第三章 进程的描述与控制深入解析

进程是操作系统中最重要的概念之一，是程序的执行过程，也是系统进行资源分配和调度的基本单位。

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一、程序执行方式

程序执行分为顺序执行和并发执行两种方式。顺序执行时，程序按顺序依次执行；并发执行时，多个程序同时进入内存，实现程序的并发执行。

1.1 程序顺序执行

• 特征：顺序性、封闭性、可再现性。
  

1.2 程序并发执行

• 特征：间断性、失去封闭性和可再现性、程序与程序执行不再一一对应。
  

二、进程描述

• 进程描述涉及进程的定义、特性、与程序的区别及进程控制块。

2.1 进程定义

• 进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

2.2 进程特性

包括动态性、并发性、独立性、异步性和结构性。

2.3 进程与程序的区别

• 进程是动态的，程序是静态的。
• 进程是暂时的，程序是永久的。
• 进程具有结构性，程序由指令和数据构成。

2.4 进程控制块 (PCB)

• PCB 用于记录进程的相关信息，是操作系统对进程进行控制和管理的基础。

代码示例：

// 概念性展示，非具体操作系统代码
struct PCB {
    int pid; // 进程标识符
    char state; // 进程状态
    // 其他控制信息
};

三、进程状态

• 进程在其生命周期中会经历不同的状态，包括就绪态、执行态和阻塞态。

3.1 进程基本状态

• 就绪态：已分配除CPU外的资源，等待分配CPU。
• 执行态：正在运行的状态。
• 阻塞态：等待某个事件的发生，暂时停止执行。
  

3.2 进程状态转换

• 描述了进程状态之间的转换关系，包括就绪→执行、执行→就绪、执行→阻塞等。

3.3 进程的挂起

• 挂起是指使进程暂停活动的过程，包括挂起的原因和状态转换。
  

四、进程控制

• 进程控制涉及进程控制的主要任务、内核的角色、原语操作和进程控制原语。
  

4.1 微内核

• 微内核技术是现代操作系统设计中突出的思想，将操作系统中更多的代码放到用户层中。

4.2 原语操作

• 原语操作是内核执行的具有特定功能的程序段，具有原子性。

4.3 进程控制原语

• 包括创建原语、撤销原语、阻塞原语、唤醒原语、挂起原语、激活原语等。

代码示例（概念性描述）：

// 创建进程
void create_process(PCB* new_process) {
    // 分配资源，初始化PCB
}

// 撤销进程
void terminate_process(PCB* process) {
    // 释放资源，删除PCB
}

五、线程

线程作为进程内的一个执行单元，是操作系统中一个重要的技术。

5.1 线程引入

• 线程的引入是为了提高系统的并发度，减少并发执行时的时空开销。

5.2 线程定义

• 线程是进程内一个相对独立、可调度的执行单位。

5.3 线程的状态

• 包括就绪状态、运行状态、阻塞状态及状态转换。
  

5.4 线程和进程的比较

• 线程与进程在地址空间资源、并发性、通信关系、切换速度方面的区别。

5.5 线程分类

• 包括内核支持线程、用户级线程。

5.6 线程实现的模型

• 包括多对一模型、一对一模型、多对多模型。

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_49345320/article/details/142437851

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