进程的描述与控制——进程的基本概念、进程控制块（PCB）
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第二章 进程的描述与控制
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前言
大学期间的笔记，温故而知新。帮助自己梳理知识，也希望可以给需要的你提供帮助。温学之路，如有错误，请纠正，万分感谢！
来自笔者内心理解（以及结合相关文献 综合思考后）的正文：
操作系统——进程的描述与控制——进程的基本概念 与 PCB
了解进程前，我们先来了解几个概念吧！
一、程序的顺序执行
特性 顺序性
封闭性 运行时独占全机资源、结果不受外界干扰
可再现性 初始条件、环境相同时，执行多少次结果都相同（不管是否走走停停）
优点 为程序员检测和矫正程序的错误带来很大方便
二、前趋图（DAG）
定义 是一个有向无环图
意义 更直观地描述进程之间的先后关系
结点 描述一个程序或程序段或一条语句
节点间的有向边 表示偏序关系（前趋关系）
举个例子吧！~ 假设我的图中有这样一个关系：
Pi—>Pj 表示：
Pj是Pi的直接后继
Pi是Pj的直接前驱
Pi是这段关系中的初始结点
Pj是这段关系中的终止结点
重量（权重）可以写在箭头上
三、程序的并发执行
并发与并行的区别 并发：一个时间段内可以同时执行
并行：一个时刻可以同时执行
特性 间断性：程序在并发时共享系统资源，为完成同一项任务相互合作，在并发执行的程序之间形成了相互制约的关系
失去封闭性①
不可再现性①
注：① 程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性
聊了这么多，快来看看什么是进程吧！！
四、进程的特征与状态
定义
进程是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位
特征
结构特征 一个进程实体（进程“映像”）包含程序段、数据段、PCB②
动态性 此特性相对于程序，程序是静态的。
进程实质上是进程实体的一次执行过程，有一定的生命周期：
并发性 一段时间内同时运行，多进程实体同存于内存中
独立性 进程实体是一个能独立运行、独立分配资源、独立接受调度的基本单位
异步性 进程实体按各自独立的、不可预知的速度向前推进
注释：② PCB：你可以理解为它是使程序独立运行的进程控制块，创建进程实际上就是在创建PCB，详细介绍参照下文[五、进程控制块]，别❤急哦。
状态
基本状态
就绪状态 就差CPU了，组成就绪队列
执行状态 单独处理机只能有一个在此状态
阻塞状态（等待状态/封锁状态） 提出I/O请求或申请缓冲空间等，处于阻塞状态的进程排成多个队列
进程三种基本状态之间的转换如下：
挂起状态（静止状态）
原因 终端客户的请求；
或 父进程的请求（考查、修改或调度子进程）；
或 负荷调节的需要（OS）；
或 操作系统的需要 （e.g.记账）
性质 如果程序正在执行，将暂停执行；如果处于就绪状态，则该进程此时暂不接受调度
挂起状态与非挂起状态进程之间的转换如下（别看多，在上一张图的基础之上，相信你会很好理解的）：
创建状态和终止状态
创建状态（没给内存）
为一个进程创建一个PCB，把进程转入就绪状态并插入就绪队列中（给了内存才是创建完成，看给不给）
优点：整个调度更灵活
终止状态
终止后，等待OS进行善后处理③，将PCB清零，并将PCB空间返还系统
注释：③ OS保存一个记录，供其他进程收集，完成信息提取之后，OS删除该进程
啥时候终止？ 达到自然结束，或出现了无法克服的错误，或操作系统终结，或被其他进程终止
创建、终止、挂起状态的进程之间的转换如下（在上一张图的基础之上，只有小的增加，很容易明白）：
五、进程控制块（PCB）
定义
进程控制块PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。 是操作系统中最重要的记录型数据结构。
作用
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，成为能与其它进程并发执行的进程：
即
作为独立运行的基本单位的标志；
能实现间断性运行方式；
提供进程管理所需信息；
提供进程调度所需信息；
实现与其他进程的同步和通信信息
PCB 是进程存在的惟一标志：OS根据进程的PCB感知进程的存在，OS根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理
PCB可以被OS中的多个模块读或修改，常驻内存，系统将所有PCB组织成若干队列（或链表）
类型
记录型数据结构（记录全部数据）
内容
进程标识符：
内部标识符（系统用的）：数字标识符；
外部标识符（创建者）：字母、数字
处理机状态：包括所有寄存器状态
通用寄存器（用户可视）：存放进程当前暂存信息；
指令计数器（PC）：存放要访问的下一条指令的地址信息；
程序状态字（PSW）：存放进程的状态信息；
用户栈指针：存放过程和系统要调用的参数及调用地址
进程调度信息（进程调度、对换）：
进程状态；
进程优先级；
进程调度所需的其他信息；
事件：e.g.阻塞原因
进程控制信息
程序和数据地址；
进程同步和通讯机制；
资源清单：除CPU以外的全部资源；
链接指针：本CPU所在的队列中下一个PCB的首地址
组织方式
线性方式 线性表，适用于简单、开销小，适合进程数目不多的项目
链接方式 处于同一状态的PCB用链接字链接成一个队列，形成一个就绪队列，若干阻塞队列、空白队列
（首指针在专门的地方存放）
索引方式 索引表
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