有关进程的一些基本概念
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一.和進(jìn)程有關(guān)的一些概念
①一個進(jìn)程就是一個正在執(zhí)行程序的實例，包括程序計數(shù)器，寄存器和變量的當(dāng)前值。
從概念上說，每個進(jìn)程擁有它自己的虛擬CPU，當(dāng)然真實的CPU在各個進(jìn)程之間來回切換。
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②在某一瞬間，CPU只能運行一個進(jìn)程，但在一秒鐘時間他可以運行多個進(jìn)程，這一就產(chǎn)生了并行的錯覺，
通產(chǎn)這就是人們所說的偽并行。
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③在偽并行狀態(tài)下CPU在進(jìn)程之間的快速切換稱為多道程序設(shè)計。
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④一個進(jìn)程是某種類型的一個活動，他有程序，輸入，輸出以及狀態(tài)，單個處理器可以被若干個狀態(tài)進(jìn)程共享，它使用某種調(diào)度算法
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決定何時停止一個進(jìn)程的工作，并轉(zhuǎn)而為另外一個進(jìn)程提供服務(wù)，值得注意的是一個進(jìn)程如果運行了2遍則算作2個進(jìn)程。
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二.進(jìn)程的創(chuàng)建
㈠有4種主要的方式創(chuàng)建進(jìn)程
①系統(tǒng)初始化
②執(zhí)行了正在運行的進(jìn)程所調(diào)用的進(jìn)程創(chuàng)建了系統(tǒng)調(diào)用
③用戶請求創(chuàng)建一個新的進(jìn)程
④一個批處理作業(yè)的初始化
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㈡一些和進(jìn)程創(chuàng)建有關(guān)的概念
①停留在后臺諸如電子郵件，web頁面，新聞，打印之類活動的進(jìn)程稱為守護(hù)進(jìn)程
②在UNIX系統(tǒng)中，只有一個系統(tǒng)調(diào)用可以用來創(chuàng)建新進(jìn)程：fork，這個系統(tǒng)調(diào)用會創(chuàng)建一個與調(diào)用進(jìn)程相同的副本
③在windows中，情形正好相反，一個Win32函數(shù)調(diào)用CreatProcess既處理進(jìn)程的創(chuàng)建，也負(fù)責(zé)把正確的程序裝入新的進(jìn)程。
④在UNIX系統(tǒng)中，子進(jìn)程的的初始地址空間是父進(jìn)程的一個副本，但這里涉及兩個不同的地址空間，不可寫的內(nèi)存區(qū)是共享的
⑤在windows中，從一開始父進(jìn)程的地址空間和子進(jìn)程的地址空間就是不同的
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三.進(jìn)程的終止
進(jìn)程通常有4種方式終止
①正常退出
②出錯退出（自愿的）
③嚴(yán)重錯誤（非自愿）
④被其他進(jìn)程殺死
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多數(shù)進(jìn)程是由于完成了他們的工作而終止，
Unix中該系統(tǒng)調(diào)用是exit，而在windows中相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用時ExitProcess
Unix中結(jié)束進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用是Kill,Win32對應(yīng)的函數(shù)是TerminateProcess
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四.進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)
某些系統(tǒng)中,當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建了另一個進(jìn)程后,父進(jìn)程和子進(jìn)程就以某種形式繼續(xù)保持關(guān)聯(lián),
子進(jìn)程可以創(chuàng)建更多的進(jìn)程,但注意的進(jìn)程只有一個父進(jìn)程,這與有性繁殖不同;
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在Unix中,進(jìn)程和他所有的子女以及后代共同組成了一個進(jìn)程組,當(dāng)用戶從鍵盤發(fā)出一個信號時,該信號被送到當(dāng)前與鍵盤相關(guān)的進(jìn)程
組中的所有成員(他們通常是當(dāng)前窗口創(chuàng)建的所有活動進(jìn)程),每個進(jìn)程可以分別捕獲該信號,忽略該信號,忽略該信號或采取默認(rèn)動作,
即該信號被殺死)
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這里還有一個例子,可以用來說明進(jìn)程的層次的作用,考慮UNIX在啟動時如何初始化自己,一個稱為Init的特殊進(jìn)程出現(xiàn)在啟動的映像
中,當(dāng)它開始運行時,讀入一個說明終端數(shù)量的文件,接著,為每個終端創(chuàng)建一個新的進(jìn)程,這些進(jìn)程等待用戶的登錄,如果有一個用戶登
錄成功,該登錄進(jìn)程就準(zhǔn)備一個shell準(zhǔn)備接受命令.所有接受的這些命令會啟動更多的進(jìn)程,以此類推,這樣,在整個系統(tǒng)中都是以Init
為根的一顆樹.
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相反Windows中沒有進(jìn)程的層次概念,所有的進(jìn)程都是地位相同的,唯一類似進(jìn)程層次的暗示是在創(chuàng)建進(jìn)程的時候,父進(jìn)程得到一個特別的令牌(稱為句柄),該句柄可以用來控制子進(jìn)程,但是它有權(quán)把這個令牌傳送給某個其他的進(jìn)程,這樣就不存在進(jìn)程層次了,在Unix中,進(jìn)程就不能剝奪其子女的"繼承權(quán)".
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五.進(jìn)程的狀態(tài)
①運行態(tài)
②就緒態(tài)
③堵塞態(tài)
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1.運行--->堵塞---->進(jìn)程為等待輸入而堵塞
2.運行--->就緒---->調(diào)度程序選擇另一個進(jìn)程
3.就緒--->運行---->調(diào)度程序選擇這個進(jìn)程
4.堵塞--->就緒---->出現(xiàn)有效的輸入
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操作系統(tǒng)最底層的是調(diào)度程序,在它上面有許多進(jìn)程,所有關(guān)于中斷處理,啟動進(jìn)程和停止進(jìn)程的具體細(xì)節(jié)都隱藏在調(diào)度程序中,那么是這樣么?實際上,調(diào)度程序是一段非常短小的程序.操作系統(tǒng)的其他部分被簡單的組織成進(jìn)程的形式,不過很少有真實的系統(tǒng)是以這樣理想的方式構(gòu)造的.
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六.進(jìn)程的實現(xiàn)
(1)為了實現(xiàn)進(jìn)程模型,操作系統(tǒng)維護(hù)著一張表(一個結(jié)構(gòu)數(shù)組),即進(jìn)程表(Process Table).
每個進(jìn)程占用一個進(jìn)程表項.(有的作者稱這為進(jìn)程控制塊)
該表項包含了進(jìn)程狀態(tài)的重要信息,包括程序計數(shù)器,堆棧指針,內(nèi)存分配狀況,所打開的文件的狀態(tài),帳號和調(diào)度信息,以及其他在進(jìn)程
中由運行態(tài)轉(zhuǎn)換到阻塞態(tài)時必須保存的信息,從而保證該進(jìn)程隨后能再次啟動,就像從未被中斷過一樣.
典型的進(jìn)程表項中的一些字段
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| ???????? 進(jìn)程管理??????????????? | ??????? ?存儲管理????????????? | ???????? 文件管理?????????????? |
| ?寄存器 | 正文段指針 | ?根目錄 ????????????????? |
| 程序狀態(tài)字 | 數(shù)據(jù)段指針???? | 工作目錄 |
| 程序計數(shù)器 | 堆棧段指針 | 文件描述符 |
| 堆棧指針 | 用戶ID | ? |
| 進(jìn)程狀態(tài) ? | 組ID | ? |
| 優(yōu)先級 | ? | ? |
| 調(diào)度參數(shù) | ? | ? |
| 進(jìn)程ID | ? | ? |
| 父進(jìn)程?父進(jìn)程 | ? | ? |
| 進(jìn)程組 | ? | ? |
| 信號 | ? | ? |
| 進(jìn)程開始時間 | ? | ? |
| 使用CPU時間 | ? | ? |
| 子進(jìn)程的CPU時間 | ? | ? |
| 下次報警時間 |
(2)在了解了進(jìn)程表后,就可以對單個(或者每一個)CPU上如何維持多個順序進(jìn)程做出更多的描述
與每一個IO關(guān)聯(lián)的是一個稱為中斷向量(interrupt vector)的位置(靠近內(nèi)存底部的固定區(qū)域),它包括中斷服務(wù)程序的入口地址.假設(shè)
當(dāng)多個磁盤中斷發(fā)生時,用戶進(jìn)程3正在運行,則中斷硬件將程序計數(shù)器,程序狀態(tài)字,有時還有一個或多個寄存器壓入堆棧,計算機隨機
跳轉(zhuǎn)到中斷所指示的地址,這些是硬件完成的所有操作,然后軟件,特別是中斷服務(wù)例程就接管剩余的工作.
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所有的中斷程序都從保存寄存器開始,對于當(dāng)前進(jìn)程而言,通常實在進(jìn)程表項中,隨后,會從堆棧中刪除由硬件中斷機制存入堆棧的那部
分信息,并將堆棧指針指向一個由進(jìn)程處理程序所使用的臨時堆棧,一些諸如保存寄存器值和設(shè)置堆棧指針等操作,無法用C語言這類高
級語言描述,所以這些操作通過一個短小的匯編語言例程來完成,通常該例程可以供所有的中斷使用,因為無論中斷是怎么樣引起的,有
關(guān)保存寄存器的工作則完全是一樣的.
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當(dāng)該例程結(jié)束后,他調(diào)用一個C過程處理某個特別定的中斷類型剩下的工作,.在完成有關(guān)工作之后,大概就會使某些進(jìn)程就緒,接著調(diào)用
調(diào)度程序,決定隨后該運行哪個進(jìn)程,隨后將控制轉(zhuǎn)給一段匯編代碼,為當(dāng)前的進(jìn)程裝入寄存器值以及內(nèi)存映射并啟動該進(jìn)程運行,
當(dāng)該進(jìn)程結(jié)束時,操作系統(tǒng)顯示一個提示符并等待新的命令,一旦它接到新命令,就能裝入新的程序進(jìn)入內(nèi)存,覆蓋前一個程序.
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(3)中斷發(fā)生后操作系統(tǒng)底層所做的一些事情
1.硬件壓入堆棧程序計數(shù)器等.
2.硬件從中斷向量裝入新的程序計數(shù)器.
3.匯編語言過程保存寄存器值.
4.匯編語言過程設(shè)置新的堆棧,
5.C中斷服務(wù)例程運行(典型的讀和緩沖輸入)
6.調(diào)度程序決定下一個將運行的進(jìn)程
7.匯編語言過程開始運行新的當(dāng)前進(jìn)程
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七.多道程序設(shè)計模型
設(shè)進(jìn)程得到IO操作的時間與其停留在內(nèi)存中的時間的比為P.當(dāng)內(nèi)存中同時有n個進(jìn)程時(n也被稱為多道程設(shè)計的道數(shù)),
CPU的利用率 = 1 - P的n次方
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并行:進(jìn)程和IO同步
并發(fā):多個程序同步執(zhí)行
一個計算的若干操作必須按照嚴(yán)格的先后次序順序地執(zhí)行，這類計算過程就是程序的順序執(zhí)行過程
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(1)多道程序設(shè)計應(yīng)該考慮到的3個問題:
1.存儲保護(hù)
主存儲器中同時存放了多個作業(yè)的程序,為了避免相互干擾,必須提供必要的手段使得主存儲器中的各道程序只能訪問自己的區(qū)域
2.程序浮動
程序可以隨機的從主存儲器的一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域,程序被移動后,仍然不絲毫不影響他的執(zhí)行,這種技術(shù)稱為程序浮動
3.資源的分配和調(diào)度
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(2)并行工作倒數(shù)與系統(tǒng)效率不成正比
1.主存儲器空間大小限制了可同時裝入的程序數(shù)量.
2.外圍設(shè)備的數(shù)量也是一個制約條件
3.多個程序同時要求使用同一資源的情況也會經(jīng)常發(fā)生
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進(jìn)程的一些基本的概念的筆記......備份....
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的有关进程的一些基本概念的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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