操作系统笔记2

进程

程序的概念：程序就是一个指令序列，早期的计算机只支持单道程序，程序是静态的

引入多道程序技术以后，为了方便操作管理，完成各个程序并发执行，引入了进程，进程实体的概念，进程是动态的

内存中同时放入多道程序，各个程序的代码，运算数据存放的位置不同，操作系统通过进程控制块（PCB）来描述进程的各种信息，如程序代码存放位置

进程实体：程序段，数据段PCB三部分组成了进程实体，一般情况下称为进程，创建进程就是创建PCB，撤销进程就是撤销PCB

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PCB是进程存在的唯一标志

进程是进程定义的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

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进程控制块PCB

1.PCB中记录了操作系统所需的，用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息

2.PCB的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个独立运行的基本单位，可以与其他进程并发进行

3.操作系统对并发的执行就是通过对PCB进行控制和管理来实现的

进程的组织

进程的组织方式有两种，链接方式和索引方式

链接方式

就是按照进程状态将PCB分为多个队列

操作系统持有指向多个队列的指针

优先级别高的进程放在队头

索引方式

根据进程的不同建立几张索引表

操作系统持有各个索引表的指针

进程的状态及转换

总览

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进程的状态

进程是程序的一次执行，在执行的过程中，有的程序被CPU处理，有的又需要等待CPU，所以进程的状态在不断的变化，为了方便队进程的管理，操作系统需要将进程分为几种状态

运行态（Running）:占用CPU，并在CPU上运行，单核的CPU每一时刻最多只能处理一个进程，双核可以同时处理两个进程

就绪态(Ready):已经具备运行条件，但是没有空闲的CPU，所以暂时不能运行

注意:就绪态此时已经拥有除了CPU以外的所有资源，一旦有CPU，立马可以进行运行

阻塞态（Waiting/Blocked）:等待某一件事而不能运行，等待操作系统分配打印机，等待读磁盘的操作等。

上面是基本的状态，下面是另外的两种状态

进程创建之前

创建态：又称新建态，进程正在被创建，操作系统为进程分配资源，初始化PCB

进程运行之后

终止态：进程从系统中撤销，操作系统回收进程拥有的资源，撤销PCB

状态转换

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原语对进程的控制

知识回顾

什么是原语：原语是一种特殊的程序，最接近硬件的部分，这种程序的运行具有原子性，运行时间短，调用频繁

原语的特点是执行期间不允许中断，一气呵成，这种不可中断的操作为原子操作

原语一般包括设备驱动，CPU切换

进程控制

对系统中的进程进行有效的管理，创建新的进程，撤销已有的进程，实现进程切换的功能

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操作系统通过原语来进行进程的控制

进程控制的五种原语

五种原语：创建，中止，唤醒，阻塞，切换

1.进程的创建原语

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2.进程的中止原语

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3.进程的唤醒原语 4.进程的阻塞原语

进程的唤醒源于和进程的阻塞原语必须成对使用

阻塞原语：由运行态到阻塞态，由系统的自我调用实现

唤醒原语：由阻塞态到运行态

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5.进程的切换原语

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进程的通信

进程间的通信(IPC) 指的是两个进程之间产生数据交互

进程是分配系统资源的单位(包括内存地址空间)，因此个进程拥有的内存地址空间相互独立

因此需要操作系统的支持完成进程之间的通信

共享存储

进程可以申请共享存储区，可以被其他进程所共享。 P向Q传递数据，可以P 向共享存储区传递数据，Q从共享存储区提取数据。如果多进程共享存储，可以存在冲突，所以要保证各个进程对共享空间的访问应该是互斥的。

基于存储区的共享方式：操作系统只负责划分区域，而数据形式和存放位置由通信进程控制，而不是操作系统，是一种高级的通信方式

基于数据结构的共享方式：低级的通信方式

消息传递

进程间的数据交换以格式化的消息为单位，进程通过操作系统提供的”发送消息/接收消息”两个原语进行数据交换

分为直接通信方式：消息发送进程要指明接收进程的ID

间接通信方式：通过信箱间接的通信，信箱通信方式

管道通信

对于第5条的补充，解决方案有两种：1.一个管道允许多个写进程，一个读进程

2.允许多个写进程，多个读进程，但是系统会让各个进程轮流从管道中读数据

写进程往管道写数据，即使管道没被写满，只要管道没空，读进程就可以从管道读数据

读进程从管道读数据，即便是管道没被读空，只要管道没满，写进程就可以往管道写数据