操作系统--进程管理1--单个CPU情况

Posted 2020-10-13 sun1993

1.进程概念

　　进程：一个正在执行的程序；操作系统提出进程概念目的：是为了跟踪程序在执行期间的状态。而程序只是一段代码，是一个静态的概念

　　　　　无法准确描述程序执行时候发生的一切。程序代码被加载进内存后就以进程的形式存在。

2.进程的组成

　　逻辑地址空间：这个概念是由操作系统提出来的，目的是为了程序员更方便的编程，不用考虑实际的内存分配情况内存管理等情况，只有出现在存储性地址总线

　   上的地址是真实的物理地址，其他任何阶段出现的地址都是逻辑地址。程序看到的逻辑地址空间可以比实际的内存空间大很多，进程执行过程中

　　CPU需要访存的时候，由OS完成地址映射过程----把逻辑地址转换为物理地址。

　　执行引擎；程序代码；数据；占用的系统资源

　　PCB：进程控制块---是一个复杂数据结构---里面维护者进程运行所需要的所有信息。进程创建时候就要创建对应的PCB并进行相应的初始化，同时随着进程的执行

  　　　　 操作系统需要维护PCB的内容。操作系统管理进程实际上就是在管理进程的PCB。

 

　　　　　　  

 

3.进程PCB的组成

　　进程标识；进程上下文切换；进程控制信息：调度信息、状态、进程通信、存储信息、所用资源、进程所在队列信息

4.进程的特点：动态性；并发性；独立性；制约性，在多进程的系统中强调进程之间独立性，但是进程之间也需要进行合作，就需要配合；以及对共享资源的访问存在限制

5.进程的状态--主要分析3中主要的状态

注意：前提条件是仅有一个CPU的情况，多个进程竞争获得CPU的执行权，得到执行

　　进程创建：进程创建是由一个已经存在的进程，通过系统调用由操作系统内核创建的，此时就给进程分配PCB并初始化。

　　进程就绪态：进程创建后并完成了相应的初始化获得了除了CPU以外的其他资源，等待CPU的调度。OS管理所有处于就绪状态的进程方式：把进程的PCB组织成就绪队列。

　　进程执行：通过OS设定的CPU调度策略从就绪队列中选出一个进程获得CPU执行权。

　　进程阻塞：进程在运行的过程中，由于需要等待某个外部事件的发送，自己将CPU执行权让出，自身处于等态。

　　　　          操作系统根据进程等待的事件分类，维护了多个等待队列。

6.进程状态之间的转换：

　　就绪态--运行态：新的进程被CPU调度

　　运行态--就绪态：CPU分配给进程的时间片用完

　　运行到--阻塞态：进程等待外部事件发生，放弃CPU执行权；CPU要进行新的调度

　　阻塞态--就绪态：阻塞的进程等待的外部事件发生，被唤醒，进入就绪队列

注意：在进行调度时，调度器决定新调度的进程是哪个，接着需要进行进程上下文切换：进入OS内核态，要保存上个进程的执行状态(寄存器值等)，

　　    加载新调度进程的状态，完成后将CPU执行权交给将要执行的进程。进程的状态保存在OS内核中进程对应的内核栈中。

　　    随着进程的执行进程状态不断发生变化，操作系统管理的进程本质就是将PCB在几个队列之间进行迁移。

　　　　　　  

　　

7.进程按照操作分类

　　IO绑定的进程：大多时候是需要进行IO操作、与用户交互的进程，这些进程真正的使用CPU的时间很短，假如给进程设置优先级：这些进程的优先级应该高

　　CPU绑定的进程：通常是一些要进行大量计算的，不常和用户交互的进程，这些进程需要的CPU时间比较长，但是没有严格的完成时间限制，设置优先级低

8.CPU调度器：是一段算法其功能就是在就绪队列中选择一个进程，完成进程上下文切换，让该进程被CPU执行。

   CPU调度策略分类：非抢占式：当前进程正在执行，就绪队列来一个优先级较高的进程，当前进程会继续执行直到自愿放弃CPU执行权。

　　　　　　　　       抢占式：当前进程正在执行，就绪队列来一个优先级较高的进程，当前进程被迫让出CPU，优先级较高的进程被调度。