进程的描述优秀课件.ppt

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1、进程的描述第1页，本讲稿共25页3.独立性独立性 进进程程实实体体是是一一个个能能独独立立运运行行的的基基本本单单位位，同同时时也也是是系系统统中中独独立立获获得得资资源源和和独独立立调调度度的的基基本本单单位位。没没有有建建立立进进程的程序，不能作为一个独立的单位参加运行。程的程序，不能作为一个独立的单位参加运行。4.异步性异步性 进程按各自独立的、不可与之的速度向前推进进程按各自独立的、不可与之的速度向前推进 5.结构特性结构特性 从从结结构构上上看看，进进程程是是由由程程序序段段、数数据据段段及及进进程程控控制制块块三部分组成。三部分组成。第2页，本讲稿共25页3.2.2进程的基本状态一

2、、进程的三种基本状态一、进程的三种基本状态1 1就绪状态（就绪状态（ReadyReady）当当进进程程已已经经分分配配到到除除CPUCPU以以外外的的所所有有必必要要的的资资源源后后，只只要要能能再再获获得得处处理理机机，就就可可以以立立即即执执行行。这这时时的的进进程程的的状态称为状态称为就绪状态就绪状态。2 2执行状态（执行状态（RunningRunning）（运行状态）（运行状态）指指进进程程已已获获得得处处理理机机，其其程程序序正正在在执执行行。在在单单处处理理机机系系统统中中，只只能能有有一一个个进进程程处处于于执执行行状状态态。（在在多多处理机中，可能有多个进程处于执行状态）处理机

3、中，可能有多个进程处于执行状态）第3页，本讲稿共25页3阻塞状态（Block）（等待状态）进进程程因因为为发发生生某某个个事事件件而而暂暂停停执执行行时时的的状状态态（如如：请请求求I/OI/O、申申请请缓缓冲冲空空间间等等），也也就就是是说说，进进程程受受到到阻阻塞塞，所所以以称称这这种种暂暂停停状状态态为为阻阻塞塞状状态态，有有时时也也称称“等待等待”状态或状态或“睡眠睡眠”状态。状态。2 2 进程状态间的变迁进程状态间的变迁就绪就绪执行：调度执行：调度执行执行等待：等待某个事件发生而睡眠等待：等待某个事件发生而睡眠等待等待就绪：因等待的时间发生而唤醒就绪：因等待的时间发生而唤醒执行执行就

4、绪：时间片用完就绪：时间片用完第4页，本讲稿共25页二、新状态和终止状态 1.新状态 是一个进程刚刚建立，但还没有将它送入就绪队列时的是一个进程刚刚建立，但还没有将它送入就绪队列时的状态状态 2.终止状态 当当一一个个进进程程已已经经正正常常结结束束或或异异常常结结束束，OSOS已已经经将将它它从就绪队列中移出，但还没有将它撤消时的状态。从就绪队列中移出，但还没有将它撤消时的状态。建立进程建立进程 第一步为新登陆的用户程序创建进程，并为他分第一步为新登陆的用户程序创建进程，并为他分 配资源，此时进程处于新状态配资源，此时进程处于新状态 第二步把新创建的进程送入就绪队列，一旦进程进入第二步把新创

5、建的进程送入就绪队列，一旦进程进入 就绪队列，它便由新状态转变为就绪状态。就绪队列，它便由新状态转变为就绪状态。撤销进程撤销进程 第一步第一步 第二步第二步第5页，本讲稿共25页二、程状态的转换 对于一个进程来说“新状态”和“终止状态”只有一次。1 1新状态新状态 就绪状态就绪状态 当当就就绪绪队队列列能能够够接接纳纳新新的的进进程程时时，OSOS便便把把处处于于新新状状态的进程移入就绪队列，此时进程由新状态转变为就绪状态。态的进程移入就绪队列，此时进程由新状态转变为就绪状态。2 2就绪状态就绪状态 执行状态执行状态 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为它分配处于就绪状态的进程，当进程调度程序

6、为它分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态，正在了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态，正在执行的进程也称为当前进程。执行的进程也称为当前进程。第6页，本讲稿共25页3.3.执行状态执行状态 阻塞状态阻塞状态 正在执行的进程因发生某件事件而无法执行。例如：进正在执行的进程因发生某件事件而无法执行。例如：进程请求访问临界资源，而该资源正被其它进程访问，则请求程请求访问临界资源，而该资源正被其它进程访问，则请求该资源的进程将由执行状态转变为阻塞状态。该资源的进程将由执行状态转变为阻塞状态。4 4执行状态执行状态 就绪状态就绪状态 正正在在执执行行的的进进程程，如如果果事事件件发发生生或

7、或中中断断而而被被暂暂停停执执行行，该该进进程程便便由由执执行行状状态态转转变变为为就就绪绪状状态态。（分分时时系系统统中中，时时间间片片用用完完；抢抢占占调度方式中，优先权高抢占处理机）调度方式中，优先权高抢占处理机）5 5执行状态执行状态 终止状态终止状态 当当一一个个进进程程经经完完成成或或发发生生某某事事件件，如如程程序序中中出出现现地地址址越越界界、非非法法指指令令等等错错误误，而而被被异异常常结结束束时时，进进程程将将由由执执行行状状态态转转变变为为终止状态。终止状态。第7页，本讲稿共25页就绪新进程结束执行阻塞接纳事件发生进程调度等待某事件完成中断第8页，本讲稿共25页3.2.3

8、进程的挂起状态一、挂起状态的引入 1终端用户的需要 当终端用户在自己的程序运行期间，发现有可疑问题时，往往希望暂时使自己的进程静止下来。也就是说，如果进程处于执行状态，则暂停执行；如果进程处于就绪状态，则暂时不接受调度，以便研究其执行情况或对程序进行修改。我们把这种静止状态称为挂起状态。第9页，本讲稿共25页2.2.父进程的需求父进程的需求 父父进进程程常常常常希希望望考考察察和和修修改改子子进进程程，或或者者当当要要协协调调各子进程间的活动时，要挂起自己的子进程。各子进程间的活动时，要挂起自己的子进程。3.3.操作系统的需要操作系统的需要 操操作作系系统统有有时时需需要要挂挂起起某某些些进进

9、程程，检检查查运运行行中中资资源源的的使使用情况及进行记帐，以便改善系统的运行性能。用情况及进行记帐，以便改善系统的运行性能。4.4.对换的需要对换的需要 为为了了缓缓和和内内存存紧紧张张的的情情况况，将将内内存存中中处处于于阻阻塞塞状状态态的的进进程程换至外存上。换至外存上。5.5.负荷调节的需要负荷调节的需要 当当实实时时系系统统中中的的工工作作负负荷荷较较重重，可可能能影影响响到到对对实实时时任任务务的的控控制制时时，可可由由系系统统把把一一些些不不重重要要或或不不紧紧迫迫的的进进程程挂起，以保证系统仍然能正常运行。挂起，以保证系统仍然能正常运行。第10页，本讲稿共25页二、进程状态的转

10、换 在引入挂起状态后，又将增加从挂起状态（又称静止状态）在引入挂起状态后，又将增加从挂起状态（又称静止状态）到非挂起状态（又称活动状态）的转换。或者相反，可以有以下几到非挂起状态（又称活动状态）的转换。或者相反，可以有以下几种情况：种情况：1 1活动就绪活动就绪 静止就绪静止就绪 当当进进程程处处于于未未被被挂挂起起的的就就绪绪状状态态时时，称称此此为为活活动动就就绪绪状状态态，表表示示为为ReadyaReadya。当当用用挂挂起起原原语语SuspendSuspend将将该该进进程程挂挂起起后后，该该进进程程便便转转变变为为静静止止就就绪绪状状态态。表表示示为为ReadysReadys（处处在

11、在ReadysReadys状状态的进程，不再被调度执行）态的进程，不再被调度执行）第11页，本讲稿共25页2 2活动阻塞活动阻塞 静止阻塞静止阻塞 当当进进程程处处于于未未被被挂挂起起的的阻阻塞塞状状态态时时，称称为为它它处处在在活活动动阻阻塞塞状状态态（表表示示为为BlockedaBlockeda）。当当SuspendSuspend原原语语将将它它挂挂起起后后，进进程程便便转转变变为为静静止止阻阻塞塞状状态态（表表示示为为BlockedsBlockeds）。处处于于该该状状态态的的进进程程，在在其其所所期期待待的的事事件件出出现现以以后后，他他将将从从静静止止阻阻塞变为静止就绪。塞变为静止就

12、绪。3 3静止就绪静止就绪 活动就绪活动就绪 处处于于ReadysReadys状状态态的的进进程程，若若用用激激活活原原语语ActiveActive激激活活后后，该进程将转变为该进程将转变为ReadyaReadya状态。状态。4 4静止阻塞静止阻塞 活动阻塞活动阻塞 处处于于BlockedsBlockeds状状态态的的进进程程，若若用用激激活活原原语语ActiveActive激激活活后后，进程将转变为进程将转变为BlockedaBlockeda状态。状态。第12页，本讲稿共25页挂起执行活动就绪活动阻塞静止就绪静止阻塞请求I/O激活释放挂起释放激活挂起具有挂起状态的进程状态图第13页，本讲稿共

13、25页3.3.1进程控制块进程的静态描述：由三部分组成进程的静态描述：由三部分组成 PCBPCB、有有关关程程序序段段和和该该程程序序段段对对其其进进行行操操作作的的数数据据结结构构集。集。各部分的作用：各部分的作用：1 1 进程控制块进程控制块：用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部：用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。信息。2 2 程程序序段段：是是进进程程中中能能被被进进程程调调度度程程序序在在CPUCPU上上执执行行的的程程序序代码段。代码段。3 3 数数据据段段：一一个个进进程程的的数数据据段段，可可以以是是进进程程对对应应的的程程序序加加工工处处理的原始数据，也可以是程

14、序执行后产生的中间或最终数据。理的原始数据，也可以是程序执行后产生的中间或最终数据。第14页，本讲稿共25页3.3.23.3.2进程控制块中的信息进程控制块中的信息 进程控制块中主要包括四个方面用于描述和控制进程运行的信息。进程控制块中主要包括四个方面用于描述和控制进程运行的信息。1 1 1.1.进程标识符信息进程标识符信息 进程标识符用于唯一的标识一个进程。一个进程通常有以下进程标识符用于唯一的标识一个进程。一个进程通常有以下两种标识符。两种标识符。外部标识符外部标识符。由创建者提供，通常是由字母、数字组成，往往是用。由创建者提供，通常是由字母、数字组成，往往是用户（进程）访问该进程使用。外

15、部标识符便于记忆，如：计算进程、打印户（进程）访问该进程使用。外部标识符便于记忆，如：计算进程、打印进程、发送进程、接收进程等。进程、发送进程、接收进程等。内部标识符内部标识符：为了方便系统使用而设置的。在所有的：为了方便系统使用而设置的。在所有的OSOS中，都为中，都为每一个进程赋予一个唯一的整数，作为内部标识符。它通常就是一个进程每一个进程赋予一个唯一的整数，作为内部标识符。它通常就是一个进程的符号，为了描述进程的家族关系，还应该设置父进程标识符以及子进程的符号，为了描述进程的家族关系，还应该设置父进程标识符以及子进程标识符。还可以设置用户标识符，来指示该进程由哪个用户拥有。标识符。还可以

16、设置用户标识符，来指示该进程由哪个用户拥有。第15页，本讲稿共25页1 2、处理机状态信息 处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成。组成。通用寄存器通用寄存器。又称为用户可视寄存器，可被用户程。又称为用户可视寄存器，可被用户程 序访问，用于暂存信息。序访问，用于暂存信息。指令寄存器指令寄存器。存放要访问的下一条指令的地址。存放要访问的下一条指令的地址。程序状态字程序状态字PSWPSW。其中含有状态信息。（条件码、。其中含有状态信息。（条件码、执行方式、中断屏蔽标志等）执行方式、中断屏蔽标志等）用用户栈户栈指指针针。每个用。每个用户进

17、户进程有一个或若干个与之相关程有一个或若干个与之相关 的系的系统栈统栈，用于存放，用于存放过过程和系程和系统调统调用参用参 数及数及调调用地址。用地址。栈栈指指针针指向指向该栈该栈的的栈顶栈顶。第16页，本讲稿共25页3.3.进程调度信息进程调度信息 在在PCBPCB中还存放了一些与进程调度和进程兑换有关的信中还存放了一些与进程调度和进程兑换有关的信息。息。（1 1）进程状态。指明进程当前的状态，作为进程调度和）进程状态。指明进程当前的状态，作为进程调度和对换时的依据。对换时的依据。（2 2）进程优先级。用于描述进程使用处理机的优先）进程优先级。用于描述进程使用处理机的优先级别的一个整数，优先

18、级高的进程优先获得处理机。级别的一个整数，优先级高的进程优先获得处理机。（3 3）进程调度所需要的其他信息。（进程已等待）进程调度所需要的其他信息。（进程已等待CPUCPU的时间总和、进程已执行的时间总和）的时间总和、进程已执行的时间总和）（4 4）事件。这是进程由执行状态转变为阻塞状态）事件。这是进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件。（阻塞原因）所等待发生的事件。（阻塞原因）第17页，本讲稿共25页3.2.3 PCB3.2.3 PCB的组织方式的组织方式常用的组织方式有两种：链接方式、索引方式。常用的组织方式有两种：链接方式、索引方式。1 1、链接方式：链接方式：具有相同状态的具有相

19、同状态的PCBPCB，用其中的链接字，链接成一个队列。，用其中的链接字，链接成一个队列。这样就可以形成就绪队列、若干个阻塞队列和空白队列这样就可以形成就绪队列、若干个阻塞队列和空白队列等。对其中的就绪队列常按照进程优先权的大小排列，等。对其中的就绪队列常按照进程优先权的大小排列，把优先权告的进程的把优先权告的进程的PCBPCB排在队列前面。排在队列前面。第18页，本讲稿共25页执行指针就绪队列指针阻塞队列指针空闲队列指针PCB1PCB2PCB3PCB4PCB5PCB6PCB7PCB8PCB94308 7901第19页，本讲稿共25页n n1、索引方式：系统根据所有进程的状态，建立几张索引表。例

20、如：就绪索引表、阻塞索引表的国内。并把各索引表在内存的首地址记录在内存中的一些专用单元中。每个索引表的表目中，记录具有相同状态的某个PCB在PCB表中的地址。第20页，本讲稿共25页执行指针就绪表指针阻塞表指针就绪索引表阻塞索引表PCB3PCB4PCB5PCB7PCB6PCB2PCB1按索引方式组织PCB第21页，本讲稿共25页3.3.4进程上下文进程上下文：是进程执行活动全过程的静态描述。包括计算机系统中与执行该进程有关的各种寄存器的值、程序段在经过编译之后形成的机器指令代码集、数据集及各种堆栈值和PCB结构。可按一定的执行层次组合，如用户级上下文、系统级上下文等。第22页，本讲稿共25页3

21、35进程空间任何一个进程，都有自己的地址空间，把该空间称为进程空间任何一个进程，都有自己的地址空间，把该空间称为进程空间或虚空间。或虚空间。进程空间的大小只与处理机的位数有关。程序的执行都在进程空间内进进程空间的大小只与处理机的位数有关。程序的执行都在进程空间内进行。用户程序、进程的各种控制表格都按一定的结构排列在进程空间行。用户程序、进程的各种控制表格都按一定的结构排列在进程空间里。里。在在UnixUnix和和LinuxLinux系统中，进程空间还被划分为用户空间和系统空间两系统中，进程空间还被划分为用户空间和系统空间两大部分大部分在进程空间被划分为两大部分后，用户程序在用户空间内执行，操作

22、系在进程空间被划分为两大部分后，用户程序在用户空间内执行，操作系统内核程序在进程的系统空间内执行。统内核程序在进程的系统空间内执行。为了防止用户程序访问系统空间，造成访问出错，计算机系统还通过程为了防止用户程序访问系统空间，造成访问出错，计算机系统还通过程序状态寄存器设置不同的执行模式，用户模式和系统模式来进行保护，序状态寄存器设置不同的执行模式，用户模式和系统模式来进行保护，即用户态和系统态。即用户态和系统态。第23页，本讲稿共25页 练习练习1.1.为使进程由活动就绪转变为静止就绪，应利用为使进程由活动就绪转变为静止就绪，应利用_ _ _原语；为使进原语；为使进程由执行状态变为阻塞状态，应

23、利用程由执行状态变为阻塞状态，应利用_原语；为使进程由原语；为使进程由静止就绪变为活动就绪，应利用静止就绪变为活动就绪，应利用_ _ _原语；从阻塞状态变为就原语；从阻塞状态变为就绪状态应利用绪状态应利用_原语。原语。-：A.create B.suspend C.active D.block E.wakeup A.create B.suspend C.active D.block E.wakeup 2.2.正在执行的进程由于时间片用完而被暂停执行，此时进程应从执正在执行的进程由于时间片用完而被暂停执行，此时进程应从执行状态变为行状态变为_ _ _ _ _状态；处于静止阻塞状态的进程，在进程等状

24、态；处于静止阻塞状态的进程，在进程等待事件出现后，应转变为待事件出现后，应转变为_状态；若进程正处于执行状态时，状态；若进程正处于执行状态时，应终端的请求而暂停下来以便研究其运行情况，这时进程应转变为应终端的请求而暂停下来以便研究其运行情况，这时进程应转变为_ _ _状态，若进程已处于阻塞状态，则此时应转变为状态，若进程已处于阻塞状态，则此时应转变为_ _ _ _ _状态。状态。n n-：A.A.静静止止阻阻塞塞 B.B.活活动动阻阻塞塞 C.C.静静止止就就绪绪 D.D.活活动动就就绪绪 E.E.执行执行 第24页，本讲稿共25页n n-：A.create B.suspend C.active D.block E.wakeup n n B D C En nD C C A 第25页，本讲稿共25页