操作系统进程

操作系统基本概念操作系统是指计算机系统中的核心软件，它是一组管理计算机硬件与软件资源、控制程序运行、提供用户接口、实现文件管理和网络通信等功能的程序集合。

操作系统的基本概念主要包括四个方面：进程管理、存储管理、文件系统和设备管理。

1.进程管理：进程是指正在运行的程序的实例，它是计算机系统中最基本的运行单位。

操作系统通过进程管理来控制和分配计算机系统中的资源。

进程管理包括进程的创建与撤销、进程状态的转换（就绪、运行、等待）、进程调度和进程间通信等。

进程调度是操作系统的核心功能之一，它决定了计算机系统中各个进程的运行顺序和调度策略。

常见的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、最高优先级优先（PRIORITY）和时间片轮转（RR）等。

2.存储管理：存储管理是操作系统管理计算机的内存资源，它主要包括内存分配与回收、地址映射和内存保护等。

操作系统通过存储管理来实现程序的加载和运行、保护不同进程的内存空间和实现虚拟内存等功能。

内存分配与回收是存储管理的核心功能之一，它负责为不同的进程分配内存空间，以满足程序的运行需求。

常见的内存分配算法包括首次适应算法（FFA）、最佳适应算法（BFA）和最坏适应算法（WFA）等。

地址映射是操作系统将逻辑地址转换为物理地址的过程，它涉及到页表、分段表等数据结构来实现。

通过地址映射，操作系统能够为进程提供一致性的内存访问，实现虚拟内存等功能。

3.文件系统：文件系统是操作系统管理计算机存储设备上的文件和目录的方法，它通过文件、目录和文件操作来为用户管理和存储数据。

文件系统还提供了对文件的共享、保护和存取控制等功能。

常见的文件系统包括FAT、NTFS（Windows操作系统）、EXT2/3/4（Linux操作系统）等。

文件系统通过将文件组织为目录树的结构，方便用户对文件进行管理和存取。

文件操作是文件系统的核心功能之一，包括文件的创建、删除、读取和写入等。

文件系统通过文件操作接口提供给用户对文件的操作和访问。

一、单选题1、关于进程控制块的描述，如下存在问题的选项是（）。

A.操作系统控制和管理并发执行进程的依据B.进程存在的惟一标志，离散存放于内存空间或对应程序的文件目录项中C.进程实体的一部分，是拥有描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息的记录性数据结构D.使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程正确答案：B2、进程标识符和进程控制块的分配可能发生在进程的（）阶段。

A.阻塞B.挂起C.创建D.终止正确答案：C3、当一个进程被（）时，可能会发生处理器的调度。

①终止；②挂起；③唤醒；④阻塞A.①②④B.①③④C.①②③④D.①④正确答案：C4、对于系统服务进程而言，如果当前没有任务，便会引发自身的（）事件。

A.进程阻塞B.进程唤醒C.进程终止D.进程挂起正确答案：A5、引起进程重新调度的原因不包括（）。

A.进程放弃处理器B.进程从核心态返回用户态C.进程执行系统调用和陷入内核态D.时钟中断正确答案：C6、关于进程同步机制基本准则：当无进程处于某临界资源所对应的临界区时，可允许一个请求进入（该临界资源所对应的）临界区的进程立即进入自己的临界区，这称之为（）。

A.忙则等待B.有限等待C.空闲让进D.让权等待正确答案：C7、关于进程同步机制基本准则：当已有进程进入自己的对应于某临界资源的临界区时，所有企图进入该临界资源所对应临界区的进程必须等待，这称之为（）。

A.循环等待B.忙则等待C.有限等待D.让权等待正确答案：B8、关于进程同步机制基本准则：对要求访问临界资源的进程，应保证该进程能在有限时间内进入自己的临界区，这称之为（）。

A.忙则等待B.循环等待C.有限等待D.让权等待正确答案：C9、进程同步机制应遵循让权等待准则，故而当一个进程不能进入自己的临界区时，其应当释放（）。

A.处理器B.I/O设备C.内存空间D.外存空间正确答案：A10、利用硬件指令能有效地实现进程互斥，但它却不能满足（）的准则，造成了处理器时间的浪费，而且也很难将它用于解决较复杂的进程同步问题。

PCB 就绪队列头 链指针
PCB
PCB


PCB的队列结构
§3.4 进程管理
进程从创建到消灭的整个生命期中有
三个基本状态，称为进程调度状态：执行、
就绪、等待。
一、实际上，为了更好地管理和调度进程及适应 系统的功能目标，许多系统中都有“ 挂起” 和“ 解除挂起 ” (即解挂)进程的功能： 1. 系统有时可能出故障或某些功能受到破坏， 这时需要暂时将系统中的进程挂起，以便系 统把故障消除后，再恢复原来状态。
(2) 程序概念已不能反映了系统中的并行特性
例：二个C 源程序，一个C 编译程序完成，
若用程序概念理解，就会认为在主存中 只有一个编译程序运行 (二个源程序只是
编译程序加工的数据)，而无法说清主存
中运行着的二个任务。就是说程序概
念刻划不清这种并行情况，反映不了它
们的活动规律和状态变化。
二、进程的定义
某阻塞表
某阻塞表的 起始地址
PCB4 Blocked
PCB5 Ready
3. 分别把具有相同状态的所有进程PCB按优生数排 成一个或多个(每个优先级一个)队列，这就分别 形成了就绪队列；等待在不同事件上的各等待队 列(等待队列一般不按优先级组织，通常按其到 达的先后次序排列)，如等待打印机的进程队列， 等待主存的进程队列等，采用队列形式时，每个 进程的PCB 中要增加一链指针的表目项，以指向 队列中的下一个进程的PCB起始地址。同表格形 式一样，系统要设置固定单元以指出各队列的头 ––– 队列中第一个进程PCB的起址。
2. 进程与作业的关系 上面我们讲了进程的三个基本状态及其转换， 对于进程是如何产生的，这需要和作业调度、
作业状态联系起来考虑。作业调度程序负责

对于进程的定义，从不同的角度可以有不同的定义，其 中较典型的定义有：
(1) 进程是程序的一次执行。 (2) 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所 发生的活动。 (3) 进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行 的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程与程序的主要区别
1）程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含 义，它是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上 的一次执行过程，它是一个动态概念。
图2-6 进程的五种基本状态及转换
2.2.3 挂起操作和进程状态的转换 1. 挂起操作的引入：使正在执行的进程暂停执行； 引入挂起操作的原因，是基于系统和用户的如下需要： (1) 终端用户的需要。 (2) 父进程请求。 (3) 负荷调节的需要。 (4) 操作系统的需要。
与挂起原语Suspend相应的是激活原语Active
如图2-9所示，OS管理的这些数据结构一般分为以下四 类：内存表、设备表、文件表和用于进程管理的进程表，通 常进程表又被称为进程控制块PCB。
图2-9 操作系统控制表的一般结构
2. 进程控制块PCB的作用 (1) 作为独立运行基本单位的标志。 (2) 能实现间断性运行方式。 (3) 提供进程管理所需要的信息。 (4) 提供进程调度所需要的信息。 (5) 实现与其它进程的同步与通信。
图2-5 进程的三种基本状态及其转换
3. 创建状态和终止状态 1) 创建状态 如前所述，进程是由创建而产生。创建一个进程是个很 复杂的过程，一般要通过多个步骤才能完成：如首先由进程 申请一个空白PCB，并向PCB中填写用于控制和管理进程的 信息；然后为该进程分配运行时所必须的资源；最后，把该 进程转入就绪状态并插入就绪队列之中。但如果进程所需的 资源尚不能得到满足，比如系统尚无足够的内存使进程无法 装入其中，此时创建工作尚未完成，进程不能被调度运行， 于是把此时进程所处的状态称为创建状态。