PCB

PCB.PNG

從結構上刻恭,進程可以分為程序段翠订,數(shù)據(jù)段和進程控制塊(PCB)腰根,其中PCB是最重要的激才。

一.PCB的概念

??進程控制塊(Processing Control Block)是操作系統(tǒng)中的一個重要的數(shù)據(jù)結構,用來管理和控制和進程的信息额嘿,它是一個程序在多道程序下能夠獨立運行的基本單位瘸恼,成為可以并發(fā)執(zhí)行的進程〔嵫或者說东帅,OS是通過進程數(shù)據(jù)塊來實現(xiàn)對并發(fā)執(zhí)的進程管理和控制的。

二.PCB組成:

??1.程序ID(PID球拦,進程句柄):它是唯一的靠闭,一個進程對應一個ID帐我。PID一般是整形數(shù)字。
??2.特殊信息:一般分系統(tǒng)進程愧膀,用戶進程拦键,或者內核進程等。
??3.進程狀態(tài):運行檩淋、阻塞芬为、就緒,表示進程現(xiàn)在運行狀態(tài)蟀悦。
??4.優(yōu)先級:表示獲得CPU控制權級的大小媚朦。
??5.通信信息:進程之間的通信關系反應,操作系統(tǒng)會提供通信信道日戈。
??6.現(xiàn)場保護區(qū):保護阻塞的進程用询张。
??7.資源需求,分配控制信息浙炼。
??8.進程實體信息:指明程序路徑和名稱瑞侮,進程數(shù)據(jù)在物理內存還是在交換分區(qū)。
??9.其他信息:工作單位鼓拧,工作區(qū),文件信息等越妈。

三.PCB包含內容:

1季俩、進程標識符信息
??每個進程都必須有一個唯一的標識符,可以是字符串梅掠,也可以是一個數(shù)字酌住。UNIX系統(tǒng)中就是一個整型數(shù)。在進程創(chuàng)建時由系統(tǒng)賦予阎抒。進程標識符用于唯一的標識一個進程酪我。一個進程通常有以下兩種標識符。
??(1)外部標識符:由創(chuàng)建者提供且叁,通常是由字母都哭、數(shù)字組成,往往是用戶(進程)訪問該進程使用逞带。外部標識符便于記憶欺矫,如:計算進程、打印進程展氓、發(fā)送進程穆趴、接收進程等。
??(2)內部標識符:為了方便系統(tǒng)使用而設置的遇汞。在所有的OS中未妹,都為每一個進程賦予一個唯一的整數(shù)簿废,作為內部標識符。它通常就是一個進程的符號络它,為了描述進程的家族關系族檬,還應該設置父進程標識符以及子進程標識符。還可以設置用戶標識符酪耕,來指示該進程由哪個用戶擁有导梆。
2.處理機狀態(tài)信息
??說明進程當前狀態(tài),為了管理的方便迂烁,系統(tǒng)設計時會將相同的狀態(tài)的進程組成一個隊列看尼,如就緒進程隊列,等待進程則要根據(jù)等待的事件組成多個等待隊列盟步,如等待打印機隊列藏斩、等待等。處理機狀態(tài)信息主要是由處理機各種寄存器中的內容所組成却盘。
??通用寄存器:又稱為用戶可視寄存器狰域,可被用戶程序訪問,用于暫存信息黄橘。
??指令寄存器:存放要訪問的下一個指令的地址兆览。
??程序狀態(tài)字PSW:其中包含狀態(tài)信息。(條件碼塞关、執(zhí)行方式抬探、中斷屏蔽標志)
??用戶棧指針:每個用戶進程由一個或多個與之相關的系統(tǒng)棧,用戶存放過程和系統(tǒng)調用參數(shù)及調用地址帆赢。棧指針指向該棧的棧頂小压。
3.進程調度信息
在PCB中還存放了一些與進程調度和進程對換有關的信息。
(1)進程的狀態(tài)椰于。指明進程當前的狀態(tài)怠益,作為進程調度和對換時的依據(jù)。
(2)進程的優(yōu)先級瘾婿。用于描述進程使用處理機的優(yōu)先級別的一個整數(shù)蜻牢,優(yōu)先級高的進程優(yōu)先獲得處理機。
(3)進程調度所需要的其他信息憋他。(進程已等待CPU的時間總和孩饼、進程已執(zhí)行的時間總和)
(4)事件。這是進程由執(zhí)行狀態(tài)轉變?yōu)樽枞麪顟B(tài)所等待發(fā)生的事件竹挡。(阻塞原因)
進程上下文:
是進程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述镀娶。包括計算機系統(tǒng)與執(zhí)行該進程有關的寄存器的值、程序段在經過編譯以后形成的機器指令代碼集揪罕、數(shù)據(jù)集以及各種棧和PCB結構梯码”Ρ茫可按一定的執(zhí)行層次組合,如用戶上下級轩娶,系統(tǒng)上下級儿奶。
進程存放的唯一標志:
在進程的整個生命周期,系統(tǒng)都是通過PCB對進程控制和管理的鳄抒,所以闯捎,PCB是進程存在的唯一標識。

四.PCB的組織方式

1.線性表方式:不論進程的狀態(tài)如何许溅,將所有的PCB連續(xù)地存放在內存的系統(tǒng)區(qū)瓤鼻。這種方式適用于系統(tǒng)中進程數(shù)目不多的情況。
2.索引表方式:該方式是線性表方式的改進贤重,系統(tǒng)按照進程的狀態(tài)分別建立就緒索引表茬祷、阻塞索引表等。
3.鏈接表方式:系統(tǒng)按照進程的狀態(tài)將進程的PCB組成隊列并蝗,從而形成就緒隊列祭犯、阻塞隊列、運行隊列等滚停。

五.進程的狀態(tài)及其轉換

1.進程的三種狀態(tài):
(1)就緒狀態(tài)(Ready)
當進程已經分配到除CPU以外的所有必要的資源后沃粗,只要能再獲得處理機,就可以立即執(zhí)行键畴。
(2)執(zhí)行狀態(tài)(Running)(運行狀態(tài))
指進程已獲得處理機而執(zhí)行的狀態(tài)陪每。
(3)阻塞狀態(tài)(Block)(等待狀態(tài))
進程因為發(fā)生某個事件而暫停執(zhí)行時的狀態(tài)(如:請求I/O、申請緩沖空間等)镰吵。有時也稱“等待”狀態(tài)或“睡眠”狀態(tài)。
2.進程的狀態(tài)轉換
(1)就緒-執(zhí)行:調度
(2)執(zhí)行-等待(阻塞):等待某個事件而發(fā)生睡眠
(3)等待(阻塞)-就緒:因等待事件發(fā)生而喚醒
(4)執(zhí)行-就緒:時間片用完或出現(xiàn)高優(yōu)先級

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