操作系统基础：进程知识笔记（一）教程

进程介绍

进程管理也称为处理机管理。进程主要是为了解决多道程序批处理系统和分时系统中针对多个并发执行的程序，用来描述系统中执行时动态变化过程。进程属于自愿分配和独立运行的基本单位。

1、进程的概念知识

1.1 程序顺序执行的特征

程序顺序执行的特征：顺序性、封闭性和可再现性

1.2 程序并发执行的特征

程序并发执行的特征：失去了程序的封闭性、程序和机器的执行程序活动不再一一对应、并发程序间相互制约性。

2、进程的组成

进程是程序的一次执行，该程序可以和其他程序并发执行。进程由程序、数据、进程控制块（PCB）组成。

2.1 程序

程序部分描述了进程所需要完成的功能。

2.2 数据

数据部分包括程序执行所需要的数据和工作区域。

2.3 PCB

PCB是进程存在唯一的标识。主要包括进程标识符、状态、位置信息、控制信息、队列指针、优先级、现场保护区、其他。

3、进程的状态及其状态间的切换

3.1 三态模型

进程分为三种基本状态：

运行：在处理机上运行。

就绪：获得了除处理机外的一切所需资源，一旦得到处理机就能运行。

阻塞：等待或睡眠状态，属于暂时停止执行状态。

3.2 五态模型

五态模型是在三态模型的基础上增加了新建状态、终止状态。

4、进程控制

进程控制就是对系统中所有进程整个生命周期的有效控制。

操作系统控制机构功能主要包括：创建一个进程、撤销一个已完成的进程、改变进程的状态、实现进程间的通信。

5、进程间的通信

在多道程序环境的系统中存在多个可以并发执行的进程，进程间必然存在资源共享、互相合作的问题。需要通过进程通信实现进程间的信息交换。

5.1 进程的同步与互斥

1、进程的同步：系统中一些需要相互合作，协调工作的进程，这样的相互联系称为进程的同步。

2、进程的互斥：指系统中多个进程因争用临界资源而相互执行。

临界资源：多道程序系统环境中，各进程可以共享各类资源，但有些资源一次只能提供一个进程使用。比如打印机等。

3、临界区管理的原则

临界区：是进程中对临界资源实施操作的那段程序。有以下4条原则：有空即进、无空则等、有限等待、让权等待。

5.2 信号量机制

信号量机制是一种有效的进程同步与互斥工具。主要有整型信号量、记录型信号量、信号量集机制。

5.3 高级通信原语

根据交换信息量的多少和效率高度，进程的通信方式分为低级方式和高级方式。PV操作属于低级通信方式。

采用PV操作实现进程间的通信存在以下问题：编程难度大、通信对用户不透明、使用不当容易引起死锁；效率低生产者每次只能向缓冲区放一个消息、消费者只能从缓冲区取一个消息。

高级通信方式：共享存储模式、消息传递模式、管道通信。

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