操作系統(tǒng)-進(jìn)程

1.1進(jìn)程的定義(操作系統(tǒng)71頁(yè))

  • 一個(gè)正在執(zhí)行的程序
  • 一個(gè)正在計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序?qū)嵗?/li>
  • 能分配給處理器并由處理器執(zhí)行的實(shí)體
  • 由一組執(zhí)行指令娃兽、一個(gè)當(dāng)前狀態(tài)和一組相關(guān)的系統(tǒng)資源表征的活動(dòng)單元

1.2進(jìn)程的元素

  • 標(biāo)識(shí)符
  • 狀態(tài)
  • 優(yōu)先級(jí)
  • 程序計(jì)數(shù)器
  • 內(nèi)存指針
  • 上下文數(shù)據(jù)
  • I/o狀態(tài)信息

1.3兩狀態(tài)進(jìn)程模型(操作系統(tǒng)74頁(yè))

操作系統(tǒng)時(shí)刻跟蹤記錄進(jìn)程在內(nèi)存空間運(yùn)行軌跡,新的進(jìn)程狀態(tài)是未運(yùn)行狀態(tài)泡垃,當(dāng)進(jìn)程狀態(tài)被中斷盹沈,分派器會(huì)選擇一個(gè)新進(jìn)程運(yùn)行崎弃,前進(jìn)程由運(yùn)行態(tài)轉(zhuǎn)為未運(yùn)行態(tài)乘客。等待執(zhí)行的進(jìn)程會(huì)放在等待隊(duì)列中。

1.4進(jìn)程創(chuàng)建和終止(操作系統(tǒng)74頁(yè))

進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)撮弧,操作系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建管理進(jìn)程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)潘懊,并且分配給它對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址空間姚糊。
進(jìn)程引發(fā)創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程叫派生進(jìn)程。父進(jìn)程派生子進(jìn)程授舟。
進(jìn)程中止:多種終止原因救恨。

1.5五狀態(tài)模型(操作系統(tǒng)75頁(yè))

  • 運(yùn)行態(tài):當(dāng)只有一個(gè)處理器,最多只有一個(gè)進(jìn)程處于當(dāng)前狀態(tài)
  • 就緒態(tài):已在內(nèi)存中并可以執(zhí)行
  • 阻塞:已在內(nèi)存中等待一個(gè)事件
  • 新建態(tài):新創(chuàng)建進(jìn)程释树,操作系統(tǒng)未把它加入可執(zhí)行進(jìn)程組肠槽,通常已經(jīng)創(chuàng)建未加載到內(nèi)存中
  • 退出態(tài):操作系統(tǒng)從可執(zhí)行進(jìn)程組中釋放的進(jìn)程、自身停止奢啥、某種原因被取消
  • 阻塞\掛起態(tài):進(jìn)程已在外存中等待一個(gè)事件
  • 就緒\掛起態(tài):進(jìn)程已在外存秸仙,只要載入內(nèi)存可執(zhí)行

新建態(tài)的進(jìn)程操作系統(tǒng)只會(huì)把進(jìn)程的信息保存到進(jìn)程表,進(jìn)程的執(zhí)行代碼不在內(nèi)存中桩盲,程序保留在外存寂纪。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換事件(操作系統(tǒng)76頁(yè))

1.6操作系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)(操作系統(tǒng)82頁(yè))

內(nèi)存表:跟蹤內(nèi)存和外存,包含:

  • 分配給進(jìn)程的內(nèi)存
  • 分配進(jìn)程外存
  • 內(nèi)存塊虛存塊任何保護(hù)屬性赌结、如那些進(jìn)程可以訪問(wèn)某些共享內(nèi)存區(qū)域
  • 管理虛存需要信息
    IO表:
  • IO設(shè)備和通道
  • IO狀態(tài)(可用捞蛋、已分配進(jìn)程)
  • IO傳送源和目標(biāo)內(nèi)存單元
    文件表
  • 文件是否存在
  • 文件外存位置
  • 狀態(tài)和屬性信息
  • 進(jìn)程表
  • 進(jìn)程位置
  • 進(jìn)程映像:程序、數(shù)據(jù)柬姚、棧拟杉、屬性的集合。

進(jìn)程控制塊信息分三類(操作系統(tǒng)83頁(yè))

  • 進(jìn)程標(biāo)識(shí)信息
  • 進(jìn)程狀態(tài)信息
  • 進(jìn)程控制信息

1.7進(jìn)程執(zhí)行模式(操作系統(tǒng)87頁(yè))

  • 用戶模式
    用戶進(jìn)程一般在該模式下運(yùn)行
  • 內(nèi)核模式
    完全控制操作系統(tǒng)重要功能:
  • 進(jìn)程管理:進(jìn)程創(chuàng)建或終止
  • 內(nèi)存管理:進(jìn)程分配內(nèi)存空間
  • IO管理:緩沖區(qū)管理
  • 支持功能:中斷管理

1.8進(jìn)程切換(操作系統(tǒng)88頁(yè))

什么時(shí)候切換進(jìn)程:

  • 系統(tǒng)中斷
  • 時(shí)鐘中斷
  • IO中斷
  • 內(nèi)存失效

出現(xiàn)中斷量承,處理器會(huì)做如下工作

  • 將程序計(jì)數(shù)器置為中斷處理程序的開始地址

  • 從用戶模式切換到內(nèi)核模式搬设,以便處理代碼包含特權(quán)指令

  • 處理器繼續(xù)取指階段,并取中斷處理進(jìn)程的第一條指令來(lái)服務(wù)該中斷撕捍,將已中斷進(jìn)程上下文保存到中斷進(jìn)程的進(jìn)程控制塊拿穴。

上下文:中斷處理程序所有可能改變的信息,以及恢復(fù)被中斷程序需要所有信息卦洽,必須保存進(jìn)程控制塊部分。

完整進(jìn)程切換步驟:

  • 保存處理器上下文
  • 更新當(dāng)前處于運(yùn)行態(tài)進(jìn)程的進(jìn)程控制塊
  • 把該進(jìn)程的進(jìn)程控制塊移到相應(yīng)隊(duì)列
  • 選擇另外一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行
  • 更新所選進(jìn)程的進(jìn)程控制塊斜棚,把進(jìn)程狀態(tài)改為運(yùn)行態(tài)
  • 更新內(nèi)存管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  • 載入程序計(jì)數(shù)器和其他寄存器阀蒂,將處理的上下文恢復(fù)為所選進(jìn)程上次退出運(yùn)行的上下文

2.1UNIX進(jìn)程管理(操作系統(tǒng)91頁(yè))

UNIX有9種進(jìn)程狀態(tài):

  • 用戶運(yùn)行
  • 內(nèi)核運(yùn)行
  • 就緒,并駐留在內(nèi)存中
  • 休眠弟蚀,并駐留在內(nèi)存中
  • 就緒蚤霞,被交換
  • 休眠,被交換
  • 被搶占
  • 創(chuàng)建
  • 僵死
    UNIX進(jìn)程映像
  • 用戶級(jí)上下文
  • 寄存器上下文
  • 系統(tǒng)級(jí)上下文

2.2進(jìn)程控制(操作系統(tǒng)94頁(yè))

UNIX創(chuàng)建進(jìn)程由內(nèi)核系統(tǒng)使用fork實(shí)現(xiàn)

  • 在進(jìn)程表為新進(jìn)程分配一個(gè)空項(xiàng)
  • 為子進(jìn)程分配一個(gè)唯一進(jìn)程標(biāo)識(shí)符
  • 復(fù)制父進(jìn)程的進(jìn)程映像义钉,共享內(nèi)存外
  • 增加父進(jìn)程擁有文件的計(jì)數(shù)器
  • 將子進(jìn)程處就緒態(tài)
  • 將子進(jìn)程ID返回給父進(jìn)程昧绣,將0返回給子進(jìn)程

所有這些工作在父進(jìn)程內(nèi)核模式執(zhí)行,完成后繼續(xù)分派器例程工作一部分如下三種之一

  • 停留在父進(jìn)程中捶闸,控制權(quán)返回用戶模式下父進(jìn)程調(diào)用fork位置
  • 處理器控制權(quán)交給子進(jìn)程夜畴,子進(jìn)程執(zhí)行代碼拖刃,執(zhí)行點(diǎn)與父進(jìn)程相同
  • 控制權(quán)交給另外一個(gè)進(jìn)程,父進(jìn)程和子進(jìn)程就緒態(tài)
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