操作系统笔记整理 第二章 进程管理

进程的定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的特征：

1、结构性特征，进程的根本——PCB

2、动态性：l进程实质上是进程实体的一次有生命期的执行过程。程序只是静态的一组有序指令。动态性是进程的最基本特征

3、并发性：多个进程实体同时存在于内存中，在一段时间内同时运行。有PCB的进程才能并发

4、独立性

5、异步性

进程的三种基本特性

就绪状态：进程获得除CPU之外的所有必须资源，一旦得到CPU控制权，可立即执行

运行状态：进程已获得所有运行必需的资源，正在处理机上执行                                     

阻塞状态：正在执行的进程由于发生某事件（请求I/O、申请缓冲、时间片到）而暂时无法执行时，便放弃CPU后暂停

区别进程和程序

动与静：进程是动态的，程序是静态的，；程序是有序代码的集合，进程是程序的执行。

永久与暂时：进程是暂时的程序是长久的 ；进程是一个状态变化的过程，程序可以长久保存。

结构：进程的组成包括程序、数据和进程控制块（进程各种控制信息）。

进程与程序的对应关系：都可1对n，通过多次执行，一个程序可以对应多个进程；都可调用关系，一个进程可包括多个程序。

进程控制块PCB

定义：存放进程的管理和控制信息的数据结构成为进程控制块

原语

原语是由若干指令构成的原子操作过程，作为整体是新功能，不可被打断。

原语的种类：终止原语、阻塞原语、 唤醒原语、挂起原语、激活原语

同步与互斥

互斥：在操作系统中，当一个进程进入临界区使用临界资源时，；另一个进程必须等待，直到占用临界资源的进程退出临界区，我们称进程之间的这种相互制约关系为”互斥“。

同步：多个相互合作的进程，在一些关键点上可能需要互相等待或互相交换信息，这种相互制约关系成为进程同步关系，可以理解为”有序“。

临界资源和临界区

临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源

临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码叫临界区。为了正确同步，对临界区的代码要增加控制

信号量及其应用

信号量：

信号量的应用：实现进程互斥、实现进程间的前趋关系（有序）

例题

线程

为什么要引入线程：

由于进程是资源的拥有者，所以在创建、撤销、切换操作中需要较大的时空开销，限制了并发程度的进一步提高。为减少进程切换的开销，把进程作为资源分配单位和调度单位这两个书香分开处理，即进程还是作为资源分配的基本单位，但是不作为调度的基本单位（很少调度或交换），把调度执行与切换的责任交给“线程”。这样做的好处是不但可以提高系统的并发度，还能适应新的对称多处理机（SMP）环境的运行，充分发挥其性能。

线程的概念：

是操作系统能够进行运算调度的最小单位。他被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程是进程中的一个单一顺序控制流。一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。在某些系统中也被称为轻量进程，但轻量进程更多指内核线程，而把用户线程成为线程。线程是独立调度和分派的基本单位。

线程的种类：

 内核线程KST：依赖于内核，利用系统调用由OS内核在内核空间完成创建、撤销、切换等线程工作。

用户线程ULT：无需利用系统调用，不依赖于OS核心。进程利用线程库函数创建、同步、调度和管理控制用户线程。调度由应用软件内部进行，通常采用非抢先式和更简单的规则，也无需用户态/核心态切换，速度必KST快。