2-1-3 进程控制

2-1-3 进程控制

进程控制的基本概念

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

总之，进程控制就是要实现进程状态转换

如何实现进程控制？

用“原语”实现。通过“关中断”指令和“开中断”指令这两个特权指令(运行在核心态)实现原子性

1. 原语是一种特殊的程序，它的执行具有原子性。也就是说，这段程序的运行必须一气呵成，不可中断。如果不能一气呵成，就有可能导致操作系统中的某些关键数据结构信息不统一的情况，这会影响操作系统进行别的管理工作

2. 正常情况下CPU每执行完一条指令都会例行检查是否有中断信号需要处理，如果有，则暂停运行当前这段程序，转而执行相应的中断处理程序。CPU执行了关中断指令之后，就不再例行检查中断信号，直到执行开中断指令之后才会恢复检查。这样关中断和开中断之间的这些指令序列就是不可被中断的，这就实现了“原子性”

进程控制的相关原语

创建原语

操作系统创建一个进程时使用的原语：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插入就绪队列

撤销原语

就绪态/阻塞态/运行态–>终止态–>无

1. 从PCB集合中找到终止进程的PCB
2. 若进程正在运行，立即剥夺CPU，将CPU分配给其它进程
3. 终止其所有子进程(进程间的关系是树形结构)
4. 将该进程拥有的所有资源归还给父进程或操作系统
5. 删除PCB

阻塞原语和唤醒原语

阻塞原语和唤醒原语必须成对出现。因何事阻塞，就应由何事唤醒

1. 阻塞原语：运行态–>阻塞态
   1. 找到要阻塞的进程对应的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
2. 唤醒原语：阻塞态–>运行态
   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

切换原语

运行态–>就绪态/就绪态–>运行态

1. 将运行环境信息(进程上下文)存入PCB
2. 将PCB移入相应队列
3. 选择另一个进程运行，并更新其PCB
4. 根据PCB恢复新进程所需的运行环境

在进程切换时先在PCB中保存这个进程的运行环境(保存一些必要的寄存器信息)。当原来的进程再次投入运行时，可以通过PCB恢复它的运行环境

原语的总结

进程控制会导致进程状态的切换，无论哪个进程控制原语，要做的无非是三类事情

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)
   1. 所有的进程控制原语一定会修改进程状态标志
   2. 剥夺当前运行进程的CPU使用权必然需要保存其运行环境
   3. 某进程开始运行前必然要恢复运行环境
2. 将PCB插入合适的队列
3. 分配/回收资源