操作系统之进程--基础知识

1.进程和进程控制块

可以把进程当成由一组元素组成的实体 。进程的两个基本的元素是程序代码 和代码相关联的数据集 。
在进程执行时，任意给定一个时间，进程都可以唯一地被表征为以下元素：

• 标识符
• 状态
• 程序计数器
• 内存指针
• 上下文数据
• I/O状态信息
• 记账信息

前述的列表信息存放在一个叫做进程控制块的数据结构中，该控制块由操作系统创建和管理。

2.进程状态

2.1 两状态进程模型

2.2 五状态模型

• 运行态
• 就绪态
• 阻塞/等待态
• 新建态
• 退出态

加入挂起态后：

• 运行态
• 就绪态
• 阻塞态
• 阻塞/挂起态
• 就绪/挂起态
• 新建态
• 退出态

定义挂起进程：

• 进程不能立即执行。
• 进程可能是或不是正在等待一个事件。如果是，阻塞条件不依赖于挂起条件，阻塞事件的发生不会使进程立即被执行。
• 为阻止进程执行，可以通过代理把这个进程置于挂起状态，代理可以是进程自己，也可以是父进程或操作系统。
• 除非代理显式地命令系统进行状态转换，否则进程无法从这个状态中转移。

3.进程描述

3.1 操作系统的控制结构
操作系统维护着4种不同类型的表：内存、I/O、文件和进程。
内存表 用于跟踪内(实)存和外存(虚拟内存)。
内存表必须包括以下信息：

• 分配给进程的内存
• 分配给进程的外存
• 内存块或虚拟内存块的任何保护属性
• 管理虚拟内存所需要的任何信息

I/O表 管理计算机系统中的I/O设备和通道。
文件表 提供关于文件是否存在、文件在外存中的位置、当前状态和其他属性的信息。
进程表 中对内存、I/O和文件的直接或间接引用。

3.2 进程控制结构

进程位置
属性的集合称作进程控制块。程序、数据、栈和属性的集合称作进程映像。
操作系统维护的进程表必须表明每个进程映像中每页的位置。

进程属性
可以把进程控制块分成三类：

• 进程标志信息
• 处理器状态信息
• 进程控制信息

4.进程控制

4.1执行模式

非特权态称作用户态，特权态可称作系统态、控制态或内核态。

4.2 进程创建

1. 给新进程分配一个唯一的进程标识符
2. 给进程分配空间
3. 初始化进程控制块
4. 设置正确的连接
5. 创建或扩充其他数据结构

4.3 进程切换

何时切换进程
中断：与当前正在运行的进程无关的某种类型的外部事件相关，如完成一次I/O操作。
陷阱：与当前正在运行的进程所产生的错误或异常条件相关，如非法的文件访问。

模式切换
如果存在一个未处理的中断，处理器需要做以下工作：

1. 把程序计数器置成中断处理程序的开始地址。
2. 从用户态切换到内核态，使得中断处理代码可以包含有特权的指令。

进程状态的变化
发生模式切换可以不改变正处于运行态的进程状态，在这种情况下，保存上下文和以后恢复上下文环境只需要很少的开销。