进程管理

mac2024-10-26  9

进程管理

进程进程的概念进程与程序概念的区别程序的顺序执行程序的并发执行进程的特性进程的基本状态进程状态的转换进程组成部分进程映像(process image)进程控制块(Process Control Block,PCB) 进程的基本状态

进程

描述程序的执行过程,是实现多任务操作系统的基础。

进程的概念

进程是一个可并发执行程序在一个数据集上的一次运行过程,简单地说,进程就是程序的一次运行过程。

进程与程序概念的区别

进程是程序的一次运行过程。(动态) 程序是进程的一个组成部分,是进程的执行文本。(静态) 此外,进程与程序不是一一对应的关系,一个进程可以顺序执行多个程序,一个程序可以对应多个进程(一个程序可以被多次运行,一个程序可以同时运行(多开))

程序的顺序执行

程序的各操作步骤之间是依序执行的,程序与程序之间是串行执行的,这种执行程序的方式就称为顺序执行。顺序执行是单道程序系统中的程序的运行方式。 程序的顺序执行具有如下特点:

顺序性:只有一个操作完成后才会进行下一个操作,一个程序全部执行结束才会执行下一个程序。封闭性:程序在封闭的环境中运行,即程序运行时独占全部系统资源,只有程序本身才能改变程序的运行环境,因而程序的运行结果不受外界影响,结果只由程序本身决定。可再现性:程序执行的结果与运行的时间和速度无关,结果总是可再现的,即无论何时重复执行该程序都会得到同样的结果。

顺序执行的缺点:系统资源利用率很低

程序的并发执行

同时有多个程序在系统中运行,系统资源利用率大大提高。 特点:

间断性:并发程序之间相互影响而相互制约,导致程序运行过程的间断。没有封闭性:多个程序共享系统资源时,一个程序的运行可能受到其他程序的影响,其运行的过程和结果不完全由自身决定。不可再现性:由于没有了封闭性,并发程序的执行结果与执行的时间以及执行的速度有关,结果往往不可再现。

并发执行的潜在问题(缺点) 容易导致程序的过程与结果受影响(同时读写文件,引发冲突)

进程的特性

动态性:进程由创建而产生,由撤销而消亡,因调度而运行,因等待而停顿。进程由创建到消失的全过程被称为进程的生命周期。并发性:在同一时间段内有多个进程在系统中活动。宏观上是并发运行,微观上是交替运行。独立性:进程是可以独立运行的基本单位,是操作系统分配资源和调度管理的基本对象。因此,每个进程都独立地拥有各种必要的资源,独立的占有CPU的运行。异步性:每个进程都独立地执行,各自按照不可预知的速度向前推进。进程之间的协调运行由操作系统负责。

进程的基本状态

进程三个基本状态:

就绪态:进程分到了除CPU以外的所有资源(就绪队列)运行态:进程已经获得CPU,正在运行等待态:进程中某种资源不能得到满足,或希望的某事件尚未发生而暂停执行。(等待队列)

进程状态的转换

运行态->等待态:正在执行的进程因为等待某事件而进入等待队列,让出CPU资源。等待态->就绪态:等待的进程获得所需资源,等待CPU,进入就绪队列。运行态->就绪态:正在执行的进程时间片用完,或者有更高优先级的进程到来,则会进入就绪队列。就绪态->运行态:处于就绪状态的进程,当被进程调度程序调度后,即进入运行态。

进程组成部分

进程由程序、数据、进程控制块3个基本部分组成。 程序是进程执行的可执行代码,数据是进程所处理的对象,进程控制块用于记录有关进程的各种信息。

进程映像(process image)

某个时刻的进程的执行内容(指代码和数据)

进程控制块(Process Control Block,PCB)

进程的档案,为管理进程而设置的一个数据结构,用于记录进程的相关信息。 PCB是进程的代表,在进程的生存期中,系统通过PCB来感知进程,了解它的活动情况,通过它对进程实施控制和调度。

PCB记录了有关进程的所有信息,主要包括:

进程描述信息:记录一个进程的标识信息和身份特征,如家族关系和归属关系等。通过这些信息可以识别该进程,了解进程的权限,以及与其他进程的关系。进程控制与调度信息:进程的运行需要由系统进行控制和调度。进程控制块记录了进程的当前状态、调度策略、优先级、时间片等信息。资源信息现场信息:包括CPU各个寄存器的值。

进程的基本状态

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