进程的描述与 PCB1.0

1.0进程引入的原因：
为了可以使程序能够并发执行，加粗样式并且可以对并发执行的程序加以描述与控制，人们引入进程这一概念。
进程控制块（PCB）：
为了使并发参与执行的每个进程都能够独立运行，在操作系统中必须为之匹配一个专门的数据结构，称为进程控制块，系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程。
进程实体：
由程序段，相关数据段和PCB三部分组成进程实体（进程映像），一般把进程实体称为进程。
创建进程：创建进程实体中的PCB；撤销进程：撤销进程实体中PCB。
1.1进程的经典定义
（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。
OS中进程定义：
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单位。
1.2进程的特征
动态性：
由创建而产生，由调度而执行，由撤销而消亡。进程实体有生命周期。
**并发性：
**多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。
独立性：
进程实体是一个独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。
异步性;
各自独立的、不可预知的速度向前推进。
异步性导致传统意义上的程序若参与并发执行，会产生其后果的不可在线性。
1.3进程与程序的区别
（1）进程是程序的一次执行，属于动态概念，程序是一组有序的指令，属于静态概念。但进程离开了程序也将失去存在的意义。
（2）一个进程可以执行一个或多个程序，同一个程序也可能由多个进程同时执行。
（3）程序可以作为软件资源长期保留，而进程是程序的一次执行过程，是暂时的。进程有生命周期。
（4）进程具有并发性，能与其他进程并发运行，而程序不具备这一特性。
（5）进程是一个独立的运行单位，也是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程具有独立性，有时也就有相互制约性。
1.4进程的三种基本状态
（1）就绪（Ready）状态：
进程已处于准备好运行的状态，进程已分配到除CPU以外的所有必须资源，只要在获得CPU就可以立即执行。
（2）执行(Running)状态：
进程已获得CPU，其程序正在执行的状态。
（3）堵塞(Block)状态：
正在执行的进程由于发生某事件暂时无法继续执行的状态。进程的执行受到堵塞。
（4）创建状态：
●目的：保证进程的调度必须在创建工作完成后进行，确保进程控制操作的完整性，同时增加管理的灵活性。
●创建进程步骤：首先由进程申请一个空白的PCB，并向PCB中填入用于控制和管理进程的信息，然后为该进程分配运行所必须的资源。最后把该进程转入就绪状态，并插入就绪队列。
●创建状态：如果此时所需要的资源尚不能得到满足，此时创建工作尚未完成，进程不能被调度运行。
（5）终止状态：
●终止进程的步骤：首先等待操作系统进行善后处理，最后将其PCB清零，并将PCB返回空间。
●终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。
1.5挂起状态：
目的：为了系统和用户观察和分析进程的需要。
作用于某个进程时，该进程将被挂起，意味着此进程处于静止状态。
如果进程正在执行，它将被暂停执行。若原本处于就绪状态，则该进程则暂时不接受调度。挂起操作对应的是激活操作。
挂起操作的引入：
（1）终端客户需要：当终端用户在自己的程序运行期间发现又可疑问题时，希望暂停自己的程序运行，使其停止下来，以便用户研究其执行情况或者对程序进行修改。
（2）父进程请求：父进程希望挂起自己某个子程序，以便考查和修改该子进程或者协调各子进程间的活动。
（3）负荷调节的需要：当实时系统中的工作负荷较重，可能出现影响到对实时任务的控制时，可由系统统一将一些不重要的进程挂起，以保证系统能正常运行。
（4）操作系统的需要：操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中资源使用情况或进行记账。
（5）对换的需要：为了缓和内存紧张的情况，将内存中处于堵塞状态的进程换至内存外。
1.6挂起状态引入后的转化
挂起操作原语（Suspend） 激活原语（Active）
活动就绪到静止就绪、活动阻塞到静止阻塞、静止就绪到活动就、静止阻塞到活动阻塞。
OS中进程控制块（Process Control Block）PCB:
概论：
为了便于系统描述和管理进程的运行，在OS的核心为进程专门定义一个数据结构——进程控制块。作用是使一个程序称为一个能够独立运行的基本单位，并且可以并发执行的进程，能够实现间断性运行，提供进程管理和调度所需要的信息，实现与其他进程同步与通信。
进程控制块中的信息（4个）
1）进程标识符：
（1）外部标识符：由创建者提供，通常有字母、数字组成。为了描述进程的家族关系，还应设置父进程标识符及子进程标识符。还可设置用户标识符以指示拥有该进程的用户。
（2）内部标识符;操作系统为每一个进程赋予的唯一标识符，系统使用。
2）处理机状态;主要由处理机的各种寄存器中的内容组成。包括
①通用寄存器、指令寄存器、程序状态字PSW、用户栈指针。
处理机被中断时，所欲这些信息都必须保存在PCB中，以便在该进程重新执行时，能重断点继续执行。
3）进程调度信息：
●进程状态
●进程优先级
●进程调度所需要的其它信息，与所采用的进程调度算法有关。有进程已等待CPU的时间总和、进程已执行的时间总和。
●事件：进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的时间，即阻塞原因。
4）进程控制信息;
●程序和数据地址
●进程同步和通信机制
●资源清单
●链接指针
进程控制块的组织方式
1）线性方式：将所有的PCB都组织在一张线性表中，将该表的首址存放在内存中某个专用区域。实现简单、开销小，但每次查找需要扫描整张表。适用于进程数目不多的系统。
2）链接方式：链接子链接成一个队列。
3）索引方式：系统根据所有进程状态的不同，建立几张索引表；就绪索引表、阻塞索引表等。并把各索引表在内存的首地址记录在内存的一些专用单元中。