操作系统-进程

1.1进程的定义（操作系统71页）

一个正在执行的程序
一个正在计算机执行的程序实例
能分配给处理器并由处理器执行的实体
由一组执行指令、一个当前状态和一组相关的系统资源表征的活动单元

1.2进程的元素

标识符
状态
优先级
程序计数器
内存指针
上下文数据
I/o状态信息

1.3两状态进程模型（操作系统74页）

操作系统时刻跟踪记录进程在内存空间运行轨迹，新的进程状态是未运行状态，当进程状态被中断，分派器会选择一个新进程运行，前进程由运行态转为未运行态。等待执行的进程会放在等待队列中。

1.4进程创建和终止（操作系统74页）

进程创建时，操作系统需要创建管理进程数据结构，并且分配给它对应的内存地址空间。
进程引发创建另一个进程叫派生进程。父进程派生子进程。
进程中止：多种终止原因。

1.5五状态模型（操作系统75页）

运行态：当只有一个处理器，最多只有一个进程处于当前状态
就绪态：已在内存中并可以执行
阻塞：已在内存中等待一个事件
新建态：新创建进程，操作系统未把它加入可执行进程组，通常已经创建未加载到内存中
退出态：操作系统从可执行进程组中释放的进程、自身停止、某种原因被取消
阻塞\挂起态：进程已在外存中等待一个事件
就绪\挂起态：进程已在外存，只要载入内存可执行

新建态的进程操作系统只会把进程的信息保存到进程表，进程的执行代码不在内存中，程序保留在外存。

状态转换事件（操作系统76页）

1.6操作系统控制结构（操作系统82页）

内存表：跟踪内存和外存，包含：

分配给进程的内存
分配进程外存
内存块虚存块任何保护属性、如那些进程可以访问某些共享内存区域
管理虚存需要信息
IO表：
IO设备和通道
IO状态（可用、已分配进程）
IO传送源和目标内存单元
文件表
文件是否存在
文件外存位置
状态和属性信息
进程表
进程位置
进程映像：程序、数据、栈、属性的集合。

进程控制块信息分三类（操作系统83页）

进程标识信息
进程状态信息
进程控制信息

1.7进程执行模式（操作系统87页）

用户模式
用户进程一般在该模式下运行
内核模式
完全控制操作系统重要功能：
进程管理：进程创建或终止
内存管理：进程分配内存空间
IO管理：缓冲区管理
支持功能:中断管理

1.8进程切换（操作系统88页）

什么时候切换进程：

系统中断
时钟中断
IO中断
内存失效

出现中断，处理器会做如下工作

将程序计数器置为中断处理程序的开始地址
从用户模式切换到内核模式，以便处理代码包含特权指令
处理器继续取指阶段，并取中断处理进程的第一条指令来服务该中断，将已中断进程上下文保存到中断进程的进程控制块。

上下文：中断处理程序所有可能改变的信息，以及恢复被中断程序需要所有信息，必须保存进程控制块部分。

完整进程切换步骤：

保存处理器上下文
更新当前处于运行态进程的进程控制块
把该进程的进程控制块移到相应队列
选择另外一个进程执行
更新所选进程的进程控制块，把进程状态改为运行态
更新内存管理数据结构
载入程序计数器和其他寄存器，将处理的上下文恢复为所选进程上次退出运行的上下文

2.1UNIX进程管理（操作系统91页）

UNIX有9种进程状态：

用户运行
内核运行
就绪，并驻留在内存中
休眠，并驻留在内存中
就绪，被交换
休眠，被交换
被抢占
创建
僵死
UNIX进程映像
用户级上下文
寄存器上下文
系统级上下文

2.2进程控制（操作系统94页）

UNIX创建进程由内核系统使用fork实现

在进程表为新进程分配一个空项
为子进程分配一个唯一进程标识符
复制父进程的进程映像，共享内存外
增加父进程拥有文件的计数器
将子进程处就绪态
将子进程ID返回给父进程，将0返回给子进程

所有这些工作在父进程内核模式执行，完成后继续分派器例程工作一部分如下三种之一

停留在父进程中，控制权返回用户模式下父进程调用fork位置
处理器控制权交给子进程，子进程执行代码，执行点与父进程相同
控制权交给另外一个进程，父进程和子进程就绪态