操作系统（2）

-----2.1-----

进程的概念

程序：是静态的，就是存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列指令的集合

进程：是动态的，是程序的一次执行过程（ 同一个程序 多次执行会对应 多个进程 ）

进程的组成 -- 进程控制块 【PCB（Process Control Block）】

操作系统对进程进行管理工作所需的信息都存在PCB中

• PCB是进程存在的唯一标志，当进程被创建时，操作系统会为其创建PCB，当进程结束时，会回收其PCB

进程实体（ 其反映了进程在某一时刻的状态 ）

一个进程实体是由PCB、程序段、数据段组成的

进程是动态的，进程实体（进程映像）是静态的，进程是进程实体的运行过程

• 打开QQ三次，会对应三个QQ进程，它们的PCB、数据段都不同，但程序段的内容是相同的（因为都是运行着同样的QQ程序）

-----2.2-----

进程的状态（ 创建态、【就绪态、运行态、阻塞态】、终止态 ）

1. 创建态：当进程正在被创建，其状态就是创建态，在这个阶段操作系统会为其分配资源，初始化PCB

2. 就绪态：当进程创建完成后，就进入就绪态，处于就绪态的进程具有运行条件，但由于没有空闲的CPU，就暂时不能运行

系统中可能会有很多个进程处于就绪态，当CPU空闲时，就会选择一个就绪的进程上处理机（CPU）运行

3. 运行态：如果一个进程正在CPU上运行，那么其就处于运行态，CPU会执行该进程对应的程序（执行指令序列）

4. 阻塞态：在进程运行过程中，可能会请求等待某个事件的发生，在这个事件发生之前，进程无法继续往下执行，那么操作系统就会让该进程下CPU，并让其进入阻塞态

5. 当CPU空闲后，又会让另一个就绪态的进程上CPU运行

6. 当阻塞态的进程请求等待的事件发生时，其又会变为就绪态

7. 终止态：当一个运行态进程发出exit系统调用（请求操作系统终止该进程），该进程就处于终止态，那么操作系统就会让其下CPU，回收内存空间等资源，最后回收该进程的PCB

8. 当终止进程工作完成后，进程就消失了

进程状态的转换

• 进程PCB中，会有一个变量 state 来表示进程的当前状态

进程的组织（链接、索引）

链接（大多数使用）：

索引：

-----2.3-----

进程控制：实现进程状态的转换（用原语实现）

• 原语的执行具有“原子性”，一气呵成，期间不允许被中断

• 实现原语的“原子性”：关中断指令 、开中断指令

• 仅限于外中断，如果在关中断指令和开中断指令之间有 内中断指令 ，依旧会执行内中断指令

• 访问 PCB 是内核数据结构，需要内核权限，因此进程的切换需要CPU“变态”

-----2.4-----

进程通信 “IPC”（ 共享存储、消息传递、管道通信 ）：指两个进程之间产生数据交互

• 各进程拥有的内存空间地址相互独立，为了安全，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间

1. 共享存储（基于数据结构的共享、基于存储区的共享）：

• 基于数据结构的共享：灵活性差、速度慢

• 基于存储区的共享：灵活性高、速度快

基于存储区的共享：

（多个进程可以同时在共享空间读取，但不能同时在共享空间写入）

基于数据结构的共享（ 比如int类型的数组 ）：

2. 消息传递：（ 直接通信方式、间接通信方式 ）

• 直接通信方式：需要指明是发送给哪个进程消息 / 接收哪个进程的消息

• 间接通信方式（ 信箱通信方式 ）：需要指明是在哪个信箱 传递 / 接收 消息

3. 管道通信 ：写入读取数据遵循 “先进先出原则”，写入读取是单向的（但方向在一次读取写入结束后可以改变），如果想实现双向，则应再设置一个管道