备输入数据，则进程就沦落为等待状态，操作系统又会从就绪状态队列中调度一个进程占有CPU。等到数据到来后，等待状态的进程又被唤醒成为就绪状态。这些状态的转换是通过进程控制原语实现的。程序的运行是通过进程体现的，操作系统对进程进行管理和控制，那么操作

4、系统怎么了解到进程的状态呢，怎么把资源分配给进程呢，而且进程做状态转换时CPU 现场保存在那呢？这要说到PCB（进程控制快）。PCB 是进程的唯一标志，在其中记录了进程的全部信息，它是一种记录型的数据结构，相当于进程的档案。操作系统就通过PCB 感知进程的存在，通过 PCB了解进程和控制进程的运行。PCB也是放在内存中的，如果PCB太大，有些系统把 PCB中一些不重要的信息放在外存中。进程执行速度的制约并发进程由于共享系统内部资源，因此导致进程执行速度上的制约，这种制约分为：间接制约与直接制约。间接制约引起进程之间的互斥执行，直接制约引起进程间的同步执行。例如一个家里如果只有一个卫生间，卫生间

5、这个公有资源使得每个人只能互斥使用它，这就是间接制约。而直接制约是指并发进程各自执行的结果互为对方的执行条件，例如司机与售票员的关系，当司机到站停车后，售票员才能开门，而只有售票员关门后，司机才名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 19 页 -能开车，他们之间是同步的。进程的互斥与同步可以很好的通过信号量和PV 原语来实现。通过读一些同步与互斥的例子，你会体会到PV原语的精妙，也会感到一种乐趣。并发进程的资源竞争不当还会导致死锁现象。从单进程单线程到多进程多线程是操作系统发展的一种必然趋势，当年的DOS系统属于单任务操作系统，最优秀的程序员也只能通过驻留内存的方式实现所

6、谓的多任务，而如今的 Win32 操作系统却可以一边听音乐，一边编程，一边打印文档。理解多线程及其同步、互斥等通信方式是理解现代操作系统的关键一环，当我们精通了 Win32 多线程程序设计后，理解和学习其它操作系统的多任务控制也非常容易。许多程序员从来没有学习过嵌入式系统领域著名的操作系统VxWorks，但是立马就能在上面做开发，大概要归功于平时在Win32 多线程上下的功夫。因此，学习 Win32 多线程不仅对理解Win32 本身有重要意义，而且对学习和领会其它操作系统也有触类旁通的作用。进程与线程先阐述一下进程和线程的概念和区别，这是一个许多大学老师也讲不清楚的问题。进程（Process）

7、是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序只是一组指令的有序集合，它本身没有任何运行的含义，只是一个静态实体。而进程则不同，它是程序在某个数据集上的执行，是一个动态实体。它因创建而产生，因调度而运行，因等待资源或事件而被处于等待状态，因完成任务而被撤消，反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。线程（Thread）是进程的一个实体，是CPU 调度和分派的基本单位。线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。线程和进程的关系是：线程是属于进程的，线程运行在进程空间内，同一进程所产生的线程共享同一内存

8、空间，当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清除。线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源，但是其本身基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的信息(如程序计数器、一组寄存器和栈)。根据进程与线程的设置，操作系统大致分为如下类型：（1）单进程、单线程，MS-DOS 大致是这种操作系统；（2）多进程、单线程，多数UNIX（及类 UNIX 的 LINUX）是这种操作系统；（3）多进程、多线程，Win32（Windows NT/2000/XP 等）、Solaris 2.x和 OS/2都是这种操作系统；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 19 页

9、 -（4）单进程、多线程，VxWorks 是这种操作系统。在操作系统中引入线程带来的主要好处是：（1）在进程内创建、终止线程比创建、终止进程要快；（2）同一进程内的线程间切换比进程间的切换要快，尤其是用户级线程间的切换。另外，线程的出现还因为以下几个原因：（1）并发程序的并发执行，在多处理环境下更为有效。一个并发程序可以建立一个进程,而这个并发程序中的若干并发程序段就可以分别建立若干线程,使这些线程在不同的处理机上执行。（2）每个进程具有独立的地址空间，而该进程内的所有线程共享该地址空间。这样可以解决父子进程模型中，子进程必须复制父进程地址空间的问题。（3）线程对解决客户/服务器模型非常有效。

10、进程是计算机进行资源分配和独立运行的基本单位。3.1 进程的引入引入进程是为了使多道程序并发执行。1.程序的顺序执行一个程序通常由若干个程序段所组成，它们必须按照某种先后次序来执行，仅当前一个操作执行完后才能执行后继操作，这类计算过程就是程序的顺序执行过程。例如：先输入再计算 最后输出，即：I C P。程序顺序执行时的特征顺序性：处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一个操作必须在下一个操作开始之前结束。封闭性：程序一旦开始运行，其执行结果不受外界因素影响。可再现性：只要程序执行时的初始条件和执行环境相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。2.程序的并发执行名师资料总结-精品资料欢

11、迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 19 页 -程序的并发执行是指若干个程序(或程序段)同时在系统中运行，这些程序(或程序段)的执行在时间上是重叠的，一个程序(或程序段)的执行尚未结束，另一个程序(或程序段)的执行已经开始。前驱图前驱图是一个有向无循环图，图中的每个结点可以表示一条语句、一个程序段或进程，结点间的有向边表示语句或程序段的执行次序。程序并发执行例进程 1、2、3 并发执行。对每个进程而言，其输入、计算和输出这三个操作必须顺序执行。它们之间存在如下先后关系：I1 先于 C1和 I2，C1先于 P1和 C2，P1 先于 P2 I2 和 C1，I3、C2和 P1 可以并发。与时间有关

12、的错误例程序并发执行时可能出现与时间有关的错误。例进程 1：r1=x;进程 2：r2=x;r1+;r2+;x=r1;x=r2;设在两进程运行之前，x 的值为 0。则两进程运行结束后，x 值可为：Bernstein 条件读集：语句执行期间要引用的变量集合，记为R(Si)=a1，am 写集：语句执行期间要改变的变量集合，记为W(Si)=b1，bn Bernstein 条件能保证两条相继的语句并发执行而不会产生与时间有关的错误：R(Si)W(Sj)=R(Sj)W(Si)=W(Si)W(Sj)=例考虑下面是条语句：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 19 页 -S1：a=x+

13、y S2：b=z+1 S3：c=a-b S4：d=c+1 R(S1)=x,y R(S2)=z R(S3)=a,b W(S1)=a W(S2)=b W(S3)=c 因 R(S1)W(S2)R(S2)W(S1)W(S1)W(S2)=，故 S1和 S2可以并发执行。因 R(S2)W(S3)R(S3)W(S2)W(S3)W(S2)=b，故 S2和 S3不能并发执行。并发语句的描述方式cobegin S1;S2;Sn;coend 对应的前驱图如右，其中S0和 Sn+1分别是 cobegin 和 coend 语句前后的两条语句。程序并发执行时的特征间断性：并发程序具有“执行-暂停-执行”这种间断性的活动规

14、律。失去封闭性：多个程序共享系统中的资源，这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序之间相互影响。不可再现性：在初始条件相同的情况下，程序的执行结果依赖于执行的次序。并发程序的其他特征资源分配动态性：多道程序在运行过程中可根据需要随时提出分配资源的请求。程序并发执行的相互制约：并发程序执行时相互影响，相互制约。其相互制约关系分为：直接制约：合作进程之间的相互制约。间接制约：因资源共享产生的相互制约。相互通信的可能：多个进程之间可能需要相互传递信息。同步与互斥的必要：并发进程之间需要调整相对执行速度，许多资源需要互斥使用。3.2 进程的概念为了描述并发执行程序的动态特性，人们引入了一个新的概念进

15、程。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 19 页 -1.进程的定义进程有多种定义，下面列举一些有代表性的定义：进程是可以并发执行的计算部分。进程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。进程是一个数据结构及在其上进行加工处理的过程。进程是一个可以高度独立的活动。进程是一个具有一定独立功能的程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程的特征动态性：进程是程序的一次执行过程。动态性还表现为它因创建而产生，因调度而执行，因无资源而暂停，因撤消而消亡。而程序是静态实体。并发性：多个进程实体同时存在于内存中，能在一段时间内同时运行。独

16、立性：在传统OS中，进程是独立运行的基本单位，也是系统分配资源和调度的基本单位。异步性：也叫制约性，进程之间相互制约，进程以各自独立的不可预知的速度向前推进。结构性：进程实体由程序段、数据段及进程控制块组成，又称为进程映像。进程与程序的联系与区别进程是动态概念，程序是静态概念;进程是程序在处理机上的一次执行过程，而程序是指令的集合。进程具有并发性，但程序没有。进程是竞争处理机和资源的基本单位。不同进程可以包含同一个程序。进程可以创建新进程，而程序不能形成新程序。2.进程的基本状态运行状态：又称执行状态。当一个进程获得必要的资源并正在处理机上执行，此时进程所处的状态为运行状态。等待状态：又称阻塞

17、状态、睡眠状态。正在执行的进程，由于发生某事件而暂时无法执行下去(如等待输入/输出完成)，此时进程所处的状态为的等待状态。这时即使把处理机分配给该进程，它也无名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 19 页 -法运行。就绪状态：进程已获得除处理机以外的所有资源，一旦分配了处理机就可以立即执行，此时进程所处的状态为就绪状态。新建状态和终止状态在许多系统中又增加了两种状态：新建状态：进程刚刚建立，但还未进入就绪队列。终止状态：当一个进程正常或异常结束，操作系统已释放它所占用的资源，但尚未将它撤消时的状态，又称退出状态。进程状态转换图状态转换的有关说明大多数状态不可逆转，如等待

18、不能转换为运行。状态转换大多为被动进行，但运行等待是主动的。一个进程在一个时刻只能处于上述状态之一。3.进程控制块进程控制块是用于描述和管理进程的数据结构。它是进程实体的一部分，操作系统通过PCB感知进程的存在，PCB是进程存在的唯一标志。进程控制块主要包括如下内容：进程标识信息处理机状态信息进程调度和状态信息进程控制信息进程标识信息进程标识信息用于标识一个进程。包括：进程名：通常为可执行文件名。进程标识符：唯一标识进程的整数.用户标识符：指示进程所属的用户。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 19 页 -父进程标识符和子进程标识符：描述进程家族关系。处理机状态信息处

19、理机状态信息用于保存现场，由处理机各寄存器组成。包括：通用寄存器：处理机执行时可以访问的寄存器。指令计数器：存放将要访问的下一条指令地址。程序状态字：含执行结果状态、中断屏蔽码等。栈指针：每进程有多个与之相关的栈，用于保存调用参数。进程调度和状态信息进程调度和状态信息用于存放与进程调度及对换有关的信息。包括：进程状态：指明进程当前状态。进程优先级：描述进程使用处理机的优先级别。进程调度的其他信息：取决于进程调度算法，如等待时间。等待事件：进程处于等待状态的原因。进程控制信息进程控制信息：包括：程序和数据地址：指出进程的程序及数据在内存的地址。进程同步及通讯机制：如信号量、消息队列等。资源清单：

20、记录进程所需的资源和已分配资源。链接指针：处于同一状态的进程组成一个队列，链接指针指向队首。进程特权：确定进程可以访问的内存空间及可以执行的指令类型。3.3 进程控制进程控制的职能是对系统中的所有进程实施有效的管理。常见的进程控制功能有进程创建、撤消、阻塞与唤醒等。这些功能一般由操作系统内核来实现。1.进程控制的有关概念名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 19 页 -为了保护操作系统，将处理机的状态分为：用户态：是用户程序执行时机器所处的状态。核心态：是操作系统内核运行时机器所处的状态。原语是由若干条机器指令构成的，用以完成特定功能的一段程序，这段程序在执行期间不可分

21、割。进程图进程图又称进程树或进程家族树，是描述进程家族关系的一棵有向树。图中的结点表示进程，若进程 A 创建了进程B，则从结点A 有一条边指向结点B，说明进程A 是进程 B 的父进程，进程B 是进程 A 的子进程。进程图例2.进程创建导致进程创建的原因有：用户登录：用户登录后，若合法则为用户创建一个进程。作业调度：为调度到的作业分配资源并创建进程。OS服务：创建服务进程。应用需要：应用程序根据需要创建子进程。进程创建的方法引导程序以特殊方式创建系统进程。如UNIX 系统中的 0 进程。由作业调度程序创建进程。由父进程创建子进程。创建原语的主要功能进程创建原语的主要功能是为被创建进程建立一个PC

22、B。其算法思想如下：在 PCB总链中查找同名进程，若有则出错返回;向系统申请一个空闲PCB结构，若没有则出错返回;初始化新进程的PCB：填写进程名、标识符、状态、程序地址等;将进程 PCB插入相应队列：插入就绪队列及PCB总链。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 19 页 -3.进程终止引起进程终止的原因有：正常结束异常结束：超时、内存不足、地址越界、算术错、I/O 故障、非法指令等。操作员或系统干预：因某种原因需要操作员或系统终止进程。父进程请求：请求终止子进程。终止原语的主要功能进程终止原语的主要功能是撤消一个进程。其算法思想如下：从 PCB总链中查找到被终止进程

23、的PCB，若无则出错返回;若被终止进程正处于运行状态，则立即停止该进程的执行，设置重新调度标志;若被终止进程有子孙进程，还应将该进程的子孙进程予以撤消;对于被终止进程所占有的资源，或者归还给父进程，或者归还给系统;最后撤消它的进程控制块。若需要转调度程序。4.进程阻塞引起进程阻塞的原因有：请求系统服务：如请求分配资源但尚无资源分配。新数据尚未到达：如合作进程之间。无新工作可做：进程已完成了给定任务，新任务未到。阻塞原语的主要功能阻塞原语的主要功能是将进程由执行状态转为阻塞状态。其算法思想如下：停止当前执行进程，将进程状态改为阻塞;保存该进程的现场信息;将该进程PCB插入到等待队列;转进程调度程

24、序。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 19 页 -5.进程唤醒当进程等待的事件发生时，由发现者进程将其唤醒。唤醒原语的主要功能是将进程唤醒，其算法思想如下：从等待队列中移出相应进程;将该进程状态改为就绪，并将进程插入就绪队列;转进程调度或返回。阻塞与唤醒的关系一个进程由执行状态转变为阻塞状态，是这个进程自己调用阻塞原语去完成的。进程由阻塞状态转变为就绪状态，是另一个发现者进程调用唤醒原语实现的。一般发现者进程与被唤醒进程是合作的并发进程。6.进程的挂起在某些系统中，希望人为将进程挂起使之处于静止状态。进程挂起的原因有：内存不足：在外存挂起。用户要求：可以挂起进程以

25、腾出资源。进程特性：周期性执行，等待下一次执行时可能挂起。父进程请求：父进程希望挂起子进程检查。操作系统要求：挂起一个问题进程。挂起状态基于上述原因，需引入一个新的状态：挂起状态。挂起原语的主要功能挂起原语的主要功能是将指定进程挂起。其算法思想如下：若进程执行则停止其执行;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 19 页 -设置进程状态为挂起状态;若进程当前为执行则转进程调度。进程激活激活原语的主要功能是将指定进程激活。其算法思想如下：将进程状态由挂起改为激活后的状态;若需要则转进程调度。3.4 线程在操作系统中引入进程的目的是使多道程序能并发执行，以改善资源利用率及提

26、高系统吞吐量;在操作系统中再引入线程，则是为了减少程序并发执行所付出的时空开销，使操作系统具有更好的并发性。1.线程的引入进程具有两个属性：拥有资源的独立单位调度和分派的基本单位为使进程并发执行，则必须进行诸如创建、撤消、切换等一系列操作，这些操作涉及到资源管理，所花费的时空开销较大，为此引入了线程。线程概念线程是进程内的一个执行单元，是系统独立调度和分派的基本单位;线程自己基本上不拥有资源，只拥有一点在运行时必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈);线程可以与同属一个进程的其他线程共享进程拥有的全部资源。2.线程的控制和进程类似，线程也有运行、就绪、阻塞等状态。创建：当创建一个新进程时

27、，也为该进程创建了一个线程。线程还可以创建新线程。就绪：线程已获得除处理机外的所有资源。运行：线程正在处理机上执行。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 19 页 -阻塞：线程因等待某事件而暂停运行。终止：一个线程已完成。线程的同步与通信与进程类似。进程的挂起及终止将影响到其中的所有线程。2.线程的控制(续)进程中的线程具有执行状态线程上下文执行栈线程静态存储局部变量寄存器及对所属进程资源的访问3.线程与进程的比较一个进程中的所有线程共享该进程的状态和资源，它们驻留在同一地址空间，并且可以访问到相同的数据。线程与进程的区别调度分派：在传统OS中，进程是调度和分配资源的

28、基本单位;引入线程后，线程是调度和分派的基本单位，进程是拥有资源的基本单位。资源拥有：进程是拥有资源的基本单位，由一个或多个线程及相关资源构成。地址空间：不同进程地址空间独立，同一进程中的各线程共享同一地址空间。一个进程可以包含一个或多个线程。进程间通信必须使用OS 提供的进程间通信机制，而同一进程的线程间可以通过直接读写来通信。线程的优点创建时间：在已有进程中创建一个新线程比创建一个新进程快。终止时间：终止一个线程比终止一个进程快。切换时间：同一进程中线程的切换比进程间切换快。通信效率：同一进程中线程的通信快。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 19 页 -4.用

29、户级线程和内核级线程线程的类型：内核级线程：是指依赖于内核，由操作系统内核完成创建、撤消和切换的线程。用户级线程：是指不依赖于操作系统核心，由应用进程利用线程库提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制的线程。线程的调度与切换速度：内核级线程的调度与切换与进程类似，但开销小些;用户级线程切换无需进入内核，因而切换快。4.用户级线程和内核级线程(续)系统调用：内核级线程调用系统调用时，OS将其看成是该线程的行为，因而阻塞该线程;而用户级线程调用系统调用时，OS将其看成整个进程的行为，若阻塞则阻塞整个进程。线程执行时间：在只有用户级线程的系统中，调度以进程为单位，若进程内线程多则执行时间相对少;内

30、核级线程系统中，调度以线程为单位。适应性：用户级线程可以在任何操作系统中运行，但内核级线程只能在支持它的OS中运行。UNIX 的进程描述(P245)在 UNIX 系统中，采用了段页式存储管理方式(在 UNIX 中将段称为区)，因此一个进程实体由若干个区组成，包括程序区、数据区、栈区等。每个区又可分为若干页。进程描述的数据结构为了实施对进程的有效管理，操作系统为每个进程设置了一个PCB。在 UNIX System 中，将 PCB分成进程表项和U 区(又称 proc 结构和 user 结构)两部分。除进程表项和U 区外，管理进程的数据结构还有本进程区表和系统区表。进程表项状态字段用于标识进程的状态

31、。若干用户标识号，简称UID 或用户 ID。若干进程标识号，简称PID或进程 ID。存储区位置和长度。调度参数，包括优先数等。软中断信号域。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 19 页 -各种计时域，给出进程执行时间和系统资源的利用情况。指向 U 区的指针，指向与进程表项对应的U 区。事件描述域，记录使进程进入睡眠状态的事件。U 区指向进程表项的指针，指出对应于该U 区的进程表项。真正用户标识符及有效用户标识符。用户文件描述符表，记录进程已打开的文件。当前目录和当前根，描述进程的文件系统环境。计时器域，记录进程及其后代运行所用的时间。一些输入/输出参数。描述要传输的

32、数据量，源或目的数据地址等。限制域，指出进程的大小及它能“写”的文件大小限制。出错域，记录系统调用执行期间所发生的错误。返回值域，指出系统调用的返回结果。信号处理数组，指出进程接收到软中断信号时的处理方式。系统区表UNIX System 把一个进程的虚地址空间划分为正文区、数据区、栈区等。系统设置区表对区进行管理，区表主要包含以下信息：区的类型和大小。指明区的类型为正文、数据或栈。区的状态。一个区具有状态：锁住、在请求中、在装入过程中、有效(区已装入内存)。区在物理存储器中的位置。引用计数。共享该区的进程数。指向文件索引节点的指针。本进程区表系统为每个进程配置了一张本进程区表，表中每一项记录一

33、个区的起始虚地址及指向系统区表中对应区表项的指针。核心通过查找本进程区表和系统区表，将区的逻辑地址变换为物理地址。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 19 页 -进程的数据结构进程状态及其转换在 UNIX System 中，为进程设置了9 种状态。用户态执行核心态执行内存中就绪内存中睡眠就绪且换出睡眠且换出被剥夺状态创建状态僵死状态UNIX 系统的状态转换图进程上下文进程上下文又称进程映像，它由三部分组成：用户级上下文、寄存器上下文和系统级上下文。用户级上下文用户级上下文由进程虚地址空间中的正文、数据、用户栈和共享存储区组成。寄存器上下文寄存器上下文主要由CPU中的

34、一些寄存器内容构成。主要的寄存器有：程序计数器。其中存放的是CPU要执行的下条指令的虚地址。处理机状态寄存器。其中包括运行方式(用户态、核心态)，处理机当前的运行级，以及记录处理机与该进程有关的硬件状态信息。栈指针。指向栈的下一个可用单元或栈中最后使用的单元(因机器而异)。通用寄存器。用于存放进程在运行过程中所产生的数据，通用寄存器的数目因机器而异。系统级上下文名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 19 页 -系统级上下文可分为静态和动态两部分：静态部分：系统级上下文的静态部分由进程表项、U 区、本进程区表项、系统区表项和页表组成。动态部分：系统级上下文动态部分的数目

35、是可变的。它包括：核心栈、若干层寄存器上下文。进程控制在 UNIX 系统中，用于对进程实施控制的主要系统调用有：fork，创建进程;exec，执行文件;exit，进程终止;wait，等待子进程终止。系统调用fork 系统调用fork 用于创建一个新进程。fork 系统调用的语法格式如下：int fork()fork 系统调用没有参数，如果执行成功，则创建一个子进程，子进程继承父进程的许多特性，并具有与父进程完全相同的用户级上下文。fork 的算法描述算法 fork，无输入参数，父进程返回子进程PID，子进程返回0 检查可用的内核资源;取一个空闲的进程表项和惟一的PID 号;检查用户没有过多运行

36、进程;将子进程的状态设置为“创建”状态;将父进程进程表项的数据拷贝到子进程进程表项中;当前目录和根目录的索引节点引用计数加1;文件表中打开文件的引用计数加1;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 19 页 -在内存中作父进程上下文的拷贝;fork 的算法描述(续)在子进程的系统级上下文中压入虚设系统级上下文层;if(正在执行的进程是父进程)将子进程的状态设置为“就绪”状态;return(子进程的PID);else 初始化 U 区的计时域;return(0);系统调用exec exec 系列中的系统调用都完成同样的功能，它们把一个新的程序装入调用进程的内存空间，以改变调

37、用进程的执行代码，从而使调用进程执行新引入的程序功能。这一组系统调用的主要差别在于给出参数的数目和形式不同。下面给出两种基本的exec 调用格式说明：int execl(path,arg0 ，arg1，argn，0);char*path，*arg0，*arg1,，*argn;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 19 页 -int execv(path，argv);char*path，*argv;exec 算法描述算法 exec，输入参数有文件名、参数表、环境变量，无输出。取文件的索引节点(算法 namei);验证文件可被执行，用户有执行许可权;读文件头，检查它是否为装入模块;将 exec 参数从老地址空间拷贝到系统空间;for(与该进程附接的每个区)使区与进程断接(算法 detachreg);for(装入模块中指定的每个区);分配新区(算法 alloreg);exec 算法描述(续)将新区附接到进程(算法 attachreg);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 19 页 -