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¶进程的基本状态
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执行
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就绪
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阻塞
绝对不会出现，CPU空闲而还有进程就绪的情况
cpu一定会从就绪队列中取下一个进程运行
¶进程的五种基本状态
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创建状态 -> 即进程在申请PCB的阶段
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终止状态 -> 进程已经完全运行完，等待OS善后，并回收PCB也称将死状态
¶进程的7种基本状态
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挂起状态
即在状态转换种加入了人的参与，由用户操作将进程挂起
由，就绪和阻塞拓展出了两种新状态，
即，静态就绪和静态阻塞
用户执行挂起操作时就会将进程转换为这两种状态
¶进程控制块
PCB是进程的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构，是进程存在的唯一标志，常驻内存
¶PCB的作用
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作为独立运行基本单位的标志
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能实现间断性的运行方式
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提供进程管理所需要的信息
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提供基础调度所需要的信息
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实现与其他进程的同步与通信
¶PCB的信息——处理机状态信息
处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器的内容所组成
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通用寄存器
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指令寄存器：存放要访问的下一条指令
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程序状态字PSW：条件码，执行方式，中断屏蔽标志
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用户栈指针：每个用户进程有一个或若干个与之相关的系统栈，用于存放过程和系统调用参数及调用地址
¶PCB的信息——进程控制信息
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程序和数据的地址
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进程同步和通信机制
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资源清单
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链接指针
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¶PCB表
系统把所有的PCB组织在一起，并把他们放在内存的固定区域，就构成了PCB表。
PCB表的大小决定了系统中最多可同时存在的进程格式，称为系统的并发度
¶PCB表的组织方式
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线性方式
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链接方式
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索引方式
¶进程控制
¶原语
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原语
由若干条指令组成，用于完成一定功能的一个过程。
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进程管理最基本的功能：由OS内核中的原语实现
¶进程创建
进程具有层次结构
有些进程会由于自身业务的需要，去主动创建子进程去处理业务
此时，就出现了层级关系，即父子进程
¶进程创建过程
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申请空白PCB
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分配所需要资源
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初始化PCB
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插入就绪队列
¶进程终止
¶引起进程终止的事件
正常结束
异常结束
外界干预
¶进程终止过程
找进程的PCB，读取进程状态
终止进程，并设置调度标志
终止所有子进程
回收进程所拥有的全部资源
回收PCB，生命周期结束
¶进程的阻塞与唤醒
¶引起进程阻塞的事件
¶进程阻塞过程
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停止执行
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状态由执行改为阻塞
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将PCB插入阻塞队列
¶唤醒过程
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从阻塞队列中移出
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状态由阻塞改为就绪
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将PCB插入就绪队列
进程的阻塞与唤醒一般成对出现
¶Unix进程控制实现
¶创建——fork()
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为子进程分配进程表
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为子进程分配进程标识符
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复制进程的进程映像，但不复制共享内存区
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增加父进程所打开文件的计数，表示新进程也在使用这些文件
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把子进程置为“就绪”
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返回子进程标识符给父进程，把0值返回给子进程
如果创建失败，则父进程会返回$-1$
¶进程映像的改换——exec
更改进程执行代码，更改正文段，数据段
调用格式：exec(文件名，参数列表，环境变量)
¶进程终止——exit
当一个进程指向性结束后，进程可以调用exit自我终止。
终止时它放弃占用的所有资源，清除缓冲区，处于等待父进程善后处理状态。
¶等待子进程终止——wait
父进程等待子进程的终止
对处于等待善后处理状态的子进程进行善后处理。
在用户态进程中，父进程调用wait(status)等待它的一个子进程终止
若子进程没有终止，则它进入阻塞态
¶进程通信
进程通信是指进程之间的信息交换
¶信号
¶概念
软件中断
处理异步事件的机制
信号名(以SIG开头)
¶信号产生
按中断键，硬件异常，kill函数，kill命令
¶信号
¶无名管道
¶原理
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管道是连接读写进程的一个特殊文件，允许进程按先进先出的方式传送数据，也能使进程同步执行操作
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发送进程以字符流形式把大量数据送入管道，接收进程重管道中读取数据，所以叫管道通信
¶相关系统调用
通过pipe系统调用创建无名管道，得到两个文件描述符，分别用于写和读
¶消息队列
¶msgget
根据用户给出的整数值key，创建新消息队列或打开现有消息队列，返回一个消息队列ID
¶msgsnd
发送消息
¶msgrcv
接收消息，可以指定消息类型；没有消息返回-1
¶msgctl
对消息队列进行控制，如删除消息队列；
¶无名管道
¶原理
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共享内存是内核为进程创建的一个特殊的内存段，它可连接到自己的地址空间，也可以连接到其他进程的地址空间
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最快的进程间通信方式
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不提供任何同步功能
¶线程的概念及实现
进程的两个基本属性
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进程是一个可拥有资源的独立单位
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进程是一个可独立调度和分派的基本单位
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进程是拥有资源的基本单位
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线程作为调度和分派的基本单位
调度的基本单位
并发性
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在引入线程的操作系统中，不仅进程中间可以并发执行，而且在一个进程中的多个线程之间，也可以并发执行
¶线程状态
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执行态、就绪态、阻塞态
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线程状态转换与进程状态转换一样
¶进程控制块
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线程标识符、一组寄存器、线程运行态、优先级、线程专有存储器、信号屏蔽、堆栈指针
¶线程实现
¶实现方式
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内核支持线程KST
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用户级线程ULT
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组合方式
具体实现：
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内核支持线程的实现
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用户级线程的实现
¶在内核空间的实现
优点
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在多处理机系统中，内核可同时调度同一进程的多个线程
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如果一个线程阻塞了，内核可调度其他线程(同一或其他进程)
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线程切换比较块，开销小
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内核本身可采用多线程技术，提高执行速度和效率
缺点
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对用户线程切换，开销较大
¶用户级线程ULT
优点
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线程切换不需要转换到内核空间
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调度算法可以是进程专用的
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线程的实现与OS平台无关
缺点
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系统调用的阻塞问题
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多线程应用不能利用多处理机进行多重处理的优点
¶进程线程对比
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需要频繁创建销毁的优先用线程
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需要进行大量计算的优先使用线程。所谓大量计算，会耗费很多CPU，切换频繁，优先选择线程。
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强相关处理用线程，弱相关处理用进程
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可能要拓展到多机分布的用进程，多核分布的用线程
课后习题
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🚩采用轮换调度算法，进程中设置内核进程和用户进程效果完全不同