作業系統 進程執行緒模型 進程式控制制塊及進程式控制制
- 2019 年 12 月 21 日
- 筆記
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進程式控制制塊PCB
在作業系統中，為進程定義了一個專門的數據結構，稱為進程式控制制塊PCB。
PCB內容
PCB內容可以分為調度資訊和現場資訊兩大部分。
調度資訊供進程使用時使用，描述了進程當前所處的狀況，他包括進程名、存儲資訊、進程號、優先順序、當前狀態、資源清單、「家族」關係、消息隊列指針、進程隊列指針和當前打開的文件等。
現場資訊刻畫了進程的運行情況，由於每個進程都有自己專用的工作存儲區，其他進程運行時不會改變它的內容。
進程的組成
PCB組織
- 線性方式：將所有的PCB部分狀態組織在一個連續表（稱為PCB表）中。
- 優點：簡單，且不需要額外的開銷，適用於進程數且不多的系統。
- 缺點：需要掃描整個PCB表。
- 索引方式：對於具有相同狀態的進程，分別設置各自的PCB索引表，表目為PCB在PCB表（線性表）中的地址。就構成了就緒索引表和等待索引表。
- 鏈接方式：對於具有相同狀態的進程PCB，通過PCB中的鏈接字構成一個隊列。按「先進先出」的原則出對，若隊列指針為0，表示該隊列為空。
進程的隊列
- 就緒隊列：進程入隊和出隊的次序與處理機調度演算法有關。
- 等待隊列：每一個等待事件一個隊列。
- 運行隊列：在單CPU系統中整個系統有一個運行隊列。
進程式控制制
作用：就是對進程在這個生命周期中各種狀態之間的轉換進行有效的控制。
原語：通常由若干的指令組成，用來實現某個指定的操作。通過一段不可分割的或不可中斷的程式實現其功能。原語的執行過程必須是連續的，一旦開始執行就不能間斷，直到執行結束。原語是作業系統的可行，在管態下執行，並且常駐記憶體。
進程式控制制原語
用於進程式控制制的原語一般有：創建進程、撤銷進程、掛起進程、激活進程、阻塞進程、喚醒進程以及改變進程優先順序等。
- 創建原語：一個進程可以使用創建原語創建一個新的進程，前者稱為父進程，後者稱為子進程，子進程又可以創建新的子進程，構成新的子進程，構成新的父子關係。建立進程式控制制快PCB：先申請一個空閑的PCB區域，將有關資訊填入PCB，置該進程為就緒狀態，最後將它插入到就緒狀態隊列中去。
- 撤銷原語：找到要被撤銷的進程PCB，將它從所在隊列中消去。
- 阻塞原語：把進程運行狀態轉換為阻塞狀態。首先應中斷CPU執行，把CPU的當前狀態保存到PCB的現場資訊中，把它插入到該事件的等待隊列中去。
- 喚醒原語：京城因為等待時間的發生而處於等待狀態，當等待事件完成後，就用喚醒原語將其轉換為就緒狀態。具體操作過程：在等待隊列中找到該進程，置該進程的當前狀態為就緒狀態，然後將它從等待隊列中撤去並插入到就緒隊列中排隊，等待調度執行。
UNIX類作業系統的進程式控制制操作
父進程調用fork()函數。
- 為子進程分配一個空閑的proc結構（進程描述符）。
- 賦予子進程唯一標識pid。
- 以一次一頁的方式複製父進程用戶地址空間。
- 獲得子進程繼承的共享資源的指針。
- 子進程就緒，加入調度隊列。
- 對紫禁城返回標識符0；向父進程返回子進程的pid。
父進程和新建子進程的區別在於它們有著不同的pid。
fork()函數的執行的特點就像是只被調用一次，卻會返回兩次：一次是在調用進程（父進程）中，一次是在新創建的子進程中。
