《操作系统》

什么是进程控制

进程控制的主要功能是对系统中的所有进程实施有效的管理，它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态转换等功能。

如何实现进程控制

创建进程：需要初始化PCB，分配系统资源。

创建态→就绪态：需修改PCB内容和相应队列

就绪态→运行态：需恢复进程运行环境、修改PCB内容和相应队列

运行态→阻塞态：保存进程运行环境，修改PCB内容和相应队列

阻塞态→就绪态：需修改PCB内容和相应队列。果等待的是资源,则还需为进程分配系统资源

运行态→就绪态（进程切换)：需保存进程运行环境、修改PCB内容和相应队列

运行态→终止态：需回收进程拥有的资源,撤销PCB

用原语实现进程控制

在修改PCB内容和相应队列的时候必须全部完成，中间不能中断，所以使用到了原语。

用原语实现进程控制。原语的特点是执行期间不允许中断，只能一气呵成。这种不可被中断的操作即原子操作。原语采用“关中断指令”和“开中断指令”实现。

在执行到关中断指令之后，开中断指令之前，外部中断信号会被忽略。从而保证修改pcd内容和修改队列的指令全部执行完成。

显然，关/开中断指令的权限非常大，必然是只允许在核心态下执行的特权指令。

原语要做的三类事情

1、更新PCB中的信息（如修改进程状态标志、将运行环境保存到PCB、从PCB恢复运行环境）。

2、将PCB插入合适的队列。

3、分配/回收资源。

创建原语（无 ---> 创建态 ---> 就绪态）

1、申请空白PCB。

2、为新进程分配所需资源。

3、初始化PCB。

4、将PCB插入继续队列。

引起进程创建的事件：

1、用户登录。分时系统中，用户登录成功，系统会为其建立一个新的进程。

2、作业调度。多道批处理系统中，有新的作业放入内存时会为其建立一个新的进程。

3、提供服务。用户向操作系统提出某些请求时会创建一个进程出来该请求。

4、应用请求。由用户进程主动请求创建一个子进程。

撤销原语（就绪态/阻塞态/运行态 ---> 终止态 ---> 无）：

1、从PCB集合中找到终止的PCB。

2、若进程正在运行，立即剥夺CPU，将CPU分配给其他进程。

3、终止其所有子进程。

4、将该进程拥有的所有资源归还给父进程或操作系统。

5、撤销PCB。

引起进程终止的事件：

1、正常结束（程序运行完了）。

2、异常结束（程序出错，如整数除0）。

3、外界干预（手动杀死某个进程）。

阻塞原语（运行态 ---> 阻塞态）：

1、找到要阻塞进程对应的PCB。

2、保护进程运行现场，将PCB状态信息设置为“阻塞态”，暂时停止进程运行。

3、将PCB插入相应事件的等待队列。

引起进程阻塞的事件：

1、需要等待系统分配某种资源。

2、需要等待相互合作的其他进程完成工作。

唤醒原语（阻塞态 ---> 就绪态）：

1、在事件等待队列中找到PCB。

2、将PCB从等待队列移除，设置进程为就绪态。

3、将PCB插入就绪队列，等待被调度。

引起进程唤醒的事件：

等待的事件发生。

切换原语（运行态 ---> 阻塞态/就绪态；就绪态 ---> 运行态）：

1、将运行环境信息存入PCB。

2、PCB移入相应的队列。

3、选择另一个进程执行，并更新其PCB。

4、根据PCB恢复新进程所需的运行环境。

引起进程切换的事件：

1、当前进程时间片到。

2、有更高优先级的进程到达。

3、当前进程主动阻塞。

4、当前进程终止。