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第2章进程的描述与控制
进程及其描述
进程的引入
进程的定义与特征
进程描述控制表
进程基本状态及其相互转换
进程控制
线程
补充部分必要的微机原理知识
进程概念的引入
单任务环境下的“可执行”程序
未执行前的程序
可执行格式的二进制程序文件;
通常被持久存储在外存(磁盘)中。
程序被加载到主存并获得CPU控制权后
将按其中指令所规定的逻辑顺序被依次执行
逻辑顺序结构:顺序、选择、重复(循环)
通常可采用或引入前驱图[节点+有向边],来描述程序中不同单元或程序段之间的关系;
以实模式执行,具有最大的权限,可存取控制所有计算机软硬资源;
程序执行具有以下基本特点:
顺序性、封闭性和(结果)可再现性。
如何创建可执行程序
进程概念的引入
单任务环境下的“可执行”程序
多任务环境下多道程序并发执行
多道程序并发执行情况示例
本例中,程序片段S1与S2可并发执行
并发可有效提高系统的吞吐量
多道程序并发执行的特征
间断性(切换执行)
失去封闭性(共享系统的资源)
结果不可再现性
为有效管理和调度多道并发执行程序
须引入可完整描述每道执行中程序的数据结构;
该思想逐步进化完善进程(process)概念
S1
S2
S3
S4
进程概念的引入
单任务环境下的“可执行”程序
多任务环境下多道程序并发执行
进程概念的引入与意义
进程是现代OS最重要的概念之一
进程的管理、切换及调度,与保护模式密切相关,需要有保护模式知识,才能清晰理解进程的实现机制和实现过程。
执行进程切换的相关代码,被统称为OS的进程调度模块
通常被运行在比“进程”更高的层级上;
现代OS的调度代码,通常不是一个集中的模块,而是由分散在内核多个位置的若干代码片段构成。
OS进程切换示意图解
数组或队列
OS的典型进程切换过程
中断处理程序框架
;入口堆栈为当前进程的进程控制表
;保存当前CPU工作现场
Push ad ; push ds,es,fs,gs,..
;禁止当前中断,但允许其它中断发生
;将堆栈切换到内核栈
;执行实际的中断处理,对于时钟中断
修改系统时间;
修改当前进程时间配额;
若时间配额用完,重调度—修改 p_proc_ready
;禁止所有中断发生[cli]
;将栈切换到下一个启动进程的进程表
mov esp, [p_proc_ready]
lldt [esp+p_ldt_sel]
;恢复下一个执行进程的CPU工作现场
pop ..,gs,fs,es,ds; popad
iretd
进程表数组指针
进程定义
是具有一定独立功能的程序:在一个数据集上的一次动态执行过程。
一个程序可以通过多次执行,产生多个进程
是计算机内存中具有一定结构和具有相对独立性的动态实体(有独立的活动地址空间)。
是计算机系统资源的使用实体和参与系统资源分配的最基本单位。
★是计算机系统中可独立调度执行的实体。
注意,在进一步引入“线程”的OS中,可独立调度执行的实体变为线程。
Process Definition
It is a program in execution, the program defines its behavior.
It is a schedulable unit putation that usually requires certain resources be allocated to it during execution.
It is the most fundatmental unit for resources allocation.
some modern OS may use threads or objects for the fundamental unit putation.
ponent of a process are the following:
The object program (or code) to be executed;
The data on which the program will exec.
The resources required by the prg.
The status of its exec, or more precisely, an internal data structure (the process descriptor or PCB) to describe/keep track it.