进程的基本概念

分析程序执行顺序、以及并发的特征

进程的概念、特征与状态

进程控制块及其组织

程序顺序执行时的特征：

(1) 顺序性

    处理机的操作严格按程序规定顺序执行

(2) 封闭性

    程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响。

(3) 可再现性

    程序执行只要初始条件一样，不论如何停顿，重复执行多少次结果都一样。

并发程序执行时的特征

间断性(运行表现)

    多道 -> 程序并发执行-> 要共享系统的资源 -> 形成相互制约的关系

失去封闭性

共享资源，资源状态由多道程序改变，程序运行失去封闭性。即程序运行受其他程序的影响。

结果不可再现性

结果不确定，程序执行将没有任何意义。

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程序：程序段 + 数据段

进程实体：程序段 + 数据段 + 控制块PCB

OS利用“进程实体”控制程序执行就产生了“进程”。

进程就是用于描述、控制程序在内存中并发运行的一个东西

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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独立单位。

*可并发执行的程序在一个数据集合上的一次执行过程。

*程序的一次执行

*是一个程序与其数据一道通过处理机的执行所发生的活动。

进程的特征

结构性特征，进程的根本——PCB

动态性

进程实质上是进程实体的一次有生命期的执行过程。程序只是静态的一组有序指令。

进程最基本特征

并发性

多个进程实体同存于内存中，在一段时间内同时运行。

有PCB的程序才能并发。

独立性

异步性

区别进程与程序    

动与静：

进程是动态的，程序是静态的：程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。

永久与暂时：

进程是暂时的，程序是永久的：进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。

结构：

进程的组成包括程序、数据和进程控制块（进程各种控制信息）。

进程与程序的对应关系：

都可1对n。通过多次执行，一个程序可对应多个进程；通过调用关系，一个进程可包括多个程序。

进程的三种基本状态

(1)就绪状态(Ready)

      进程获得除CPU之外的所有必需资源，一旦得到CPU控制权，可立即运行。

(2)运行状态(Running)

      进程已获得所有运行必需的资源，正在处理机上执行。

(3)阻塞状态(Blocked)

      正在执行的进程由于发生某事件（请求I/O、申请缓冲、时间片到）而暂时无法执行时，便放弃CPU后暂停

进程控制块是进程存在的唯一标志：

进程创建时，PCB建立并伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。PCB就象我们的户口。

进程管理和控制的最重要的数据结构

原语是由若干指令构成的原子操作过程，作为整体实现功能，不可被打断。

OS通过调用进程创建原语Creat()创建新进程。

其他各控制工作也都是由OS内核以“原语”的方式实现，以保证不被打断

1）进程同步的主要任务：

使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。

临界资源

一次仅允许一个进程使用的资源。

互斥：在操作系统中，当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待，直到占用临界资源的进程退出临界区，我们称进程之间的这种相互制约关系为“互斥”。

同步：多个相互合作的进程，在一些关键点上可能需要互相等待或互相交换信息，这种相互制约关系称为进程同步关系。可理解为“有序”。

如：生产和消费的“有序”关系靠对counter的正确判断达到，而对counter的修改必须“互斥”修改。

每个进程中访问临界资源的那段代码叫临界区。

为了正确同步，对临界区的代码要增加控制

实现互斥的方法应符合如下每条原则

空闲让进：资源使用最基本原则

忙则等待：保证互斥

有限等待：合适时被唤醒防止死等

让权等待：能主动释放CPU防止忙等