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1、3.进程的状态及其变迁进程的状态及其变迁1)1)进程的基本状态及其变迁进程的基本状态及其变迁进程的基本状态及其变迁进程的基本状态及其变迁进程有三个基本状态：进程有三个基本状态：进程有三个基本状态：进程有三个基本状态：就绪就绪就绪就绪状态、状态、状态、状态、执行执行执行执行状态与状态与状态与状态与阻塞阻塞阻塞阻塞状态。状态。状态。状态。进程在运行过程中必处于这三个基本状态之一。进程在运行过程中必处于这三个基本状态之一。进程在运行过程中必处于这三个基本状态之一。进程在运行过程中必处于这三个基本状态之一。就绪状态就绪状态就绪状态就绪状态：进程获得必要资源，例如内存等，已经具备：进程获得必要资源，例如
2、内存等，已经具备：进程获得必要资源，例如内存等，已经具备：进程获得必要资源，例如内存等，已经具备了执行条件，只是没有空闲的了执行条件，只是没有空闲的了执行条件，只是没有空闲的了执行条件，只是没有空闲的CPUCPU，处于等待，处于等待，处于等待，处于等待CPUCPU的的的的状态。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的状态。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的状态。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的状态。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的PCBPCB表排成一个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，表排成一个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，表排成一个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，表排
3、成一个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，这些队列称为就绪队列。这些队列称为就绪队列。这些队列称为就绪队列。这些队列称为就绪队列。阻塞阻塞执行执行就绪就绪1 1执行状态：执行状态：进程已经获得必要的资源及进程已经获得必要的资源及进程已经获得必要的资源及进程已经获得必要的资源及CPUCPU，它的程，它的程，它的程，它的程序正在执行中，这时进程的状态称为执行状态。在多序正在执行中，这时进程的状态称为执行状态。在多序正在执行中，这时进程的状态称为执行状态。在多序正在执行中，这时进程的状态称为执行状态。在多处理机系统中，可以有多个进程处于执行状态。在单处理机系统中，可以有多个进程处于执行状态。在单处
4、理机系统中，可以有多个进程处于执行状态。在单处理机系统中，可以有多个进程处于执行状态。在单处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态，系统处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态，系统处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态，系统处理机系统中，只能有一个进程处于执行状态，系统应尽量保证一个应尽量保证一个应尽量保证一个应尽量保证一个CPUCPU上总有一个处于执行状态的进程，上总有一个处于执行状态的进程，上总有一个处于执行状态的进程，上总有一个处于执行状态的进程，使使使使CPUCPU得到充分的利用。得到充分的利用。得到充分的利用。得到充分的利用。阻塞状态：阻塞状态：进程因某等待事件发生（例如进程因某
5、等待事件发生（例如进程因某等待事件发生（例如进程因某等待事件发生（例如I/OI/O请求、某请求、某请求、某请求、某些原语操作等）而处于暂停执行的状态，此时即使将些原语操作等）而处于暂停执行的状态，此时即使将些原语操作等）而处于暂停执行的状态，此时即使将些原语操作等）而处于暂停执行的状态，此时即使将CPUCPU分配给它，它的程序也无法执行。在系统中，将分配给它，它的程序也无法执行。在系统中，将分配给它，它的程序也无法执行。在系统中，将分配给它，它的程序也无法执行。在系统中，将处于阻塞状态的进程的处于阻塞状态的进程的处于阻塞状态的进程的处于阻塞状态的进程的PCBPCB表排成一个队列，或因阻表排成一
6、个队列，或因阻表排成一个队列，或因阻表排成一个队列，或因阻塞原因不同而将进程的塞原因不同而将进程的塞原因不同而将进程的塞原因不同而将进程的PCBPCB表排在不同的队列中，这表排在不同的队列中，这表排在不同的队列中，这表排在不同的队列中，这些队列称为阻塞队列。些队列称为阻塞队列。些队列称为阻塞队列。些队列称为阻塞队列。2 2四种状态变迁四种状态变迁四种状态变迁四种状态变迁就绪就绪执行执行执行执行就绪就绪执行执行阻塞阻塞阻塞阻塞就绪就绪创建创建就绪就绪分配有分配有关资源关资源执行执行调调度度时时间间片片完完阻塞阻塞等待事件等待事件唤醒唤醒撤销撤销执行结束执行结束3 32)进程的活动与静止状态进程的
7、活动与静止状态进程挂起进程挂起?静止状态静止状态?目的目的?激活激活?活动阻塞活动阻塞执行执行活动就绪活动就绪静止就绪静止就绪静止阻塞静止阻塞又增加了下面六种情况又增加了下面六种情况活动就绪活动就绪静止就绪静止就绪活动阻塞活动阻塞静止阻塞静止阻塞静止阻塞静止阻塞静止就绪静止就绪静止就绪静止就绪活动就绪活动就绪静止阻塞静止阻塞活动阻塞活动阻塞执行执行静止就绪静止就绪4 42.2 OS内核及进程控制内核及进程控制2.2.1 OS内核内核1处理机的执行状态处理机的执行状态uu核心态核心态核心态核心态：由设备中断、异常、自陷、信号（即软中：由设备中断、异常、自陷、信号（即软中：由设备中断、异常、自陷、
8、信号（即软中：由设备中断、异常、自陷、信号（即软中断）等进入，这种状态具有较高的特权，允许使用断）等进入，这种状态具有较高的特权，允许使用断）等进入，这种状态具有较高的特权，允许使用断）等进入，这种状态具有较高的特权，允许使用全部机器资源与机器指令，是操作系统程序执行时全部机器资源与机器指令，是操作系统程序执行时全部机器资源与机器指令，是操作系统程序执行时全部机器资源与机器指令，是操作系统程序执行时的状态。的状态。的状态。的状态。uu用户态用户态用户态用户态：处理机在这种状态下只能使用指定的机器：处理机在这种状态下只能使用指定的机器：处理机在这种状态下只能使用指定的机器：处理机在这种状态下只能
9、使用指定的机器指令，不能使用如指令，不能使用如指令，不能使用如指令，不能使用如I/OI/O、改变机器状态、修改存储保、改变机器状态、修改存储保、改变机器状态、修改存储保、改变机器状态、修改存储保护等指令，并且只允许访问用户自己的存储区，是护等指令，并且只允许访问用户自己的存储区，是护等指令，并且只允许访问用户自己的存储区，是护等指令，并且只允许访问用户自己的存储区，是用户程序执行时的状态。用户程序执行时的状态。用户程序执行时的状态。用户程序执行时的状态。5 52操作系统内核操作系统内核 1)内核定义内核定义 裸机裸机?操作系统是在裸机上添加多层软件形成的。操作系统是在裸机上添加多层软件形成的。
10、通常将与硬件紧密相关的部分，如中断处通常将与硬件紧密相关的部分，如中断处理程序、设备驱动程序及进程从创建到撤消理程序、设备驱动程序及进程从创建到撤消包括进程状态变迁中用到的公共操作等集中包括进程状态变迁中用到的公共操作等集中在一起，常驻内存，作为裸机上添加的第一在一起，常驻内存，作为裸机上添加的第一层软件，叫做层软件，叫做内核内核。6 62)内核功能内核功能 内核主要是为进程创造一个适宜的运行环境。内核主要是为进程创造一个适宜的运行环境。内核完成内核完成中断处理、进程控制、进程通信、中断处理、进程控制、进程通信、进程调度等操作及内存的分配与回收和设备进程调度等操作及内存的分配与回收和设备的驱动
11、等的驱动等。这些功能通常用原语来实现。这些功能通常用原语来实现。3)原语原语 原语原语原语原语是完成特定功能的程序段，是不可分割的是完成特定功能的程序段，是不可分割的是完成特定功能的程序段，是不可分割的是完成特定功能的程序段，是不可分割的原子操作原子操作原子操作原子操作(即操作时要屏蔽中断即操作时要屏蔽中断即操作时要屏蔽中断即操作时要屏蔽中断)。系统中有各种不同的原语，如进程控制的原语、系统中有各种不同的原语，如进程控制的原语、系统中有各种不同的原语，如进程控制的原语、系统中有各种不同的原语，如进程控制的原语、进程通信的原语等。进程通信的原语等。进程通信的原语等。进程通信的原语等。原语操作包括
12、涉及原语操作包括涉及原语操作包括涉及原语操作包括涉及CPUCPU管理，存储管理，设备管理，存储管理，设备管理，存储管理，设备管理，存储管理，设备管理，文件管理的各种基本操作。管理，文件管理的各种基本操作。管理，文件管理的各种基本操作。管理，文件管理的各种基本操作。7 72.2.2 进程控制进程控制1进程控制功能进程控制功能 进程控制是操作系统内核中的组成部分。进程控制是操作系统内核中的组成部分。在操作系统中有两类进程：系统进程和用在操作系统中有两类进程：系统进程和用户进程。由进程控制对系统中所有进程实户进程。由进程控制对系统中所有进程实施有效地管理。进程控制施有效地管理。进程控制主要完成创建进
13、主要完成创建进程、撤消进程以及实现进程状态之间的转程、撤消进程以及实现进程状态之间的转换等工作换等工作。8 82进程控制方式进程控制方式管理程序负责制、进程家族制管理程序负责制、进程家族制1)管理程序负责制管理程序负责制 当作业进入系统时，由管理程序为其创当作业进入系统时，由管理程序为其创建进程、运行进程，直至完成任务予以撤消。建进程、运行进程，直至完成任务予以撤消。管理程序负责制的管理程序负责制的特点特点是进程之间关系平等，是进程之间关系平等，由管理程序统一管理。由管理程序统一管理。9 92）进程家族制）进程家族制 父进程、子进程父进程、子进程 特点特点是层次清晰、进程控制灵活、资源是层次清
14、晰、进程控制灵活、资源分配严格。是一种常用的管理与控制进程分配严格。是一种常用的管理与控制进程的方式。的方式。10102.2.3 进程控制原语进程控制原语1创建原语创建原语 create()1)1)功能功能功能功能2)2)引起创建的事件引起创建的事件引起创建的事件引起创建的事件 在采用进程家族制的系统中，进程一般由父进程创建在采用进程家族制的系统中，进程一般由父进程创建在采用进程家族制的系统中，进程一般由父进程创建在采用进程家族制的系统中，进程一般由父进程创建.引起创建的事件如下：引起创建的事件如下：引起创建的事件如下：引起创建的事件如下：uu当终端用户登录时，由终端子进程创建用户进程；当终端
15、用户登录时，由终端子进程创建用户进程；当终端用户登录时，由终端子进程创建用户进程；当终端用户登录时，由终端子进程创建用户进程；uu批处理系统中，作业调度程序为选出的作业创建进程；批处理系统中，作业调度程序为选出的作业创建进程；批处理系统中，作业调度程序为选出的作业创建进程；批处理系统中，作业调度程序为选出的作业创建进程；uu系统为合法用户建立服务进程；系统为合法用户建立服务进程；系统为合法用户建立服务进程；系统为合法用户建立服务进程；uu进程运行时可以创建子进程来协同完成任务。进程运行时可以创建子进程来协同完成任务。进程运行时可以创建子进程来协同完成任务。进程运行时可以创建子进程来协同完成任务
16、。11113)创建原语的实现过程 创建原语需要一些参数，如进程外部标识符、CPU初始状态S0、初始内存区M0、所需资源R0、优先级K0等。12122撤消原语撤消原语 destroy（）（）1)1)功能功能功能功能 策略有两种：策略有两种：策略有两种：策略有两种：uu一种是撤消一个具有指定标识符的进程，一种是撤消一个具有指定标识符的进程，一种是撤消一个具有指定标识符的进程，一种是撤消一个具有指定标识符的进程，uu另一种是撤消一个进程及其所有子孙进程，以防止另一种是撤消一个进程及其所有子孙进程，以防止另一种是撤消一个进程及其所有子孙进程，以防止另一种是撤消一个进程及其所有子孙进程，以防止形成不可控
17、制的孤儿进程。为了更好地保证系统的形成不可控制的孤儿进程。为了更好地保证系统的形成不可控制的孤儿进程。为了更好地保证系统的形成不可控制的孤儿进程。为了更好地保证系统的安全，通常使用后者。安全，通常使用后者。安全，通常使用后者。安全，通常使用后者。2)2)撤消进程的典型事件撤消进程的典型事件撤消进程的典型事件撤消进程的典型事件uu进程完成任务，正常结束时被撤消；进程完成任务，正常结束时被撤消；进程完成任务，正常结束时被撤消；进程完成任务，正常结束时被撤消；uu进程运行出现故障及错误时，被迫终止运行而被撤进程运行出现故障及错误时，被迫终止运行而被撤进程运行出现故障及错误时，被迫终止运行而被撤进程运
18、行出现故障及错误时，被迫终止运行而被撤消；消；消；消；uu进程运行时因外界干预而撤消，如系统发生死锁时进程运行时因外界干预而撤消，如系统发生死锁时进程运行时因外界干预而撤消，如系统发生死锁时进程运行时因外界干预而撤消，如系统发生死锁时需要撤消一些进程、父进程撤消子进程等。需要撤消一些进程、父进程撤消子进程等。需要撤消一些进程、父进程撤消子进程等。需要撤消一些进程、父进程撤消子进程等。13133)撤消原语的实现过程 参数为撤消进程的标识符n14143阻塞原语阻塞原语 blockblock（）（）（）（）1)功能功能 处于执行状态的进程自身被阻塞。阻塞原处于执行状态的进程自身被阻塞。阻塞原语能够暂
19、时剥夺执行进程使用语能够暂时剥夺执行进程使用CPU的权力，将的权力，将其置为阻塞状态并插入阻塞队列，引起进程调其置为阻塞状态并插入阻塞队列，引起进程调度。度。2)引起阻塞的典型事件引起阻塞的典型事件u 进程请求进程请求I/O服务，无论获得服务，无论获得I/O服务与否，通服务与否，通常都要暂时放弃常都要暂时放弃CPU；u 某些原语操作，如某些原语操作，如P操作等可能引起进程阻塞；操作等可能引起进程阻塞；u 某些系统进程工作时占用某些系统进程工作时占用CPU，无事可做时，无事可做时，则调用阻塞原语将自己阻塞。则调用阻塞原语将自己阻塞。15153)阻塞原语的实现过程16164唤醒原语唤醒原语 wak
20、eup（）（）1)功能功能 将唤醒进程的将唤醒进程的PCB表从阻塞队列移出，置表从阻塞队列移出，置为就绪状态，插入就绪队列，准备接受进程调为就绪状态，插入就绪队列，准备接受进程调度程序的下一次调度。度程序的下一次调度。2)唤醒进程的典型事件唤醒进程的典型事件u 进程请求的进程请求的I/O操作完成；操作完成；u某些原语操作，如某些原语操作，如V操作等可以解封阻塞进程操作等可以解封阻塞进程u某些系统进程有事可做时，用唤醒原语将其唤某些系统进程有事可做时，用唤醒原语将其唤醒。醒。17173)唤醒原语的实现过程18185 5挂起原语挂起原语挂起原语挂起原语 suspendsuspend（）（）（）（）
21、1)1)功能功能功能功能u活动就绪活动就绪活动就绪活动就绪静止就绪静止就绪静止就绪静止就绪u活动阻塞活动阻塞活动阻塞活动阻塞静止阻塞静止阻塞静止阻塞静止阻塞u执行执行执行执行静止就绪静止就绪静止就绪静止就绪2)2)挂起对象与挂起方式挂起对象与挂起方式挂起对象与挂起方式挂起对象与挂起方式 挂起对象：挂起对象：挂起对象：挂起对象：uu 进程请求挂起自身；进程请求挂起自身；进程请求挂起自身；进程请求挂起自身；uu 父进程挂起子进程。父进程挂起子进程。父进程挂起子进程。父进程挂起子进程。挂起方式如下：挂起方式如下：挂起方式如下：挂起方式如下：uu挂起一个具有指定标识符的进程；挂起一个具有指定标识符的进
22、程；挂起一个具有指定标识符的进程；挂起一个具有指定标识符的进程；uu挂起某个进程及其所有子孙进程。采用这种挂起方式可挂起某个进程及其所有子孙进程。采用这种挂起方式可挂起某个进程及其所有子孙进程。采用这种挂起方式可挂起某个进程及其所有子孙进程。采用这种挂起方式可以避免进程被挂起而其子孙进程仍在活动而带来的问题以避免进程被挂起而其子孙进程仍在活动而带来的问题以避免进程被挂起而其子孙进程仍在活动而带来的问题以避免进程被挂起而其子孙进程仍在活动而带来的问题19193)3)实现过程实现过程20206.激活原语 active（）（）1)功能功能u静止就绪静止就绪活动就绪活动就绪u静止阻塞静止阻塞活动阻塞活动阻塞2)激活对象激活对象u激活一个具有指定标识符的进程激活一个具有指定标识符的进程u父进程激活子进程父进程激活子进程3)实现过程实现过程21212222