进程与调度

进程概念

程度：静态，存放在磁盘里的可执行文件。

进程：动态，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。

进程组织与控制

进程的组成PCB

PID：操作系统为该进程分配一个唯一的、不重复的id。

操作系统记录PID、进程所属用户ID以及进程分配了哪些资源与进行情况。

这些信息保存在进程控制块中PCB。

操作系统需要对各个并发运行的进程进行管理，但凡管理时所需要的信息都放在PCB中。

PCB是进程存在的唯一标志。

• 进程描述信息
  • PID
  • UID
• 进程控制和管理信息
  • CPU、磁盘、网络流量使用统计
  • 进程当前状态：就绪态/阻塞态/运行态
• 资源分配清单
  • 正在使用哪些文件
  • 正在使用哪些内存区域
  • 正在使用哪些I/O设备
• 处理机相关信息
  • 用于实现进程切换

程序段、数据段

组成

• PCB
• 程序段
  • 程度的代码，指令序列
• 数据段
  • 运行过程中产生的各种数据

PCB是给OS用的，程序段与数据段是给进程使用的。

进程的特征

• 动态性
  • 动态性是进程最基本的特性
  • 进程是程序的一次执行过程，动态产生、变化和消亡
• 并发性
  • 内存中有多个进程实体，可并发执行
• 独立性
  • 进程能独立运行，独立获取资源与独立接受调度的基本单位
• 异步性
  • 各进程按独立、不可知的速度向前推进。
  • 会导致程序执行结果的不确定性
• 结构性
  • 每个进程都配有一个PCB

进程的状态与转换

进程的组织方式（各个进程PCB的组织方式）

• 链接方式
  • 按照进程状态将PCB分为多个队列
  • 操作系统有指向各个队列的指针
• 索引方式
  • 根据进程状态不同建立几张索引表
  • 操作系统有指向各个索引表的指针

进程控制

进程控制就是要实现进程状态转换
用原语实现进程控制。
原语的执行具有“原子性”，一气呵成，期间不允许被中断。

如果不能一气呵成可能会导致OS中的某些关键数据结构信息不统一会影响系统进行别的管理工作。

可以用“关中断指令”和“开中断指令”这两各特权指令实现原子性。

CPU执行了“关中断指令”之后就不再例行检查终端信号，直到执行“开中断指令”之后才会恢复检查。
无论哪个进程控制原语，无非是三类事情

• 更新PCB中的信息
  • 所有进程控制原语一定会修改进程状态标志
  • 剥夺当前运行进程的CPU使用权必然需要保存其运行环境
  • 某进程开始运行前必然要恢复运行环境
  • 将PCB插入合适的队列
  • 分配/回收资源