进程阻塞过程

第三章一、问答题1、用户级线程与内核级线程的区别是什么？2、PCB中包含哪些信息？进程状态属于哪类信息？3、什么是操作系统的内核？4、简述时间片轮转调度算法的基本思想。

5、某系统采用时间片轮转调度算法的处理机调度算法，某个时刻根据用户要求创建了一个进程P，进程P在其存在过程中依次经历了：进程调度选中了进程P 占用处理机运行，进程P运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到；进程等待一段时间后得到内存；进程调度再次选中了进程P占用处理机运行；进程P的时间片到；一段时间后，进程P再次占用处理机；有紧急进程Q进入，系统停止进程P的运行，将处理机分配进程Q；进程Q运行完，进程调度再次选中了进程P占用处理机运行；进程P运行完。

请分析进程P在其整个生命过程中的状态变化。

进程调度选中了进程P占用处理机运行（就绪→运行），进程P运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到（运行→阻塞）；进程等待一段时间后得到内存（阻塞→就绪）；进程调度再次选中了进程P占用处理机运行（就绪→运行）；进程P的时间片到（运行→就绪）；一段时间后，进程P再次占用处理机（就绪→运行）；有紧急进程Q进入，系统停止进程P的运行，将处理机分配进程Q（运行→就绪）；进程Q运行完，进程调度再次选中了进程P占用处理机运行（就绪→运行）；进程P运行完。

请分析进程P在其整个生命过程中的状态变化。

6、试比较进程与程序的异同。

7、引起创建进程的事件通常有哪些？简述进程的创建过程。

8、简述进程的阻塞过程。

911、简述操作系统的三级调度。

12、为什么要了解进程间的家族关系？因为父进程和子进程之间是隶属关系，子进程可以继承使用父进程的资源；如果父进程被撤销，还应撤销其所有的子孙进程。

13、什么是进程？。

14、试比较进程和线程的区别。

15、简述进程的基本状态，画出其状态转换图。

二、计算题1、若程序Pa，Pb和Pc单独执行时间分别Ta，Tb和Tc，Ta=1小时，Tb=1.5小时，Tc=2小时，其中处理机工作时间分别为Ta=10分钟，Tb=15分钟，Tc=35分钟。

进程常见的阻塞原因进程常见的阻塞原因：1. 输入/输出操作阻塞：进程在执行输入/输出操作时，会发生阻塞，直到输入/输出操作完成。

例如，当进程读取文件或从网络接收数据时，如果数据没有准备好，进程将被阻塞。

2. 系统调用阻塞：进程执行某些系统调用时可能会发生阻塞。

例如，当进程使用sleep()系统调用时，它将被阻塞，直到指定的时间到达。

3. 等待资源阻塞：进程可能会由于等待某些资源而发生阻塞。

例如，当进程请求一个被其他进程占用的资源时，它将被阻塞，直到资源可用。

4. 内存管理问题阻塞：当系统内存不足时，进程可能会发生阻塞。

这通常发生在进程请求分配大量内存或者系统负载过重时。

5. 互斥锁阻塞：当进程请求一个被其他进程持有的互斥锁时，它将被阻塞，直到锁被释放。

这种情况通常发生在多个进程试图同时访问共享资源时。

6. 管道阻塞：当一个进程试图从空的管道中读取数据时，它将被阻塞，直到有数据写入管道。

同样，当一个进程试图向满的管道中写入数据时，它将被阻塞，直到管道中有足够的空间。

7. 等待信号阻塞：当一个进程在等待一个信号时，它将被阻塞，直到信号到达。

这种情况通常发生在进程需要等待处理某个事件时。

8. 死锁阻塞：当多个进程互相等待对方释放资源时，可能发生死锁。

这种情况下，进程将陷入永久的阻塞状态，除非外部干预解决死锁。

9. 数据库操作阻塞：当一个进程需要对数据库进行读取或写入时，可能会发生阻塞。

这通常发生在并发访问数据库时，因为数据库需要确保数据的一致性和完整性。

10. 网络通信阻塞：当一个进程需要通过网络进行通信时，可能会发生阻塞。

例如，如果网络连接不稳定或者传输中存在延迟，进程可能会被阻塞等待连接的建立或者数据的传输。

总结：进程可以因为输入/输出操作阻塞、系统调用阻塞、等待资源阻塞、内存管理问题阻塞、互斥锁阻塞、管道阻塞、等待信号阻塞、死锁阻塞、数据库操作阻塞以及网络通信阻塞等原因而陷入阻塞状态。

了解这些阻塞原因可以帮助开发人员更好地设计和优化进程，提高系统的性能和稳定性。

进程的五状态模型
就绪：
1. 当程序被分配到除cpu以外所有必要资源后
2. 只要在获得cpu的使⽤权，就可以⽴即运⾏
3. 其他资源都准备好，只差cpu资源的状态为就绪状态
4. 在⼀个系统中可能有多个处于就绪状态的进程，这些进程排成⼀个队列，被称为就绪队列。

阻塞
1. 进程因某种原因⽆法继续执⾏的状态。

⽐如打印机，进程向打印机申请，但是打印机是外围设备，反应的⽐较慢，当进程等待打印机回复的状态。

2. 同样有阻塞队列。

执⾏
1. 进程获得cpu使⽤权，其程序正在执⾏的状态。

2. 在单处理器中（单核），在某个时刻只能是有⼀个进程处于执⾏态。

创建
1. 创建进程时，拥有PCB但是其他资源还没有就绪的状态（操作系统提供了fork接⼝，可以让⽤户创建进程）。

终⽌
1. 进程结束由系统清理或者归还PCB的状态称为终⽌状态。

状态之间的切换。

模拟进程创建终止阻塞唤醒原语操作系统原理操作系统是计算机系统的核心，负责管理计算机系统的硬件和软件资源，提供给用户和应用程序一个简洁、高效、安全的运行环境。

在操作系统中，进程是程序的执行实例，是操作系统对程序进行资源分配和调度的基本单位。

本文将重点介绍模拟进程创建、终止、阻塞、唤醒的原语，以及它们在操作系统中的原理和实现方式。

1.进程创建原语进程创建是指操作系统根据进程创建的请求，为新的进程分配资源并将其加入就绪队列，以便进行调度和执行。

进程创建原语一般包括以下步骤：（1）为新进程分配唯一的进程标识符（PID）。

（2）为新进程分配一个进程控制块（PCB），用于保存进程的运行状态和相关信息。

（3）为新进程分配私有资源，如内存空间、文件描述符等。

（4）将新进程插入就绪队列，等待调度器的调度。

进程创建原语的实现方式可以是系统调用，如Unix中的fork(，Windows中的CreateProcess(等。

2.进程终止原语进程终止是指操作系统将一个正在执行的进程从系统中移除，并释放其占用的资源。

进程终止原语一般包括以下步骤：（1）将进程从调度队列中移除，停止其执行。

（2）释放进程控制块和相关资源。

（3）通知父进程或其他相关进程，以便进行资源回收和状态更新。

进程终止原语的实现方式可以是系统调用，如Unix中的exit(，Windows中的ExitProcess(等。

3.进程阻塞原语进程阻塞是指一个进程由于等待其中一种条件的满足而无法继续执行，从而暂时停止执行，将自己从就绪队列中移除。

进程阻塞原语一般包括以下步骤：（1）将进程从就绪队列中移除，标记为阻塞状态。

（2）释放占用的CPU资源，以便其他进程可以使用。

（3）根据阻塞原因，将进程插入相应的等待队列中。

进程阻塞原语的实现方式可以是系统调用，如Unix中的sleep(，Windows中的WaitForSingleObject(等。

4.进程唤醒原语进程唤醒是指使一个阻塞的进程变为就绪状态，以便操作系统调度执行。

模拟进程创建终止阻塞唤醒原语_操作系统原理操作系统中的进程是程序运行的基本单位，它可以被创建、终止、阻塞和唤醒等。

下面将模拟进程的创建、终止、阻塞和唤醒的原语，以帮助更好地理解操作系统原理。

一、进程的创建进程的创建是指在操作系统中新建一个进程，并为其分配资源，使其能够运行。

进程的创建可以通过以下步骤来模拟：1.初始化进程控制块（PCB）：创建一个用于记录进程信息的数据结构，称为进程控制块（PCB）。

PCB中包含了进程的标识符、状态信息、程序计数器等。

2.为进程分配资源：根据进程的需要，为其分配必要的资源，例如内存空间、文件资源等。

这样进程就可以运行了。

3.设置进程优先级：为进程设置优先级，以便操作系统能够按照优先级来调度进程。

4.进程初始化：对进程进行初始化操作，例如设置进程的初始状态、初始化进程的堆栈等。

5.将进程添加到就绪队列：将新建的进程添加到就绪队列中，表示该进程已经准备好运行了。

二、进程的终止进程的终止是指进程运行完成或者由于异常情况退出运行的过程。

进程的终止可以通过以下步骤来模拟：1. 处理终止信号：当操作系统接收到终止信号时，会进行相应的处理。

可以是用户通过按下Ctrl+C键发送的中断信号，或者是进程运行出错导致的异常信号。

2.终止进程的运行：操作系统会终止当前正在运行的进程，停止它的运行。

3.释放资源：操作系统会释放进程占用的资源，包括内存空间、文件资源等。

4.清理进程控制块：操作系统会清理进程控制块中的相关信息，以便重新利用。

5.将进程从就绪队列或阻塞队列中移除：如果进程在就绪队列中，将其从队列中移除。

如果进程在阻塞队列中，将其唤醒。

三、进程的阻塞进程的阻塞是指进程由于其中一种原因无法继续执行，进入等待状态，直到一些条件满足后才能继续运行的过程。

进程的阻塞可以通过以下步骤来模拟：1. 设置阻塞标志：操作系统会将进程的阻塞标志设置为true，表示该进程已被阻塞。

2.保存进程状态：操作系统会保存进程的当前状态，包括程序计数器、寄存器、栈指针等。

进程在运行过程中主要是在就绪、运行和阻塞三种状态间进行转换。

创建状态和退出状态描述进程创建的过程和进程退出的过程。

1)运行状态(Running)：进程占用处理器资源；处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目。

在没有其他进程可以执行时(如所有进程都在阻塞状态)，通常会自动执行系统的空闲进程。

2)就绪状态(Ready)：进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源；只要分配了处理器进程就可执行。

就绪进程可以按多个优先级来划分队列。

例如，当一个进程由于时间片用完而进入就绪状态时，排人低优先级队列；当进程由I／O操作完成而进入就绪状态时，排入高优先级队列。

3)阻塞状态(Blocked)：当进程由于等待I/O操作或进程同步等条件而暂停运行时，它处于阻塞状态。

4)创建状态(New)：进程正在创建过程中，还不能运行。

操作系统在创建状态要进行的工作包括分配和建立进程控制块表项、建立资源表格(如打开文件表)并分配资源、加载程序并建立地址空间表等。

5)退出状态(Exit)：进程已结束运行，回收除进程控制块之外的其他资源，并让其他进程从进程控制块中收集有关信息(如记帐和将退出代码传递给父进程)。

五状态进程模型中的状态转换主要包括下列几种。

操作系统中多个进程的并发执行是通过调度与超时两种转换间的循环，或调度、等待事件和事件出现三种转换间的循环来描述的。

1)创建新进程：创建一个新进程，以运行一个程序。

创建新进程的可能原因包括用户登录、操作系统创建以提供某项服务、批处理作业等。

2)收容(Admit，也称为提交)：收容一个新进程，进入就绪状态。

由于性能、内存等原因，系统会限制并发进程总数。

3)调度运行(Dispatch)：从就绪进程表中选择一个进程，进入运行状态。

4)释放(Release)：由于进程完成或失败而终止进程运行，进入结束状态。

为了简洁，状态变迁图中只画出了运行状态到退出状态间的释放转换；但实际上，还存在从就绪状态或阻塞状态到退出状态的释放转换。

第一章1.什么是操作系统：计算机操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。

操作系统目前有五大类型（批处理、分时、实时、网络和分布式）和五大功能（作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理）。

2.基本操作系统类型，处理对象，特征：1.批处理系统：处理作业。

特征：1）用户脱机使用计算机。

2）成批处理。

3）躲到程序处理，2.分时系统：处理时间片。

特征：多路性、交互性、独占性、及时性3.实时系统：处理外部事件。

特征：交互性、独占性、及时性、可靠性4.网络操作系统5.分布式操作系统：与网络OS的比较:分布性、并行性、透明性、共享性、健壮性3.操作系统的特征:并发性,共享性,虚拟性,异步性4.中断的概念及其作用：处理机暂停正在执行的程序，转去处理相应的紧急事件，待处理完毕后再返回原处继续执行，这一过程称为中断。

作用：使得实时处理许多紧急事件称为可能；中断可以增加处理机的执行效率；中断还可以简化操作系统的程序设计；5.多道批处理系统:内存中允许同时有多个用户程序存在假脱机工作方式：SPOOLing系统磁鼓、磁盘上的“作业输入井”后备作业队列、作业调度程序调度运行有I/O操作或完成作业时，调入另一个作业形成源源不断的作业流作业（处理）说明书优点：资源利用率高、系统吞吐量大、系统切换开销小缺点：无交互能力、作业平均周转时间较长第二章1.作业的概念；从用户角度：在一次业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作。

（如编程过程）从系统角度：作业由程序、数据、作业说明书组成2.系统调用：系统调用功能和目的：请求系统中已有的服务，保证系统安全系统调用分类：按管理功能分为6类：设备管理，文件管理，进程控制，进程通信，存储管理，线程管理3.系统调用原理和过程：原理：为了保证系统安全，采用类似中断的处理方式过程：陷入指令调用 保护现场 调用子程序 执行子程序 换回4.UNIX系统的特点：1）多用户的分时操作系统2）为用户提供命令和系统调用两种接口 3）采用树型文件结构4）把所有设备当作文件处理5)主要采用C语言开发，核心用汇编编写5.UNIX的三层结构内层：内核：进程控制和文件控制外层：用户程序中间：Shell命令解释程序，适用程序，库函数等第三章1.程序的顺序执行：特征：顺序性、封闭性、可再现性2.程序的并发执行：定义：一组在逻辑上相互独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在宏观上相互重叠（一个程序执行没结束，另一个程序已开始）的执行方式特征：间断性、失去封闭性、不可再现性条件：当两个程序的读集与写集的交集以及写集与写记的交集都为空时，它们可以并发执行。

进程的三个基本状态及其转换
进程的三个基本状态是运行态、阻塞态和就绪态。

这些状态之间的转换有以下几种情况：
1. 就绪态转为运行态：当一个进程被调度器选中，分配到CPU进行执行时，就会从就绪态转为运行态。

2. 运行态转为就绪态：当一个进程在运行时被抢占，或者执行完毕后释放CPU，进入等待调度的状态时，就会从运行态转为就绪态。

3. 运行态转为阻塞态：当一个进程在执行过程中发生某些不可避免的等待事件（如等待用户输入、等待IO操作完成）时，就会从运行态转为阻塞态。

4. 阻塞态转为就绪态：当一个进程等待事件结束后，切换到就绪状态，等待被调度执行时，就会从阻塞态转为就绪态。

5. 阻塞态转为终止态：当一个进程的等待事件永远结束（如等待关闭的设备），或者因为某些异常事件（如访问非法内存）而引发错误，无法继续执行时，就会从阻塞态转为终止态。

以上是进程的基本状态及其转换，不同的操作系统可能会有些差异，但一般都会包括这些状态和转换。