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進(jìn)程管理(電腦進(jìn)程管理器)
處理機(jī)管理也稱(chēng)為進(jìn)程管理,其核心是如何合理地分配處理時(shí)間,提高系統(tǒng)的效率。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)并發(fā)執(zhí)行程序,采用“程序”這個(gè)靜態(tài)的概念已經(jīng)不能描述程序執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,所以引入了“進(jìn)程”。
基本概念
(1)程序執(zhí)行時(shí)的特征
程序順序執(zhí)行時(shí)的主要特征如下:
①順序性:程序的各程序段嚴(yán)格按照規(guī)定的順序執(zhí)行;
②封閉性:程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的資源只受該程序控制而改變,執(zhí)行結(jié)果不受外界因素的影響。
③可再現(xiàn)性:只要程序執(zhí)行環(huán)境和初始條件相同,多次執(zhí)行的結(jié)果一致。
進(jìn)程管理-前趨圖:
前趨圖是用于描述程序執(zhí)行順序的一個(gè)有向無(wú)循環(huán)圖,由結(jié)點(diǎn)和有向邊組成,結(jié)點(diǎn)代表程序段的操作,而結(jié)點(diǎn)間的有向邊表示兩個(gè)程序段操作之間存在的前趨關(guān)系(→)。程序段Pi和Pj的前趨關(guān)系表示成Pi→Pj,其中Pi是Pj的前趨,Pj是Pi的后繼,其含義是Pi執(zhí)行結(jié)束后Pj才能執(zhí)行。例如,下圖為三個(gè)程序段,其中輸入是計(jì)算的前驅(qū),計(jì)算是輸入的后繼。
三個(gè)結(jié)點(diǎn)的前驅(qū)圖
前趨圖示例:包餃子
①:絞肉
②:切蔥末
③:切姜末
④:攪拌佐料
⑤:包餃子
前趨圖示例:包餃子
進(jìn)程的組成
進(jìn)程(Process)是程序的一次執(zhí)行,是進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。進(jìn)程通常由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊(PCB)組成。其中,程序部分描述了進(jìn)程需要完成的功能。假如,一個(gè)程序能被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)共享執(zhí)行,那么這部分就應(yīng)該以可再入碼的形式編制,它是程序執(zhí)行時(shí)不可修改的部分。數(shù)據(jù)部分包括程序執(zhí)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)及工作區(qū),這部分只能為一個(gè)進(jìn)程所專(zhuān)用,是進(jìn)程的可修改部分;為了描述和控制進(jìn)程的運(yùn)行,系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——進(jìn)程控制塊(PBC),它是進(jìn)程重要的組成部分,它記錄了操作系統(tǒng)所需的、用于描述進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)和控制進(jìn)程的全部信息,操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程的PBC來(lái)感知進(jìn)程的存在,并依此對(duì)進(jìn)程進(jìn)行管理和控制,進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。
進(jìn)程的主要內(nèi)容如表所示:
進(jìn)程的內(nèi)容
進(jìn)程的狀態(tài)及其狀態(tài)間的切換
(1)三態(tài)模型
在多道程序系統(tǒng)中,進(jìn)程的運(yùn)行是走走停停,在處理器上交替運(yùn)行,狀態(tài)也不斷地發(fā)生變化,因此進(jìn)程一般有三種基本狀態(tài):運(yùn)行、就緒和阻塞。
●運(yùn)行:當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在處理機(jī)上運(yùn)行時(shí),稱(chēng)該進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)。顯然,對(duì)于單機(jī)處理系統(tǒng),處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程只有一個(gè)。
●就緒:一個(gè)進(jìn)程獲得了除處理機(jī)外的一切所需資源,一旦得到處理機(jī)即可運(yùn)行,則稱(chēng)此進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。
●阻塞:也稱(chēng)為等待或睡眠狀態(tài),一個(gè)進(jìn)程正在等待某一事件發(fā)生(例如請(qǐng)求I/O而等待I/O完成等)而暫停運(yùn)行,這時(shí)即使把處理機(jī)分配給此進(jìn)程,它也無(wú)法運(yùn)行,稱(chēng)此進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)。
(2)五態(tài)模型
事實(shí)上,對(duì)于一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng),進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換將更復(fù)雜,三態(tài)模型不能夠滿足我們的需求,所以產(chǎn)生了五態(tài)模型。
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