进程管理和处理机调度
2020-03-27 10:35:21 0 举报
AI智能生成
操作系统第三章思维导图
作者其他创作
大纲/内容
进程管理和处理机调度
认识进程
什么是进程
正在计算机上执行的程序
能分配给处理器执行的实体
具有以下特征的活动单元
一组指令序列的执行
一个当前状态和相关的系统资源集
为什么存在进程
一个程序的两次运行过程需要各自独立,独立占用CPU执行解码指令,独立占用资 源,独立处理各自的数据
操作系统需要引进“子进程”,使大程序的程序段可以并发,加快程序推进,提高 CPU利用率
引入进程目的
使用“进程”描述每一个程序的每一次动态执行过程
通过“进程实体”管理一个程序的每一个执行过程
进程和进程管理
进程和程序的区别
程序:完成一件事情的代码序列
进程:一个程序的动态执行过程
程序时静态的,进程是动态的
程序只包含代码,进程包括要运行的代码、代码要处理的数据、运行过程当中的状 态参数
进程和程序关联
进程是操作系统为了管理控制程序的运行而加设的一个概念和实体
程序不运行,就没有进程,一个进程是一个程序的动态执行过程
一个程序可能对应多个进程
几个概念区分
作业:用户提交给系统的一个任务(用于人机之间交互)
批作业=程序+数据+作业控制说明书
交互作业=程序+数据+交互命令
程序:程序是作业的组成部分
进程:一个程序的一次动态执行过程
进程的特征
动态特征:有生命周期
并发特征:在一个时间段内部处在宏观运行状态
独立特征:独立占有资源,独立参与CPU调度
异步特征:运行推进速度不可预知
结构特征:PCB+进程体
进程结构组成
进程控制块PCB(Program Control Block)
进程标识:系统识别进程的标志
外部标识(进程的外部名):进程创建者提供的进程名字,一般是字符串
内部标识(进程的内部名,pid):系统为进程命名的一个代码,通常是一个整型 数
调度信息
进程优先数:描述进程紧迫性的信息(优先级)
进程状态信息:描述进程当前处于何种状态
其他调度信息:进程等待时间、运行时间、剩余的运行时间等
处理机信息(进程上下文)
作用:进程被中断时,该进程的CPU现场信息保存在自己的PCB内,重新获得CPU 的时候从此处恢复现场信息, 继续运行
内容
通用寄存器的内容(数据寄存器,段寄存器)
程序状态字PSW(program state word)的值
程序计数器PC(program count)的值
进程的堆栈指针
程序代码和数据集所在的内存地址
资源清单,记载进程请求资源和已经占有资源的情况
同步和通信信息
外存地址
家族信息
链接指针
进程控制信息:系统对进程实施控制的依据
进程体:程序代码和数据集
进程控制和进程调度
原语
概念:原语是机器指令构成的实现特定功能的小程序
特性:贴近底层(机器指令),运行原子性(不可中断)、系统小程序
类别
进程控制原语
功能:实现进程管理和状态切换
具体:进程创建、进程撤销、阻塞、唤醒、进程挂起、进程激活、进程调度原语
进程控制原语
功能:实现进程之间通信
具体:消息发送、消息接收原语
资源管理用的原语:请求、释放资源原语
资源互斥与同步用的原语:解决资源互斥访问,P操作原语和V操作原语
进程控制
管理控制一个进程的生命周期
创建新进程-撤销结束进程
阻塞和唤醒进程
挂起和激活进程
管理控制多个进程的并发
进程同步和进程互斥
进程通信
进程调度
描述:根据进程当前状态决定哪个进程获得CPU,以及占用多长时间;将CPU分给 进程
按调度方式分类
非抢占式调度(当前进程主动放弃处理机控制权)
(1)进程运行完毕退出
(2)运行受阻
(3)运行出错,非正常终止
(4)遇到不可挽回的故障
抢占式调度(剥夺式调度,用于有实时需求的系统)
(1)主要指在系统正常运行期间,某个事件出现,系统强迫使正在运行的程序停下 来,将CPU控制权交给其他进程
(2)思想源自对高紧迫度作业的响应
进程状态转换
运行状态:进程获得CPU进入运行的一种状态 (单CPU每次只能执行一个进程)
就绪状态:进程尚未获得CPU使用权的一种状态
阻塞状态:进程因为某种要求的不到满足,只好等待,称之为运行“受阻” ( 阻 塞状态无权获得CPU)
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