操作系统笔记:(五)进程

本文主要讲解进程的组成，PCB，及状态模型

本文安排结构如下:

• 进程的基本概念： 主要讲进程的是什么，特点，及与程序的区别
• 进程控制块(Process Control Block, PCB)
• 进程的状态模型

进程的基本概念

非正式的说法就是进程就是执行中的程序, 活动实体。

进程的组成

包含程序执行时的所有状态信息:

• code
• data
• 状态寄存器(e.g.: CR0,IP)
• 通用寄存器
• 进程占用的系统资源(e.g: 打开的文件…)

特点

• 动态性： 每一条指令执行之后，进程的状态信息都是会变化的

• 并发性: 各个进程可以在操作系统中切来切去，如下图
  

• 独立性

• 制约性，受到系统资源的制约

进程与程序的区别

• 进程是OS 中处于执行状态的程序的抽象，是活动的
• 程序=文件(静态的可执行文件)
• 进程= 执行中的程序= 程序 + 执行的状态信息
• 进程是动态的
• 程序是静态的

进程控制块(Process Control Block, PCB)

PCB 就是保存程序执行状态信息的实体，是一个数据结构。包括:

• 进程的标识信息
• 处理机现场 ： 进程切换需要保存
• 进程控制信息

进程的控制信息

PCB 的组织形式

就是将同一状态的进程组织成一个队列，不同状态的进程形成多个队列，当然这个“队列”可以用 链表或者索引表实现

接下来，我们谈谈进程的状态模型

进程的状态模型

我们这里主要讲解3状态模型和挂起状态模型

三状态模型

图中有5个状态，但主要持续的状态是 就绪，等待，运行

进程刚开始启动，就处于创建态，启动完成进入就绪态，等待被处理机调度执行，被调度之后处于运行态，(remark: 运行态并不会有运行队列，单个处理器一个时刻仅能运行一个进程)， 运行态结束就会退出，若运行态，需要请求外部资源，比如说，打开文件，等待网络数据到达,这样就会处于等待态，当然运行态如果被抢占或者时间片到期，就会被OS 暂时暂停，放到就绪队列，等待态等待事件到达，也会被唤醒，到达就绪队列

挂起状态模型

三状态模型主要是限制在CPU 的角度来说的，挂起模型引入了外存，就是上一讲说的，内存的管理，中提到可能会把一些进程占用的内存资源换出到外存，这就引入了挂起模型

• 等待挂起，和就绪挂起都是在外存中的，就是处于等待状态的进程被处理机调度到外存中执行
• 就绪挂起,在外存中，激活进入内存就可进入就绪态

下一节讲线程的基本概念

这里还有一个小问题