进程管理
进程的引入
程序的顺序执行及其特征
程序的执行
在未配置OS的系统中,程序是顺序执行的
通常把应用程序分成若干程序段，在各程序之间，按照某种先后顺序执行．
程序顺序执行的特征
１．程序执行的顺序性
２．程序环境的封闭性
３．程序结果的可再现性
程序的并发执行及其特征
并发执行
在多道程序环境下，允许多个程序并发执行
不同程序的输入，输出，处理可以并发执行
特征
１．间断性：多个程序的相互制约，在并发执行，具有“执行-暂停-执行”的间断性
2.失去封闭性：多个程序共享系统资源，其他程序可以改变一个程序环境中资源的状态，失去了封闭性。
3.不可再现性：由于失去封闭性，导致并发执行的程序出现不可再现性
为什么引入进程
1.在多道程序系统中，程序的并发执行失去封闭性，具有不可再现性的特征，这样，程序的并发执行已失去了意义。
2.并发性是OS的基本特征，是提高系统吞吐量、资源利用率的条件，谷引入进程概念
进程的特征与状态
进程的特征
程序相当于火车，进程相当于列车，程序是静止的，列车是运动的
1.结构特征：
进程=程序段+数据段+进程控制块PCB，PCB相当于列车时刻表，是一个大的记录型数据结构，以保留进程现场和进程控制信息
2.动态性：
进程是程序的一次执行过程，由创建而产生，因调度而执行，因阻塞而暂停，因撤销而消亡
3.并发性
由于PCB记录着进程所有的信息，OS可以根据PCB对并发执行的进程进行控制和调度，故多个进程可以在一段时间内同时运行
4.独立性
进程是独立的调度单位，资源分配单位
5异步性
进程按各自独立的，不可预知的速度向前推进
进程的定义
1.进程是程序的一次执行
2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动
3.进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
4.进程的三种基本状态
（1）就绪态
（2）执行态
（3）阻塞态
进程控制块PCB
进程控制块中的作用
1.PCB是重要的数据结构，位于系统区，存放OS所需的，用于描述进程标识、控制信息、调度信息等所需要的全部信息
2.PCB是进程存在的唯一标识，系统根据PCB而感知相应进程的存在，OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的
PCB里的信息
1.进程标识符
2.处理机状态
3.进程调度信息
4.进程控制信息
PCB的组织方式
1.链接方式：空间利用率高，检索慢
2.索引方式：建立索引表，以空间换取时间，提高检索速度
进程控制
进程控制是由操作系统内核中的原语来实现的
原语：由若干条指令构成的“原子操作”，是一个不可分割的基本单位，不允许中断，原子操作在管态下执行，常驻内存。作为一个整体不可分割，要么全都完成，要么全都不做。
进程的创建
1.进程图
进程图是用于描述进程家族关系的有向树，图中的结点代表进程，边代表进程之间的关系。
进程家族的祖先称为树根。
进程树：
2.进程之间的关系的三层含义
1.子进程可继承父进程所拥有的资源
2.子进程撤销时应将其从父进程获得的资源归还给父进程
3.父进程撤销时必须同时撤销其所有子进程
为表示进程间的关系，在PCB中需要设置家族关系表项
3.进程的创建
1.申请空白PCB
2.为新进程分配资源
3.初始化PCB
4.将新进程插入就绪队列
调用者（或父进程）提供一组参数，在新建PCB中，会存放进程的所有调度信息等
进程的终止
1.引起进程终止的事件
1.正常结束
2.异常结束
3.外界干预
2.进程的终止过程
1.根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态
2.若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行，并置调度标志为真，用于指示该进程被终止后，应重新进行调度
3.若该进程还有子孙进程，还应将其所有子孙进程予以终止，以防成为不可控的进程
4.将被终止进程所拥有的全部资源，或者归还给其父进程，或者归还给系统
5.将被 终止进程的PCB，从所在队列（或链表）中移除
进程的创建原语与终止原语是一对相反的操作，标志着程序的一次执行。
进程的阻塞与唤醒
1.进程阻塞过程
进程阻塞是进程自身的一种主动行为
1.进入block过程后，将现行状态由“执行”改为“阻塞”，并将PCB插入阻塞队列
2.调度程序进行重新调度，将处理机分配给另一就绪程序，并进行切换
3.保留被阻塞进程的处理机状态，再按新进程的PCB中的处理机状态设置PCB的环境
2.进程唤醒过程
1.首先把被阻塞的进程从等待该事件的阻塞队列移出
2.将其PCB中的现行状态由阻塞改为就绪
3.然后再将该PCB插入到就绪队列中
进程的挂起与激活
1.挂起的执行过程
首先检查被挂起的进程状态
若处于活动就绪状态，便改为静止就绪
若处于活动阻塞状态，则改为静止阻塞
2.激活过程
激活原语先将进程从外存调入内存，检查该进程的现行状态：
若是静止就绪，便改为活动就绪
若是静止阻塞，便改为活动阻塞
进程互斥
两种形式的制约关系
1.间接相互制约关系，称为进程互斥
2.直接相互制约关系，称为进程同步
临界资源
指在一段时间内，只允许一个进程访问的资源
临界区
临界区：进程中访问临界的一段代码
进入区：在临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应“正在访问临界区”标志
退出区：用于将“正在访问临界区”标志清除
剩余区：代码剩余部分
同步机制应遵循的规则
空闲则入：其他进程均不处于临界区
忙则等待：已有进程处于其临界区
有权等待：等待进入临界区的进程不能“死等”
让权等待：不能进入临界区的进程，应释放CPU
信号量机制
整型信号量
最初把整型信号量定义为一个整型量，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作wait和signal来访问。P、V操作
记录型信号量
AND型信号量
1.将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部的分配给进程，待进程使用完后再一起释放
2.要么全部分配到进程，要么一个也不分配
信号量集
1.前面讲的信号量操作，每次施以加1、减1操作，当进程一次需要N个某类资源时，便要执行N次wait（S)操作，显然是低效的。
2.有些情况下，当资源低于某个下限值时，便不予分配。
基于以上两点，信号量机制对AND信号量加以扩充，在每次分配前，都必须测试资源数量，看其是否大于其下限值，并可按要求一次性分配多个资源。