二、操作系统 ☞ 进程管理

1、进程：是具有独立功能的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。（动态的、过程性的概念，以便使多道程序并发执行，实现操作系统的并发性和共享性）

   进程数据块（Process Control Block,PCB）,来描述进程的基本情况和运行状态，进而控制、管理进程。 PCB是进程存在的唯一标志！（PCB是有效地）

2、进程的特征：动态性（最基本的特征）、并发性、独立性、异步性、结构性

   结构性（进程的组织）：程序段+数据段+进程控制段

3、进程的状态与转换：

   运行状态：进程正在处理机上运行

   就绪状态：进程已处于准备运行的状态（获得除处理机之外的一切资源）有处理机就可

   阻塞状态：进程正在等待某一件事而暂停运行（如等待某资源）有处理机也不行

   创建状态：进程正在被创建，且未被转到就绪状态

   结束状态：正在从系统中消失

4、进程控制：一般把进程控制用的程序段称为原语，原语的特点是执行期间不允许中断

   创建进程过程： 为新进程分配一个唯一的进程标识号，并申请一个空白的PCB，为进程分配资源

5、进程调度：调度是指决定资源分配给哪个进程的行为

6、进程通信：（进程间的信息交互）

   共享存储、消息传递、管道通信（所谓管道，就是一个共享文件）

   管道机制需提供以下三方面的协调能力：互斥、同步和确定对方的存在

   管道读数据是一次性的操作，数据一旦被读取，它就从管道中被抛弃

7、线程（为了减小程序在并发时所付出的时空开销，提高操作系统的并发性能）

   程序执行的最小单元，多个线程可以并发。基本不拥有任何系统资源，因此这些线程之间的同步和通信非常容易实现。

8、处理机调度：操作系统设计的核心问题

（为什么？因为在多道程序系统中，进程的数量往往多于处理机的个数，进程争用处理机的情况在所难免）

8、调度层次：

     作业调度（使作业获得竞争处理机的权利）

     中级调度（将外部等待状态的进程调入内存）

     进程调度（选取一进程，将处理机分配给他、最基本的一种调度，不可或缺）

     高级  -》  中级  -》  低级

9、进程调度方式：

   非剥夺调度方式：指当一个进程正在处理机上执行时，即使有某个更加紧迫的进程需要处理，仍然让这个正在处理的进程继续执行。

   剥夺调度方式：指当一个进程正在处理机上执行时，若有某个更加紧迫的进程需要处理，立即暂停正在处理的进程，将处理机分配给更加重要紧迫的进程。

10、调度基本准则：（考虑特性）

   CPU利用率（使CPU保持“忙”状态）

   系统吞吐量（单位时间内CPU完成作业的数量）

   周转时间（从作业提交到作业完成所经历的时间）

   等待时间（进程处于等待处理机状态时间之和）

   响应时间（从用户提交请求到系统首次发生响应所用的时间）

11、典型的调度算法

   先来先服务调度算法（最简单的调度算法，可以用于作业调度、也可以用于进程调度）

                                      不可剥夺算法，对长作业有利、对短作业无利

   短作业优先调度算法（对长作业不利）

   优先级调度算法（优先级用于描述作业运行的紧迫程度，可以用于作业调度、也可以用于进程调度）

   高响应比优先调度算法（主要用于作业调度）

                               响应比是考虑作业的等待时间和估计的运行时间

                               响应比 = （等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间

   时间片轮转调度算法（主要用于分时系统）先来先服务仅运行一个时间片，循环运行

   多级反馈队列调度算法（集合了前几种算法的优点）

                                设置多个就绪队列、赋予每个队列时间片不同

12、作业与进程

     作业是从用户角度出发：由用户提交以用户任务为单位

     进程是从操作系统出发：由系统生成，是操作系统的资源分配和独立运行的基本单位

13、进程同步：（使用一些机制，让进程有次序进行，比如加法在乘法之后进行）

        临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源

        同步：直接制约关系，源于他们的相互合作

        互斥：间接制约关系（加锁的方法、软件标注法、硬件指令法）

14、信号量（P操作 访问临界资源 加锁、V操作 访问结束 解锁）

        正在使用时占用资源P操作，使用结束时释放资源V操作

        PV操作是一种低级进程通信原语，原语不可被中断执行

15、经典生产者与消费者问题（同步）

      一组生产者进程和一组消费者进程共享一个初始为空、大小为n的缓冲区，

      只有缓冲区未满时，生产者才能把消息放入缓冲区，否则必须等待；

      只有缓冲区不空时，消费者才能从中取出消息，否则必须等待。

16、死锁：指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。

17、银行家算法：著名的死锁避免问题。

        操作系统看成是银行家，操作系统管理的资源看成相当于银行家管理的资金，进程请求分配资源，相当于是贷款。

        当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量，如果系统现存的资源满足则可按需分配资源，否则推迟分配；

        如果进程在执行过程中继续申请资源，先测试该进程已申请的资源数+本次申请的资源数是否超过了它的最大需求量，超过则拒绝分配，没有超过且系统内有相应量的资源则分配，如果系统内的资源不够也要推迟分配。