第二章进程管理-进程状态

进程的基本概念

进程的顺序执行特征：顺序性、封闭性、可再现性
前趋图：是一个有项的无循环图DAG，描述进程之间执行的前后关系，每个节点可用于描述一个程序或进程，结点间的有向边则用于表示两个结点之间存在的偏序，图中必须不存在循环

程序并发执行的特征：间断性、失去封闭性、不可再现性

进程特征
结构特征：为使程序并发执行，配置一进程控制块，PCB（process Control Block） 由程序段、相关的程序段和pcb三部分组成。
动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，由创建而产生，调度而执行，撤销而消亡。
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、独立分配资源和独立接受调度的基本单位，没有PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。
异步性：进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，
            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发送的活动

            3、进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进程资源分配和调度的一个独立单位

进程的三种基本状态

    1、就绪状态：进程已分配到除cpu意外的所有必要资源，只需要获得cpu就可以执行

    2、执行状态：进程已经获得cpu

    3、阻塞状态：正在执行的进程由于发送某事件无法继续执行，便放弃处理机而处于暂停状态，就是进程的执行受到阻塞，典型的事件有请求I/O、申请缓冲空间等，分配了处理机之后，该进程便可执行由就绪状态转变为执行状态



挂起状态的原因：终端用户的请求、父进程请求、负荷调节的需要、操作系统的需要
挂起状态又称为禁止状态，非挂起状态又称为活动状态
活动就绪➡️静止就绪：未被挂机的就绪状态，称为活动就绪状态Readya，挂起原语Suspend挂机该进程后，进程便转为静止就绪状态Readys，该进程不会再被调度执行
静止就绪➡️活动就绪
活动阻塞➡️静止阻塞 、静止阻塞➡️活动阻塞



创建状态
1、为一个新进程创建PCB、填写必要的管理信息
2、把该进程转入就绪状态，插入到就绪队列中
3、进程所必须的资源尚未全部分配，此时的进程已经拥有自己的PCB，但进程还未进入主存，即创建工作尚未完成，进程还不能被调度，所处的状态就是创建状态
4、PCB初始化工作完成后，进程状态便可由创建状态转入就绪状态
终止状态：等待操作系统进行善后处理，然后将PCB清零，将PCB空间返还系统





进程控制块
是操作系统中最重要的记录型数据结构，PCB常驻内存
1、进程标识符：唯一的标识一个进程，内部标识符和外部标识符
2、处理机状态：由处理机的各种寄存器中的内容组成，通用寄存器、指令计数器、程序状态字PSW、用户栈指针
3、进程调度信息：进程状态、进程优先级、事件
4、进程控制信息：程序和数据的地址、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：链接方式、索引方式

进程控制

原语Primitive   由若干条指令组成，用于完成一定功能的一个过程，原子操作，指一个操作中的所有动作要么全做，要么不做，是一个不可分割的基本单位

进程的创建
进程图：描述一个进程的家族关系的有向树
引起进程创建的事件：用户登陆、作业调度、提供服务、应用请求

进程的创建过程

1、申请空白PCB
2、为新进程分配资源
3、初始化进程控制块
4、将新进程插入就绪队列

进程的终止

引起进程终止的事件：
正常结束、
异常结束：越界错误、保护错、非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、io故障
外界干预：操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止

进程的终止过程

1、根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索的PCB，读取该进程的状态
2、将终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行，置调度标志为真
3、如果有子孙进程，将所有的子孙进程予以终止，以防成为不可控的进程
4、将终止进程的资源，归还父进程或系统
5、将被终止进程PCB从所在队列或链表中移除

引起进程的阻塞与唤醒的事件
1、请求系统服务
2、启动某种操作
3、新数据尚未到达
4、无新工作可做

进程阻塞过程
进程通过调用组设原语block把自己阻塞，阻塞是一种主动行为。进入block过程后，停止进程执行，修改进程控制块中的状态，将PCB插入阻塞队列。

进程唤醒过程
当阻塞进程所期待的事件出现时，调用唤醒原语wakeup（），将等待改事件的进程唤醒。
执行过程：
首先把被阻塞的进程从等待该事件的阻塞队列中移除，
修改PCB中的现行状态由阻塞改为就绪
将该PCB插入到就绪队列

进程的挂起
出现引起进程挂起的事件时，系统将利用挂起源于suspend（）将指定进程或处于阻塞状态的进程挂起
挂起过程：
检查被挂进程的状态，处于活动就绪状态改为静止就绪，，活动阻塞的改为静止阻塞，
把该进程的PCB复制到知道的内存区域，
若被挂起的进程正在执行，则转向调度程序重新调度

进程的激活过程
当激活事件发生时，
内存由足够的空间时
系统将利用激活原语active（）将指定进程激活
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，若是静止就绪改为活动就绪，静止阻塞改为活动阻塞，